Царская водка представляет собой состав концентрированных соляной и азотной кислот в соотношении по объему 1:3. Данный синтез имеет сильнейшую окислительную способность, растворяя даже золото. Но почему она так называется? Все просто, царская водка, способна растворить «царя металлов», то есть золото, а водка от ласкательного водица. В трудах Альберта Великого эта субстанция упоминалась как «aqua secunda» вторичная водка, позже другие алхимики в своих сочинениях называли её «aqua regia (regis)».
История царской водки
Поворотным ключом в развитии химии стал XIII век, когда алхимики открыли сильные минеральные кислоты, способные растворять многие нерастворимые в воде вещества. До этого мир знал лишь о уксусной кислоте, известной еще с античных времен. Вновь открытые кислоты оказались в миллион раз сильнее, что вынесло алхимию на новый рубеж, ведь стало возможным производить множество химических процессов и реакций. Так вскоре была открыта и азотная кислота, названная «aqua fortis» - крепкая вода, разъедающая всё, что вступало с ней в контакт, за исключением золота, все известные на то время металлы. Спустя три века открыли хлористый водород (соляную кислоту).В 1597 году алхимик Андреас Либавия впервые описал приготовление царской водки, путём смешивания концентрата азотной и соляной кислоты. До этого были попытки получения алкагеста, перегоняя в стеклянном сосуде сухим путем смеси селитры, нашатыря, медного купороса и квасцов и накрывая крышкой или колпаком. Этот способ был описан в XIV веке алхимиком Псевдо-Гебером, но был очень кропотливым и сложным, к тому же такая смесь могла справиться с серебром, но золото было ему неподвластным. И вот в XVI веке универсальный растворитель всё же был найден и изобретение «царская водка» способствовало становлению технической химии и усовершенствованию пробирного анализа.
Из каких кислот состоит царская водка
Что касается состава царской водки, оказалось, что химическая смесь соляной и азотной кислоты при взаимодействии своих компонентов усиливает свои способности в несколько раз. Смесь получилась настолько сильной, что в ней растворяется золото, и даже платина при соотношении 1:4 (соляная кислота при реакции с азотной кислотой высвобождает хлор, при этом раствор зеленеет, а частицы свободного хлора атакуют золото).Формула взаимодействия выглядит так:
Кислота азотная окисляет кислоту соляную
HNO3 + 3HCl = NOCl + Cl2 + 2H2O.
Во время этого процесса появляется два активных вещества: нитрозилхлорид и хлор, которые в состоянии растворить золото:
Au + NOCl2 + Cl2 = AuCl3 + NO.
Хлорид золота моментально присоединяет к себе молекулу HCl, при этом образуется тетрахлорозолотая кислота, еще известна в народе как «хлорное золото»: AuCl3 + HCl = H (AuCl4).
Приготовление царской водки в домашних условиях должно проходить с соблюдением всех мер безопасности и хорошо проветриваемом помещении.
Чтобы приготовить царскую водку, Вам понадобиться обзавестись двумя основными ингредиентами: концентрированная соляная и азотная кислота.
Так же настоятельно рекомендуем использовать только стеклянные пробирки (с отметками) и стеклянную палочку для равномерного размешивания «гремучей смеси». Оригинальный состав представляет собой смесь двух кислот в количественном соотношении 1: 3. Смешивайте, используя только одну пробирку, не отмеряйте кислоты в других емкостях, таким образом Вы минимизируете шанс проливания кислоты.
Теперь нужно обговорить по отдельности те компоненты, с которыми Вам придётся столкнуться при изготовлении царской водки.
Азотная кислота
Одноосновная кислота, чувствительна к свету, имеет очень резкий удушливый запах. Азотная кислота при сильном освещении будет распадаться на оксид азота и воду. В связи с этим, одну из сильнейших кислот, хранят в темной или непрозрачной емкости. Концентрированный раствор азотной кислоты, не растворяет алюминий и железо, поэтому можно смело хранить в металлической посуде.
Хочется отметить, что азотная кислота есть очень сильным электролитом (как и большинство кислот) и окислителем. Очень интересным фактом, есть то, что азотная кислота (как и озон) может образоваться в атмосфере при сильных вспышках молнии. Состав атмосферного воздуха состоит на 78% из Азота, который реагирует с атмосферным кислородом. В результате такой реакции получается оксид азота (NO). В последствии при дальнейшем окислении на открытом воздухе оксид азота преобразовывается в диоксид азота (NO2 или как его еще называют бурый газ). Когда атмосферная влага вступает в реакцию с диоксидом Азота, получается азотная кислота. Концентрация в таких случаях минимальна, и она совсем не опасна для людей, животных и природы.
Соляная кислота
Вторым компонентом царской водки есть соляная кислота. Эта кислота бесцветная, на открытом воздухе выделяет пар в виде «дыма», очень сильно едкая жидкость (соляная кислота технического значения может иметь желтоватый оттенок из-за наличия в ней примесей железа и хлора).
Когда речь идет о физических свойствах соляной кислоты, здесь нужно отметить ее сильную сторону при растворении всех металлов (которые стоят в ряду напряжения до водорода) при этом выделяется Н2 и образуются соли хлоридов). Нужно быть очень осторожным при использовании данной кислоты, проводить работу или эксперименты на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении, так как кислота имеет очень резкий запах и сильно раздражает слизистые оболочки верхних дыхательных путей человеческого организма.
Производство соляной кислоты происходит путем растворения газообразного хлороводорода в обычной воде (Н2О). В свою очередь хлороводород можно получить путем взаимодействия на хлорид натрия высококонцентрированной серной кислотой.
Применение царской водки
Многие советские и постсоветские семьи наизусть знали состав царской водки. В народе ее применяют для растворения золота в домашних условиях, с целью извлечения чистого золота из микросхем, транзисторов, наручных часов и других ненужных приборов, которые в своем составе имеют небольшое количество золота.Основным аспектом успешного завершения, задуманного Вами химического эксперимента с царской водкой есть безопасность. Используйте средства индивидуальной защиты, соблюдайте правила безопасности, будьте предельно бдительны и внимательны, на кону будет стоять Ваша жизнь и здоровье.
Видео о царской водке
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.
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.
Название не имеет отношения к спиртным напиткам и происходит от устаревшего значения слова «водка» и уникальной способности смеси растворять золото .
История исследования и использования
В России
В России её называли королевской водкой (М. В. Ломоносов , 1742 г.), царской водкой (М. Парпуа, 1796 г.), селитро-соляной кислотой (В. В. Петров , 1801 г.), азотноводохлорной кислотой (Г. И. Гесс , 1831 г.); известны и другие названия . Слово «водка » первоначально появилось в русском языке примерно в XIII-XIV веках как уменьшительное от слова «вода» и имело таковое значение основным вплоть до середины XIX века. Значение «спиртной напиток» слово «водка» приобрело где-то между XIV и XIX веками первоначально как диалектное, и лишь в конце XIX - начале XX века стало обозначать единственно «крепкий спиртной напиток» .
Свойства
Представляет собой жидкость жёлто-оранжевого цвета с сильным запахом хлора и диоксида азота . Только что приготовленная царская водка бесцветна, однако быстро приобретает оранжевый цвет .
При взаимодействии HCl и HNO 3 образуется сложная смесь высокоактивных продуктов, в том числе ассоциатов, диоксида азота, хлора и нитрозилхлорида (хлористого нитрозила). Наличие среди продуктов взаимодействия хлорида нитрозила NOCl и хлора в сильнокислой среде делает царскую водку одним из сильнейших окислителей . Смесь готовят непосредственно перед её применением: при хранении она разлагается с образованием газообразных продуктов (образование диоксида азота и нитрозилхлорида придаёт царской водке окраску).
3 H C l + H N O 3 ⟶ C l 2 + N O C l + 2 H 2 O ; {\displaystyle {\mathsf {3HCl+HNO_{3}\longrightarrow Cl_{2}+NOCl+2H_{2}O}};} 2 N O C l → 2 N O + C l 2 {\displaystyle {\mathsf {2NOCl\rightarrow 2NO+Cl_{2}}}} 2 N O + O 2 ⟶ 2 N O 2 {\displaystyle {\mathsf {2NO+O_{2}\longrightarrow 2NO_{2}}}}Эффективность царской водки как окислителя в значительной степени связана с уменьшением потенциала окисления металлов вследствие образования хлоридных комплексных соединений . Комплексообразование в сильнокислой окислительной среде делает возможным растворение уже при комнатной температуре даже таких малоактивных металлов , как золото , платина и палладий :
A u + 4 H C l + H N O 3 ⟶ H [ A u C l 4 ] + N O + 2 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {Au+4HCl+HNO_{3}\longrightarrow H+NO\uparrow +2H_{2}O}}} 3 P t + 18 H C l + 4 H N O 3 ⟶ 3 H 2 [ P t C l 6 ] + 4 N O + 8 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {3Pt+18HCl+4HNO_{3}\longrightarrow 3H_{2}+4NO\uparrow +8H_{2}O}}}Скорость растворения (