• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.起源
  • 4.配比条件
  • 5.测定方法
  • 5.1.总酸度的测定
  • 5.2.硝酸浓度的测定
  • 6.氧化作用
  • 7.被不法分子利用
  • 8.王水的主要实质
  • 9.储存
  • 10.危害
  • 11.泄漏处置
  • 12.相关事件
  • 13.参考资料

王水

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化学物质

王水(aqua regia)又称“王酸”、“硝基盐酸”。是一种腐蚀性非常强、冒黄色雾的液体,是浓盐酸(HCl)和浓硝酸(HNO₃)按体积比为3:1组成的混合物。它是少数几种能够溶解金(Au)物质的液体之一,它名字正是由于它的腐蚀性之强而来。

王水一般用在蚀刻工艺和一些检测分析过程中,不过一些金属单质如钽(Ta)、银(Ag)、无机盐如氯化银、硫酸钡,有机物中的塑料之王——聚四氟乙烯、蜡烛等高级烷烃,无机界的重要物质——硅(Si),不受王水腐蚀。

王水极易变质,有氯气的气味,因此必须现配现使用。

基本信息

  • 中文名

    王水

  • 化学式

    HNO3·3HCl

  • 熔点

    -42℃

  • 沸点

    混合物没有固定沸点

  • 水溶性

    易溶于水

起源

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约800年,波斯人炼金术士贾比尔·伊本·哈扬(Jabir ibn Hayyan)将盐酸与硝酸混合在一起发现了能够溶解金的王水。

王水是由1单位体积的浓硝酸和3单位体积的浓盐酸混合而成的(严格地说是在制取混酸所用的溶质HCl和HNO₃的物质的量之比为3:1)。盐酸含量22.8~25.8%,硝酸含量2.5~3.1%。王水的氧化能力极强,曾被误认为是酸中之王(实际上王水只是腐蚀性强,而酸性比浓硫酸还弱)(直到超强酸的发现,才知道王水是小巫见大巫)。一些不溶于硝酸的金属,如等都可以被王水溶解(铂必须被加热才能缓慢反应,铂金反应很慢基本肉眼难以观察到)。但可溶于硝酸的银反而在王水中溶解度更小(因为生成难溶的氯化银氧化膜,而氯化银与氯离子络合生成AgCl₂⁻的量有限)。

王水同时具有硝酸的氧化性和氯离子的强配位能力,因此可以溶解金、铂等不活泼金属。浓盐酸的加入并不是增强了硝酸的氧化性,而是增强了金属的还原能力。Au(金)与HCl氯化氢配位形成HAuCl4四氯合金酸,增强了金属的还原能力,使硝酸氧化金变得可能。

配比条件

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两种酸都是强酸。其中一种是配合性强的酸,保证大量的Cl-(Cl-有一定的络合性),F-虽然表现为更强的金属配合性,但是HF在水中难以完全电离,难以保证大量F-的存在。Br-太容易被氧化,难以保证整个溶液强有力的氧化性。所以必须用盐酸。而一种酸氧化性必须适中,要足够强,但是不能太强。太强,把Cl-大量氧化了就丧失了第二个条件,而浓硝酸刚好是常见酸中满足这个条件的。

这两种最常见的酸配伍可以说是天作之合。但是硝酸其实可以用与硝酸氧化性相近的硒酸(H2SeO4)和碲酸(H6TeO6)代替,虽然并不常见,但是却和硝酸有一样的效用。好处是还原产物(H2EO3或EO2(E=Se,Te))不是气体,不会造成气体中毒,反应产物全部在溶液中。

测定方法

总酸度的测定

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在具塞锥形瓶中加入一定量的水,准确称取其质量,加入1.00mL样品后再准确称取其质量,加入几滴溴甲酚绿-甲基红混合指示剂,用氢氧化钠标准溶液滴定由红色变为绿色为终点。

硝酸浓度的测定

准确移取10.00mL样品于100mL容量瓶中,用水稀释刻度,用紫外分光光度计于301nm处测定吸光度。

氧化作用

开始认为王水溶解金属是因为发生反应:HNO₃+3HCl=NOCl+Cl₂+2H₂O,是在王水中产生了氯气和强氧化性的氯化亚硝酰的缘故。后来发现更重要的原因是高浓度的氯离子与其金属离子可形成稳定的络离子,从而使金属的电极电位减小,有利于反应向金属溶解的方向进行。以金为例:Au与Cl-配位形成[AuCl4]-离子

Au3++ 3e-=Au,E=1.52V

[AuCl4]-+ 3e-=Au+4Cl-,E=1.002V