Что такое царская водка. Состав и свойства Царской водки

Древние алхимики называли золото "царем металлов". На золото не действуют обычные кислоты, поэтому когда была открыта кислота, которая способна растворить этот благородный металл, алхимики назвали ее"царской водкой" (Aqua regia - правильнее перевести с латинского как "царская вода"). Царская водка способна растворять не только золото, но и платину.

Что же представляет собой царская водка? Это смесь двух кислот - соляной и азотной в соотношении 3:1 (три объемных части соляной кислоты на 1 объемную часть азотной кислоты). Царская водка - жидкость желтого цвета, имеющая запах хлора и окислов азота.

Впервые царскую водку получил итальянский алхимик Бонавентура в 1270 г. Любопытно, что в тот момент соляная кислота еще не была известна науке. Царскую водку тогда готовили путем перегонки смеси селитры, медного купороса и квасцов с добавлением нашатыря.

Окислительные свойства царской водки при хранении пропадают, потому что на воздухе из нее испаряется хлор, а именно он является главным в реакциях окисления. Поэтому для работы годится только свежеприготовленный реактив.

Как царская водка действует на благородные металлы?

Сначала азотная кислота взаимодействует с соляной. При этом образуются два сильнейших окислителя - нитрозилхлорид и хлор:

HNO 3 + 3HCl = NOCl + Cl 2 + 2H 2 O.

Эти два реагента в паре в состоянии окислить золото даже при комнатной температуре:

Au + NOCl 2 + Cl 2 = AuCl 3 + NO.

Образовавшийся хлорид золота AuCl 3 тут же присоединяет ещё одну молекулу соляной кислоты HCl, образуя тетрахлорозолотую кислоту (известную как «хлорное золото»):

AuCl 3 + HCl = H ].

Суммарно реакция окисления золота царской водкой выглядит так:

Au + 4HCl + HNO 3 = H + NO + 2H 2 O.

Тетрахлорзолотая кислота кристаллизуется с четырьмя молекулами воды: H(AuCl 4) · 4Н 2 О. Кристаллы её светло-жёлтые, водный раствор также окрашен в жёлтоватый цвет.

Аналогично протекает реакция с платиной с образованием платинохлористоводородной кислоты H 2 :

3Pt + 18 HCl + 4HNO 3 = 3 H 2 + 4NO + 8H 2 O

Получить из гидрата тетрахлорзолотой кислоты чистое золото очень просто: ее нужно нагреть. При нагревании "хлорное золото" разлагается с выделением HCl и красновато-коричневых кристаллов хлорида золота (III) AuCl 3 . Если обработать раствор хлорида золота (III) едкой щелочью NaOH, выпадает желто-коричневый гидрооксид золота(III) Аu(ОН) 3 , который при нагревании превращается в оксид золота Аu 2 О 3 . А оксид золота при температуре выше 220° разлагается: 2Аu 2 О 3 = 4Au + 3O 2 .

Между прочим...

Золото, помимо царской водки, растворяется еще в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au + 6H 2 SeO 4 = Au 2 (SeO 4) 3 + 3H 2 SeO 3 + 3H 2 O.

Уникальное свойство царской водки использовал во время Второй Мировой войны известный датский физик лауреат Нобелевской премии Нильс Бор. В 1943 году, спасаясь от гитлеровских оккупантов, он вынужден был покинуть Копенгаген. Но у него хранились две золотые Нобелевские медали его коллег - немецких физиков-антифашистов Джеймса Франка и Макса фон Лауэ (медаль самого Бора была вывезена из Дании раньше). Не рискуя взять медали с собой, ученый растворил их в царской водке и поставил ничем не примечательную бутылку подальше на полку, где пылилось много таких же бутылок и пузырьков с различными жидкостями. Вернувшись после войны в свою лабораторию, Бор прежде всего нашел драгоценную бутылку. По его просьбе сотрудники выделили из раствора золото и заново изготовили обе медали.

Соляная кислота НС1

Газообразный хлористый водород представляет собой бесцветный газ с резким запахом, очень гигроскопичный. Растворяясь в воде, он образует соляную кислоту следующих видов: дымящая соляная кислота (40%-ная), плотность 1,198 г/см 3 ; концентрированная соляная кислота (24- 36 %-ная), плотность 1,12-1,18 г/см 3 ; раз­бавленная соляная кислота (12,5%-ная), плотность 1,06 г/см 3 .

При нагревании разбавленной соляной кислоты из нее испаряется вода, из концентрированной кислоты при температуре кипения 111° С выделяется газообразный хлористый водород. При этом в обоих случаях образуется смесь постоянного состава из 20,24% НС1 и 79,76% воды.

Соляная кислота представляет собой сильно агрессивный водный раствор хлористого водорода (техническая соляная кислота окрашена в желтый цвет, так как в ней содержатся примеси хлорида железа).

Многие неблагородные металлы, растворяясь в соляной кислоте, образуют хлориды:

Zn + 2НС1→ZnCl 2 + Н 2 .

Некоторые хлориды образуют на металлах трудно растворимый слой, предотвращающий дальнейшее воздействие кислоты. Серебро, например, покрывается нерастворимым слоем хлорида серебра, при этом происходит следующая реакция:

2НС1 + 2Ag→2AgCl + Н 2 .

Вследствие этого серебро практически не растворяется в соляной кислоте. Соляная кислота применяется для растворения металлов, получения паяльной жидкости, как «осадитель» серебра и для приготовления царской водки.

Царская водка представляет собой смесь из 3 частей соляной кислоты и 1 части азотной кислоты. При длительном хранении эта смесь разлагается, поэтому приготавливать ее следует непосредственно перед использованием. Царская водка применяется только для растворения таких металлов, как золото и платина. Данный процесс можно продемонстрировать на примере растворения золота.

Сначала азотная кислота оказывает окисляющее действие на соляную кислоту:

HNO 3 + ЗНС1→NOC1 + С1 2 + 2Н 2 О.

При этом образуются нитрозилхлорид O=N-С1, который можно рассматривать как хлорангидрид азотистой кислоты, и свободные ионы хлора, которые сразу же после их возникновения взаимодействуют с атомами золота и поэтому являются химически более агрессивными, чем газообразный хлор С1 2:

Au + NOC1 + С1 2 →АиС1 3 + N0.

Образовавшийся хлорид золота немедленно присоединяет к себе молекулу соляной кислоты, образуя золотохлористово-дородную кислоту, называемую хлорным золотом:

AuС1 3 + НС1 → H

Эта комплексная кислота кристаллизуется с четырьмя молекулами воды в виде светло-желтых кристаллов:

H 4Н 2 0,

при растворении которых в воде получается точно также окрашенная жидкость. С платиной реакция проходит аналогичным образом, а конечным продуктом в этом случае является платино-хлористоводородная кислота, которая кристаллизуется с шестью молекулами воды:

H 6Н 2 0.

Серная кислота H 2 SO 4

Серная кислота бывает следующих видов: чистая (100%-ная), плотность 1,85 г/см 3 ; концентрированная (98,3%-ная), плотность 1,84 г/см 3 ; техническая (94-98%-ная), плотность до 1,84 г/см 3 ; разбавленная (~10%-ная), плотность 1,06- 1,11 г/см 3 .

В горячей концентрированной серной кислоте все металлы, кроме золота и платины, растворяются, образуя сульфаты.

Серная кислота представляет собой маслянистую, в чистом виде бесцветную жидкость с высокой плотностью (из-за органических загрязнений техническая серная кислота темного цвета). Дымящая серная кислота содержит избыточную трех-окись серы и поэтому особенно активна.

Серная кислота очень гигроскопична, она отбирает у многих веществ даже химически связанную воду, в результате чего органические вещества обугливаются.

Серную кислоту можно разбавлять водой в любом соотношении, при этом она тонкой струей наливается в воду, но ни в коем случае не наоборот, так как при разбавлении выделяется такое количество тепла, что капли воды вскипают и разбрызгиваются вместе с частицами кислоты.

Металлы растворяются в серной кислоте согласно следующей реакции:

Zn + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + Н 2

Даже такие металлы, которые являются электрохимически благородными, могут, как и в случае с азотной кислотой, за счет предшествующего окисления растворяться в серной кислоте. Рассмотрим пример с медью:

Cu + H 2 SO 4 → CuO + S0 2 + Н 2 O

Это возможно потому, что серная кислота окисляет металл и становится сернистой кислотой, которая тут же распадается на двуокись серы и воду.

Затем окись меди растворяется в серной кислоте, точно также как в травильном растворе растворяется темный налет окиси меди, образовавшийся при отжиге:

CuO + H 2 S0 4 → CuS0 4 + Н 2 0.

Суммарная реакция имеет следующий вид:

Cu + 2H 2 SO 4 → CuS0 4 +S0 2 +2H 2 0.

Красная закись меди сначала превращается в серной кислоте в окись меди, а затем растворяется подобно окиси меди:

Cu + H 2 SO 4 →2CuO+SO 2 +H 2 O

Образование окислов металлов возможно только в концентрированной кислоте. Например, холодная, разбавленная до концентрации менее 20% серная кислота растворяет только самые неблагородные металлы, такие как железо, цинк, алюминий, в то время как, к примеру, медь и серебро не вступают в реакцию. Это обстоятельство используется, когда необходимо выполнить гибку трубки из благородного металла с помощью оправки из одного из этих неблагородных металлов и затем удалить ее вытравливанием.

Ювелиры используют серную кислоту для травления, при определении пробы, в качестве добавки для желтой протравы, для растворения различных металлов и при кислотном меднении.

Обычные люди, не имеющие отношения к химии, не всегда знают, что такое Царская водка. Нередко ее путают с обычным спиртным напитком. В действительности царская водка — это смесь концентрированных кислот, которую используют для растворения любых металлов, в том числе и драгоценных.

В состав царской водки входят соляная кислота (один объем) и азотная кислота (три объема). Иногда добавляется серная кислота. Этот раствор имеет много рецептов. В Средние века царскую водку готовили путем перегонки смеси селитры, медного купороса и квасцов с добавлением нашатыря.

Сегодня самый популярный рецепт включает в себя соединение азотной и соляной кислот. Особенность такого раствора состоит в том, что он удваивает и утраивает свои окислительные свойства.

В отдельности ни одна из кислот, входящих в его состав, не сможет растворять металлы.

Используется часто для растворения редкоземельных и драгоценных металлов в промышленности царская водка. Химия таких металлов имеет свои специфические особенности: процесс растворения осуществляется поэтапно. Сначала азотная кислота окисляет соляную.

В ходе этой реакции возникают хлор и нитрозилхлорид, которые, в свою очередь могут и платину. В ходе реакции образуется тетрахлорозолотая кислота, известная в обиходе как «хлорное золото», из которой легко получить металлическое золото.

Полученная кислота, включающая в свой состав золото хорошо растворяется в воде. Ее кристаллы светло-желтые.

Раствор поэтому окрашивается в желтоватый цвет. При нагревании состав разлагается с выделением соляной кислоты и хлорида золота, который имеет красновато-коричневый цвет.

При продолжении нагревания все соединения золота разлагаются с выделением металлического золота. При растворении платины в царской водке получается платинохлористоводородная кислота. При выпаривании раствора она выделяется в виде красно-бурых кристаллов состава.

Часто люди, которые занимаются добычей , хотят узнать, как сделать царскую водку самостоятельно. Такой высокоокислительный раствор не продается в готовом виде. Для извлечения драгоценных металлов его можно приготовить собственными силами.

Царскую водку можно получить путем перемешивания одной части азотной кислоты и 3 частей соляной. Необходимо четко придерживаться пропорций, чтобы реакция была сильной.

Азотная и соляная кислота

Если этого не делать, то раствор не будет растворять драгоценные металлы из-за слабости реакции. Не стоит смешивать реактивы на глаз, так как таким образом вы не получите должную точность.

При приготовлении такого раствора следует:

• использовать защитные средства для рук и глаз;
• мерную пробирку, которая поможет точно установить пропорции;
• вытяжку для удаления ядовитых испарений кислот;
• специально подготовленную площадку на рабочем столе, которая обеспечит защиту от проливания опасных кислот и получения химических ожогов.

Приготовление царской водки должно осуществляться с соблюдением строгих пропорций. Только в этом случае удастся получить состав, который будет растворять золото и платину. Как приготовить царскую водку поэтапно, будет рассказано ниже.

Этапы приготовления царской водки

1. Сначала в химическую посуду с рисками нужно налить соляную кислоту, т. к. ее для приготовления царской водки нужно больше, чем азотной. При смешивании реактивов в соляную кислоту нужно лить азотную. Это позволит избежать ненужных брызг компонентов и, следовательно, химических ожогов.
2. После этого добавляют азотную кислоту. Лить ее необходимо тонкой струйкой, чтобы исключить появления опасных брызг. Нельзя наклоняться к пробирке, так как пары кислот опасны при попадании в дыхательные пути, или в глаза. Вливайте реактивы нужно на расстоянии вытянутой руки от лица.
3. Полученный состав кислот следует перемешать палочкой очень аккуратно. Нельзя взбалтывать очень сильно раствор, так это очень опасно. Царская водка будет готова, когда осадок выпадет на дно емкости, в которой она находится.

Сначала ее цвет будет желтым, как у соляной кислоты. В течение часа раствор поменяет цвет на темно-оранжевый. Это будет доказательством того, что реакция прошла правильно.

Царская водка является не элитным алкоголем, доступным только представителям монарших семей, а опасной смесью кислот, воздействующей даже на металлы. Любому, кто захочет отведать эту субстанцию, можно только выразить соболезнования, так как царская водка способна нанести непоправимый вред организму.

Царская водка: из чего она состоит

Царская водка представляет из себя смесь кислот высокой концентрации, которые являются очень сильным ядом. Царская водка смертельно опасна для человека, так как растворяет даже металлы. Делают ее из одной части соляной кислоты (HCl) и трех частей азотной кислоты (HNO3) . Иногда туда добавляют еще и серную кислоту (H2SO4) . Царская водка выглядит как жидкость желтого цвета, издающая жуткий запах окисленного азота и хлора.

Основное достоинство царской водки в том, что она способна растворять любые виды металлов, включая золото и платину, хотя ни в одной из входящих в состав жидкости кислот по отдельности металлы не растворяются. При смеси кислот появляются активные вещества, которые и порождают химические реакции, способные растворять металлы. Одновременно с этим такие металлы как тантал, родий и иридий не подвержены воздействию царской водки и сохраняются в прежнем виде. Среди других не растворяющихся в кислотной смеси веществ – фторопласт и отдельные виды пластика.

История создания и названия

Созданием царской водки мы обязаны древним алхимикам, которые искали легендарный философский камень, способный превратить любое вещество в золото. Так как золото считалось царем металлов, то способную его растворять жидкость назвали aqua regia, что в переводе с латыни значит «царь вод». На Руси название вещества было несколько переиначено, и оно стало именоваться царской водкой. Изготовление царской водки началось сразу же после того, как алхимикам удалось получить соляную кислоту. Такой состав получался из перегонки медного купороса, селитры и квасцов, которые иногда смешивали еще и с нашатырным спиртом.

Использование царской водки

На сегодняшний день мало кого интересует философский камень, и царскую водку применяют в качестве реактива в химических лабораториях, например для аффинажа платины и золота. Также при помощи царской водки получают хлориды различных металлов. Отдельные любители могут при помощи царской водки добывать небольшое количество золота из старых радиодеталей. Вещество сохраняет свои свойства благодаря наличию в нем хлора, который начинает испаряться, если сосуд оставить открытым. Если царскую водку хранить очень долго, то она выветрится, и уже не будет растворять металлы.

Что собой представляет формула водки? Какая она на самом деле? Давайте сначала исследуем царскую водку. Эта жидкость является соединением насыщенных азотной и Азотная HNO3 и соляная HCl берутся в соответствии 1:3 по объёму. Здесь массовая аналогия в пересчёте на чистые вещества составляет 1:2.

История

Впервые царскую водку описал Псевдо-Гебер. Он был неизвестным алхимиком. Его трактаты распространялись в Европе в четырнадцатом веке. Задолго до обнаружения соляной кислоты в латинских трудах была описана химическая формула царской водки. Эту жидкость получали путём сухой сублимации смеси квасцов, селитры, медного купороса и нашатыря в стеклянном замазанном сосуде. Ёмкость снабжалась колпаком либо стеклянной крышкой.

Альберт великий в своих сочинениях называет царскую водку aqua secunda. Это название означает "вторичная водка". Aqua prima переводится как "первичная водка", что значит У иных алхимиков формула водки называется aqua regia.

Бонавентура в 1270 году предал огласке свой собственный метод получения чудо-жидкости: он разжижал нашатырь в "крепкой водке" (aqua fortis, азотная кислота). Бонавентура смог установить, что азотная кислота может растворять серебро, отсоединяя его от золота. Он определил, что "царская водка" способна растворить "царя металлов" - золото. А ведь до некоторых пор считалось, что это вещество невозможно подвергнуть изменениям.

Таким образом, появилось наименование aqua regia. стали обозначать составленным из знака воды и буквы "R".

Царская водка и алхимия

В алхимии Андреаса Либавия за 1597 год впервые было описано изготовление царской водки путём смешивания насыщенных соляной и азотной кислот. Алкагест является универсальным растворителем. Его приготовление рассматривалось как разгадка одной из наиважнейших задач алхимии.

Царскую водку в практике алхимии использовали достаточно часто. Это привело к значительному росту знаний о химических реакциях и веществах. Кроме того, подобные опыты способствовали становлению технической химии и пробирного анализа.

В работах Лавуазье формула водки "царской" называлась нитромуриевой кислотой. Учёные думали, что выделяющийся в газообразном состоянии хлор является оксидом элемента мурия или дефлогистированной соляной кислотой.

В России у неё было много имён. В трудах М.В. Ломоносова за 1742 год она имеет название "королевской водки". М. Парпуа в 1796 году назвал её "царской водкой". В.В. Петров в 1801 году дал ей имя селитро-соляной кислоты, а Г.И. Гесс в 1831 году назвал её азотноводохлорной кислотой. Распространены и другие наименования этой жидкости.

В русском языке слово "водка" появилось в четырнадцатом веке. Оно являлось уменьшительным от слова "вода" и имело данное значение вплоть до середины девятнадцатого века. Далее это слово получило значение "спиртной напиток", поначалу оно было диалектным. И лишь в начале двадцатого века под водкой стали подразумевать крепкое спиртное.

Свойства

Царская водка имеет жёлто-оранжевый цвет с сильным запахом и хлора. Только что приготовленная жидкость бесцветна, однако быстро приобретает оранжевый цвет.

Из чего готовится царская водка? Формула её довольно-таки интересна. При взаимодействии HNO3 и HCI возникает сложная смесь продуктов с высокой активностью, в числе которых находятся ассоциаты и свободные радикалы. Эта жидкость является одним из мощнейших окислителей. Смесь готовят прямо перед использованием, так как при хранении она распадается и теряет окислительные качества:

3HCl+HNO3=2Cl+NOCl+2H2O

Эффективность царской водки как окислителя в большей степени связана с уменьшением возможности окисления металлов. Это происходит благодаря образованию комплексных хлоридных соединений. Комплексообразование в окислительной сильнокислой среде делает возможным разжижение таких металлов с низкой активностью, как платина, золото и палладий, уже при комнатной температуре.

Применение

Эту жидкость используют в виде реактива в химических лабораториях. Ею очищают стеклянную посуду от следов органических веществ. Царскую водку используют в пробирных анализах высокородных металлов и их сплавов, при аффинаже платины и золота, при получении хлоридов металлов и так далее.

Водка

Водкой называют бесцветный спиртной напиток. Это водно-спиртовая жидкость без явного запаха и вкуса. Крепость водки может быть совершенно разная: по российским нормам - 40-45% и 50-56% объёмных, по законоположению ЕС - не менее 37,5%.

Классическая формула водки довольно интересная - C2H5OH 40% + H2O 60%. Процесс производства этой жидкости состоит из приготовления исправленной воды и смешивания этилового ректификованного спирта, извлечённого из пищевого сырья, с восстановленной водой. Водно-спиртовая смесь обрабатывается модифицированным крахмалом либо активированным углём. Затем её фильтруют, вносят ингредиенты, перемешивают, проводят повторное фильтрование и разливают в потребительскую тару. Готовую продукцию оформляют соответственно.

Не менее интересна химическая формула водки крепостью 40,0 - 45,0% с особенным ароматом и вкусом. Такую жидкость называют особой. Её производят с помощью внесения разнообразных ингредиентов, вкусовых и ароматических добавок.

При неумеренном и регулярном употреблении водка вызывает алкогольную зависимость и привыкание.

Менделеев

В России о "горькой" ходит много легенд. Один из мифов указывает на связь появления водки с деятельностью Д.И. Менделеева. Основанием послужила его докторская диссертация, которая называлась "О соединении спирта с водой".

О, эта формула водки Менделеева! Какая же она на самом деле? В мифе рассказывается о следующем:

• Занимаясь диссертацией, ученый установил необычные свойства водно-спиртовой жидкости. Смесь имела концентрацию этанола 43% по объёму и странно воздействовала на живой организм.
• С подобной концентрацией водно-спиртовую жидкость можно получить, лишь смешивая весовые части спирта и воды.
• Основываясь на этих фактах, Менделеев смог разработать рецептуру под названием "Московская особенная". Этот эксклюзив в 1894 году был запатентован российским правительством как национальная русская водка.

Конечно же, Д.И. Менделеев никогда не принимал участия в создании либо модернизации водки. Лишь немногие его работы впоследствии были использованы для изготовления этой жидкости.