王水(化學物質)

王水(化學物質)

王水(aqua regia) 又稱“王酸”、“硝基鹽酸”。是一種腐蝕性非常強、冒黃色霧的液體,是濃鹽酸(HCl)和濃硝酸(HNO3)按體積比為3:1組成的混合物。它是少數幾種能夠溶解金(Au)物質的液體之一,它名字正是由於它的腐蝕性之強而來。

王水一般用在蝕刻工藝和一些檢測分析過程中,不過一些金屬單質(Ta)、(Ag)、無機鹽如氯化銀硫酸鋇,有機物中的塑膠之王——聚四氟乙烯蠟燭等高級烷烴,無機界的重要物質——(Si),不受王水腐蝕。

王水極易變質,有氯氣的氣味,因此必須現配現使用。

基本介紹

  • 中文名:王水
  • 英文名:aqua regia
  • 別稱:王酸、硝基鹽酸
  • 化學式:3HCl·HNO3
  • 熔點:-42℃
  • 沸點混合物沒有固定沸點
  • 水溶性:易溶於水
  • 外觀:冒黃色霧的液體,有氯的氣味
  • 套用:蝕刻工藝和一些檢測分析過程
  • 危險性描述:有極強的腐蝕性,且揮發出的氯氣有毒,蒸氣接觸危險性非常大
  • 危險品運輸編號:81014 
  • 構成:濃鹽酸(HCl)和濃硝酸(HNO3)
  • UN編號:1798 
  • 滅火方法:霧狀水、沙土 
起源,配比條件,測定方法,總酸度的測定,硝酸濃度的測定,氧化作用,被不法分子利用,王水的主要實質,儲存,危害,泄漏處置,相關事件,

起源

約800年,波斯人鍊金術賈比爾·伊本·哈揚(Jabir ibn Hayyan)將鹽酸硝酸混合在一起發現了能夠溶解的王水。
王水是由1單位體積的濃硝酸和3單位體積的濃鹽酸混合而成的(嚴格地說是在製取混酸所用的溶質HCl和HNO3物質的量之比為3:1)。鹽酸含量22.8~25.8%,硝酸含量2.5~3.1%。王水的氧化能力極強,曾被誤認為是酸中之王(實際上王水只是腐蝕性強,而酸性濃硫酸還弱)(直到超強酸的發現,才知道王水是小巫見大巫)。一些不溶於硝酸的金屬,如等都可以被王水溶解(必須被加熱才能緩慢反應,鉑金反應很慢基本肉眼難以觀察到)。但可溶於硝酸的反而不溶於王水(因為生成難溶的氯化銀氧化膜)。
王水同時具有硝酸的氧化性氯離子的強配位能力,因此可以溶解金、鉑等不活潑金屬。濃鹽酸的加入並不是增強了硝酸的氧化性,而是增強了金屬的還原能力。Au(金)與HCl氯化氫配位形成HAuCl4四氯合金酸,增強了金屬的還原能力,使硝酸氧化金變得可能。

配比條件

兩種酸都是強酸。其中一種是配合性強的酸,保證大量的Cl-(Cl-有一定的絡合性),F-雖然表現為更強的金屬配合性,但是HF在水中難以完全電離,難以保證大量F-的存在。Br-太容易被氧化,難以保證整個溶液強有力的氧化性。所以必須用鹽酸。而一種酸氧化性必須適中,要足夠強,但是不能太強。太強,把Cl-大量氧化了就喪失了第二個條件,而濃硝酸剛好是常見酸中滿足這個條件的。
這兩種最常見的酸配伍可以說是天作之合。但是硝酸其實可以用與硝酸氧化性相近的硒酸(H2SeO4)和碲酸(H6TeO6)代替,雖然並不常見,但是卻和硝酸有一樣的效用。好處是還原產物(H2EO3或EO2(E=Se,Te))不是氣體,不會造成氣體中毒,反應產物全部在溶液中。

測定方法

總酸度的測定

在具塞錐形瓶中加入一定量的水,準確稱取其質量,加入1.00mL樣品後再準確稱取其質量,加入幾滴溴甲酚綠-甲基紅混合指示劑,用氫氧化鈉標準溶液滴定由紅色變為綠色為終點。

硝酸濃度的測定

準確移取10.00mL樣品於100mL容量瓶中,用水稀釋刻度,用紫外分光光度計於301nm處測定吸光度。

氧化作用

開始認為王水溶解金屬是因為發生反應:HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O,是在王水中產生了氯氣和強氧化性氯化亞硝醯的緣故。後來發現更重要的原因是高濃度的氯離子與其金屬離子可形成穩定的絡離子,從而使金屬的電極電位減小,有利於反應向金屬溶解的方向進行。以金為例:Au與Cl配位形成[AuCl4]-離子Au+ 3e-= Au,E = 1.52V AuCl4-+ 3e-= Au + 4Cl-,E = 1.002V。可以看出,在沒有氯離子存在下,硝酸和氯都不易氧化金。但是當金在氯離子存在下時,它的電極電勢降低很多。換句話講,由於形成AuCl4-配合物而增強了金的還原能力。這時氯甚至濃硝酸也能氧化Au成AuCl4-。所以,王水能溶解金的主要原因不是王水的氧化能力被增強,而是金屬的還原能力被增強。
王水和其他物質反應匯總
王水(化學物質)
Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO(g)+2H2O
3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO(g)+8H2O
3HgS+8HNO3+12HCl=3H2[HgCl4]+3H2SO4+8NO(g)+4H2O
製取方法
氯化鈉硫酸在加熱下發生複分解反應:NaCl+H2SO4(濃)=微熱=NaHSO4+HCl↑。
氮氣氧氣反應:
王水(化學物質)
王水(化學物質)
把由上面辦法製取的硝酸和鹽酸混合得到。

被不法分子利用

由於金和能溶解於王水中且反應速度比較慢不易察覺,人們的金鉑首飾(黃金)在被首飾加工商加工清洗時,常會在不知不覺中被加工商用這種方法偷取,損害消費者的利益。

王水的主要實質

( 1 ) 大量
離子的存在, 增強了金屬的還原能力。這是主要的原因。
( 2 )
為氧化劑, 在王水中還含有強氧化劑
、N O CI 等。
( 3 ) 王水要有一定的
離子濃態。
離子濃度的增加, 會增大氧化劑的電極電勢的數值。
在王水中雖然還存
、N O CI ( 氯化亞硝醯) 等強氧化劑, 但沒有大量的
離子存在, 它們都不易氧化
A u 、P t 等貴金屬

儲存

實驗室將王水保存於棕色的玻璃瓶中,玻璃瓶插在沙坑裡。

危害

本品對皮膚、黏膜等組織有強烈的刺激作用和腐蝕作用,蒸氣或霧能引起角膜炎結膜炎,並可引起失明,引起呼吸道刺激和支氣管痙攣,化學性肺炎肺水腫,嚴重者可致死。
皮膚接觸:皮膚接觸,立即脫去被污染的衣著,並用大量流動清水沖洗至少15分鐘;嚴重的立即就醫。
眼睛接觸:立即翻開眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水沖洗至少15分鐘,嚴重的立即就醫。
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處,保持呼吸道暢通,如呼吸困難,給輸氧;如呼吸停止,立即進行人工呼吸(注意口對口是否可行),並立即就醫。

泄漏處置

疏散泄漏污染區人員至安全區,禁止無關人員進入污染區,切斷火源。建議應急處理人員戴自給式呼吸器,穿化學防護服。不要直接接觸泄漏物。在確保全全的情況下堵漏。勿使泄漏物與可燃物接觸。在地上撒上蘇打灰。然後收集運至廢物處理場所處臵。少量泄漏用大量水沖洗,經稀釋的洗水放入廢水系統。如大量泄漏,利用圍堤收容,然後收集、轉移、回收或無害處理後廢棄。

相關事件

1、1998年3月的台灣王水溶屍案(洪曉慧事件)。
洪曉慧(1974年生,高雄市前鎮區人,大學畢業於國立交通大學套用化學系)。
許嘉真(1974年生,台北市大安區人,大學畢業於長庚大學醫技系)。
曾煥泰(1969年生,台北縣板橋市(現新北市板橋區)人,大學畢業於東吳大學微生物學系)。
三人於1996年夏,同時考進“台灣新竹"清華大學輻射生物研究所(洪、許兩女為碩士班,曾男為博士班),洪、許兩女於前一年已於補習班熟識,入學後更成為形影不離的好友,但兩人後因同時愛上同系學長曾煥泰,感情逐漸交惡。
曾煥泰雖對外表示他對兩女均僅視為妹妹、朋友,但實際上曾煥泰早已分別與兩女發生多次性行為。1998年3月7日凌晨,洪曉慧與許嘉真為了曾煥泰之事於該所演講廳內談判,洪曉慧要求許嘉真放棄曾煥泰,許嘉真不服,兩人激烈爭執後,洪曉慧動手打了許嘉真一巴掌,又以雙手掐住許嘉真的頸部,朝地面撞擊,導致許嘉真頭部因重擊地面大量流血,最後昏迷。
洪曉慧後從實驗室內取一瓶“哥羅芳”化學藥劑,朝許嘉真後腦淋下,將許嘉真藏在演講廳冷氣機旁,並以紗布擦拭演講台前血跡。案發十六小時後,3月7日晚上9時15分,洪曉慧回到現場,驚覺許嘉真因昏迷吸入“哥羅芳”與光反應分解的“光氣”已窒息死亡,於是在輻射生物研究所實驗室內以硝酸、鹽酸混合成王水,成功以王水毀壞屍體,許嘉真屍體被發現時五官已腫爛難以辨認。
洪曉慧為故布疑陣,於命案現場還故意遺留一個她稍早與曾煥泰性交時曾煥泰所使用的保險套,丟在屍體左臂下方,企圖將命案現場設計成許嘉真系遭歹徒性侵。
2、河北滄州王女士帶著首飾去加工,想換個款式。加工完後卻發現,金戒指的分量少了0.7克。經檢測,這瓶液體就是傳說中的"王水",可以不知不覺地融化消費者帶來的金首飾。
店老闆交代,一般黃金等首飾清洗時,先用火燒,將黃金加熱去除上面的油漬,然後將燒熱的黃金放入鹽酸溶液中清洗,這樣上面的灰塵就被洗下來,而對黃金本身並沒有損耗。但他將清洗溶液換成王水,利用化學反應竊取顧客的首飾黃金,浸泡時間越長竊取的黃金越多。
3、有兩位科學家,勞厄弗蘭克,曾獲得1914年和1925年的物理學獎,德國納粹政府要沒收他們的諾貝爾獎牌,他們輾轉來到丹麥,請求丹麥同行——1922年物理學獎得主玻爾幫忙保存。1940年,納粹德國占領丹麥,和玻爾同在實驗室工作的一位匈牙利化學家赫維西(1943年化學獎得主)幫他想了個主意:將獎牌放入“王水”(鹽酸與硝酸混合液)中,純金獎牌便溶解了。玻爾於是將溶液瓶放在實驗室架子上,來搜查的納粹士兵果然沒有發現這一秘密。
戰爭結束後,溶液瓶里的黃金被還原後送到斯德哥爾摩,按當年的模子重新鑄造,於1949年完璧歸趙時,當時弗蘭克工作的美國芝加哥市還專門舉行了一個隆重的獎牌歸還儀式。
4、黃金大劫案》在上映後其故事不合邏輯,受到不少質疑。片尾,小東北拉著一油罐車的王水去撞銀行,溶黃金,堪稱高潮,但方舟子發微博表示這是一個非常弱智的情節:“王水是濃硝酸濃鹽酸1:3的混合,很不穩定,會釋放出大量的氯氣,都是現配現用,不能運輸,不能儲存,沒有成品。如果有人配了一油罐車的王水要去溶解黃金,周圍的人都得被氯氣毒死。更不要說油罐車先要被溶解掉。”

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