Woda królewska

Woda królewska (łac. aqua regia) – mieszanina stężonego kwasu solnego i azotowego w stosunku objętościowym 3:1^[1][2][3]. Ma bardzo silne właściwości utleniające, roztwarza złoto, platynę, pallad i inne metale szlachetne oraz inne odporne chemicznie metale (cyrkon, hafn, molibden). Odporne na jej działanie są chrom^[4], niob, rod, osm, wolfram i tantal oraz iryd i ruten do temperatury 100 °C.

Świeży roztwór jest bezbarwny, ale szybko przybiera kolor pomarańczowy. Jest silnie żrący. Dawniej był używany w laboratoriach do czyszczenia szklanych naczyń z zanieczyszczeń organicznych i osadów metali. W wodzie królewskiej występują znaczne ilości pomarańczowego chlorku nitrozylu, powstającego zgodnie z równaniem^{[1][3][2][5][6]}:

3HCl + HNO
3 → Cl
2 + NOCl + 2H
2O

W układzie zamkniętym woda królewska jest układem trójfazowym ciecz–ciecz–gaz, przy czym ciekłą fazę dolną stanowi w większości chlorek nitrozylu i chlor, a faza górna jest fazą wodną. Fazy te nie tworzą się w układzie otwartym, gdy chlorek nitrozylu i chlor mogą się ulatniać^[6].

Roztwarzanie metali

Proces roztwarzania złota przez wodę królewską przypisywano dawniej powstawaniu w mieszaninie silnie reaktywnego chloru in statu nascendi^[7]:

3HCl + HNO
3 → 2Cl•
+ 2H
2O + NOCl

Tego typu reakcje są nadal cytowane^[8][9], jednak obecnie zwykle przyjmuje się, że czynnikiem utleniającym jest kwas azotowy, a przebieg reakcji może być następujący^[10]:

Au + 4Cl−
+ 3NO−
3 + 6H+
→ [AuCl
4]−
+ 3NO
2↑ + 3H
2O

lub^[11]:

Au + 4Cl−
+ NO−
3 + 4H+
→ [AuCl
4]−
+ NO↑ + 2H
2O

Proces ten jest dwustopniowy. Pierwszy etap to utlenianie złota do jonów Au3+
przez kwas azotowy:

Au + 3NO−
3 + 6H+
→ Au3+
+ 3NO
2↑ + 3H
2O

które następnie wiązane są przez jony chlorkowe do kompleksowego anionu chlorozłocianowego [AuCl
4]−
^[12]:

Au3+
+ 4Cl−
→ [AuCl
4]−

Historia

Pierwszy opis wody królewskiej znany jest z pism anonimowego alchemika z XIV wieku znanego jako Pseudo-Geber, prawdopodobnie Włocha lub Hiszpana. Jednym z powodów jej odkrycia była chęć uzyskania mitycznego kamienia filozoficznego.

W przeszłości woda królewska była cenionym i chętnie używanym odczynnikiem alchemicznym. Przypisywano jej magiczne właściwości, które jakoby były niezbędne do roztwarzania złota i srebra.

Obecność chlorku nitrozylu w wodzie królewskiej po raz pierwszy opisał Edmund Davy w roku 1830^[13].

Przypisy

Zobacz multimedia związane z tematem: Woda królewska

Zobacz hasło woda królewska w Wikisłowniku