Aqua regia

In de 8e eeuw na Christus bereidde een alchemist met de naam Jabir ibn Al-Hayyan de eerste geregistreerde partij aqua regia, een mengsel van salpeterzuur en zoutzuur in een 1:3 verhouding.

Kroon

Bron: Gothic84 / iStock / Getty Images Plus

Noemd naar het Latijn voor ‘koninklijk water’, verandert dit vluchtige mengsel binnen enkele seconden na bereiding van kleurloos in een vurig geeloranje. Voor nog meer dramatisch effect, dampt het krachtig. Omdat de bestanddelen zo vluchtig zijn, wordt het gewoonlijk pas vlak voor gebruik gemengd. Als men het een tijdje laat staan, reageren het geconcentreerde salpeterzuur en zoutzuur samen tot producten als nitrosylchloride en chloor – die men geen van beide in de buurt wil hebben.

Zoals men zou verwachten van twee sterke en geconcentreerde zuren, is aqua regia ongelooflijk corrosief. Het is inderdaad de boosdoener geweest achter verschillende laboratoriumexplosies – meestal als gevolg van verkeerd chemisch gebruik. In 2015 ontplofte een glazen afvalfles in een didactisch laboratorium van de Texas Tech University – een student had per ongeluk salpeterzuurafval in een fles gegoten die al zoutzuur, methanol en dimethylglyoxine bevatte. De daaropvolgende reacties veroorzaakten een drukopbouw en een kleine explosie. Gelukkig raakte niemand ernstig gewond.

Het voornaamste gebruik van aqua regia is voor de productie van chloroauraatzuur, de elektrolyt in het Wohlwill-proces voor het raffineren van goud. Hoewel goud meestal een inert metaal is, lost het op in aqua regia vanwege de unieke werking van salpeterzuur en zoutzuur. Salpeterzuur is een krachtig oxidatiemiddel, dat in staat is kleine hoeveelheden goud om te zetten in zijn ionische vorm, Au3+. Zodra deze ionische vorm in de oplossing aanwezig is, levert het zoutzuur een bron van chlooranionen die met de goudkationen reageren tot tetrachlooroauraat(III)-anionen. Aangezien de reactie met zoutzuur een evenwichtsreactie is die de vorming van chloroauraatanionen (AuCl4-) begunstigt, worden de goudionen uit de oplossing verwijderd zodat er ruimte ontstaat voor meer oxidatie. En omdat de oplossing zo zuur is, worden de chloroauraatanionen snel geprotoneerd tot chloroauraatzuur. Met deze methode is het mogelijk goud te produceren met een zuiverheid van 99,999%. Door zijn reactiviteit en kracht kan aqua regia ook platina op soortgelijke wijze oplossen.

Aqua regia is ook handig voor het grondig reinigen van de buizen die worden gebruikt bij kernspinresonantie (NMR) spectroscopie. Het is zeer efficiënt omdat het alle sporen van het paramagnetische element chroom kan verwijderen, dat spectra kan vervuilen en onderzoek kan ruïneren.

Het beroemdste gebruik van aqua regia was misschien wel in 1940 in het Niels Bohr Instituut in Denemarken. Hitler was net binnengevallen, en zijn troepen naderden snel. De chemicus George de Hevesy had een probleem. In zijn lab had hij twee Nobelprijsmedailles, uit Duitsland gesmokkeld in opdracht van Max von Laue en James Franck. Als ze gevonden zouden worden, zouden ze allemaal zware straffen krijgen. De Hevesy dacht snel na en legde de medailles in een oplossing van aqua regia. Toen de Nazi’s het lab binnenkwamen, lieten ze het bekerglas links liggen omdat ze het niet belangrijk vonden. Toen de Hevesy na de oorlog terugkeerde, trof hij het bekerglas onverstoord aan. Hij sloeg het opgeloste goud neer en gaf het terug aan de Nobelvereniging, die de medailles in hun oorspronkelijke goudgoud teruggoten.