Aqua regia

W VIII wieku n.e. alchemik o nazwisku Jabir ibn Al-Hayyan przygotował pierwszą zarejestrowaną partię aqua regia, mieszaniny kwasu azotowego i solnego w stosunku 1:3.

Korona

Źródło: Gothic84 / iStock / Getty Images Plus

Nazywana po łacinie „wodą królewską”, ta lotna mieszanka zmienia się z bezbarwnej w ognistą żółto-pomarańczową w ciągu kilku sekund od przygotowania. Dla dodatkowego efektu dramatycznego, intensywnie dymi. Ponieważ jej składniki są tak lotne, miesza się ją zazwyczaj tylko bezpośrednio przed użyciem. Jeśli pozostawić na jakiś czas, stężony kwas azotowy i solny reagują razem, tworząc produkty takie jak chlorek nitrozylu i chlor – żaden z nich nie chce się kręcić.

Jak można się spodziewać po dwóch silnych i skoncentrowanych kwasach, aqua regia jest niewiarygodnie żrący. Rzeczywiście, było ono winowajcą kilku eksplozji w laboratoriach – zazwyczaj z powodu niewłaściwego obchodzenia się z chemikaliami. W 2015 r. w laboratorium Texas Tech University doszło do eksplozji szklanej butelki z odpadami – student przypadkowo wlał odpady kwasu azotowego do butelki zawierającej już kwas solny, metanol i dimetyloglioksynę. W wyniku zachodzących reakcji doszło do wzrostu ciśnienia i niewielkiej eksplozji. Na szczęście nikt nie został poważnie ranny.

Główne zastosowanie aqua regia jest do produkcji kwasu chloroaurowego, elektrolitu w procesie Wohlwilla do rafinacji złota. Chociaż złoto jest zazwyczaj metalem obojętnym, rozpuszcza się w aqua regia ze względu na unikalne działanie kwasu azotowego i solnego. Kwas azotowy jest silnym utleniaczem, zdolnym do przekształcenia niewielkich ilości złota w jego formę jonową, Au3+. Gdy ta forma jonowa jest już obecna w roztworze, kwas chlorowodorowy stanowi źródło anionów chlorkowych, które reagują z kationami złota, tworząc aniony tetrachloroauranowe(III). Ponieważ reakcja z kwasem solnym jest reakcją równowagi faworyzującą tworzenie się anionów chloroauranowych (AuCl4-), jony złota są usuwane z roztworu, co umożliwia dalsze utlenianie. A ponieważ roztwór jest tak kwaśny, aniony chloroauranowe są szybko protonowane, tworząc kwas chloroaurowy. Stosując tę metodę, możliwe jest uzyskanie złota o czystości 99,999%. Jego reaktywność i siła oznacza, że aqua regia może również rozpuszczać platynę w podobny sposób.

Aqua regia jest również przydatna do głębokiego czyszczenia rur używanych w spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego, lub NMR. Jest w tym bardzo skuteczna, ponieważ może usunąć wszystkie ślady paramagnetycznego pierwiastka chromu, który może zanieczyścić widma i zrujnować badania.

Prawdopodobnie najsłynniejsze zastosowanie aqua regia miało miejsce w 1940 roku w Instytucie Nielsa Bohra w Danii. Hitler właśnie dokonał inwazji, a jego siły szybko się zbliżały. Chemik George de Hevesy miał problem. W swoim laboratorium miał dwa medale Nagrody Nobla, przemycone z Niemiec w imieniu Maxa von Laue i Jamesa Francka. Gdyby je znaleziono, wszyscy oni zostaliby surowo ukarani. Szybko myśląc, de Hevesy umieścił medale w roztworze aqua regia. Kiedy naziści weszli do laboratorium, ominęli zlewkę, uważając ją za nieistotną. Kiedy de Hevesy wrócił po wojnie, znalazł zlewkę w nienaruszonym stanie. Wytrącił rozpuszczone złoto i zwrócił je Towarzystwu Noblowskiemu, które następnie ponownie odlało medale w ich oryginalnym złocie.