Часто возникает необходимость очистить золото от других металлов, содержащихся в сплаве или в ломе. При получении золота путем цианирования, растворения руды в растворе цианистого калия, в конечном продукте золото также часто оказывается в смеси с серебром и медью.
При необходимости сделать из низкопробного золота высокопробное возникает та же задача — очистить драгметалл от сопутствующих примесей. Классический способ, позволяющий достаточно просто провести очистку, растворение золота в царской водке.
Растворение золота
Самостоятельно приготовленная смесь
Царская водка, или Aqua Regia, это смесь концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 по объему и примерно 1:2 по массе. Если точнее, 65-68% по массе азотной кислоты (HNO3) и 32-35% соляной кислоты (HCl). Столь странное название этой смеси было дано алхимиками: только эта «водка» обладала способностью растворять «царя металлов» — золото (само слово «водка» в русском научном языке обозначало химическую «воду» — жидкий реактив; за крепким алкогольным напитком этот термин закрепился уже намного позже).
В результате реакции металлического золота с царской водкой образуется комплексное соединение — золотохлористоводородная кислота, или тетрахлораурат водорода. При этом происходит следующая реакция:
Au + HNO3 + 4 HCl = HAuCl4 + NO + 2 H2O.
Исходя из данного химического уравнения и плотности царской водки получается, что для растворения 1 грамма золота нужно минимум 5 мл реактива. При этом на самом деле растворяется золото только в соляной кислоте. Ни азот, ни кислород в состав золотохлористоводородной кислоты не входят. Азотная кислота выступает только как окислитель, катализирующий вступление золота в реакцию. В связи с этим процесс растворения лучше производить следующим образом.
Прежде всего, если мы имеем дело с содержащим золото ломом, нужно с помощью магнита удалить ферромагнитные частицы. После этого максимально очистить золото от примесей с помощью других кислот, прежде всего чистой азотной. Лишь затем можно начинать процесс растворения золота.
Сначала нужно отмерить по 3.75 мл соляной кислоты на каждый грамм золотосодержащего металла и залить его только ей одной. Если при этом начинается более-менее заметная реакция, значит, какие-то примеси уже начали растворяться. Нужно дождаться окончания процесса, слить раствор и залить металл новой порцией соляной кислоты. Теперь нужно начать подогревать емкость с реактивом, понемногу добавляя азотную кислоту из расчета 1.25 мл на 1 грамм металла.
Главное — не переборщить с азотной кислотой, так как при осаждении золота из раствора именно от нее нужно будет наиболее последовательно избавляться. Как только весь металл растворится, следует сразу же перестать добавлять ее в раствор. Притом не обязательно растворится все исходное вещество: серебро, в отличие от золота, в царской водке пассивируется за счет образования плотной хлоридной пленки на поверхности. После того как растворение закончилось, следует продержать раствор нагретым около получаса.
Фильтрование раствора
Теперь настало время отфильтровать раствор. Пока фильтр можно использовать достаточно грубый, а более тонкая очистка произойдет позже.
Полученный в результате осадок
Следует понимать, что сама по себе царская водка — вещество достаточно неустойчивое: соляная и азотная кислоты вступают в реакцию между собой. Изначально прозрачная, она вскоре окрашивается в оранжево-буроватый оттенок оксидов азота, а потом и вовсе теряет окислительные свойства. При этом происходят следующие реакции:
HNO3 + 3 HCl = 2Cl + NOCl + 2H2O
Кроме того, обе кислоты просто испаряются. В связи с этим, целесообразно на этой стадии выдержать раствор около суток, так как это облегчит дальнейший процесс выпаривания азотной кислоты.
При выпаривании следует добавить к раствору небольшое количество серной кислоты, не более 50 мл на литр. Это поможет осадить остаточные количества свинца и хлорида серебра (который, хоть и малорастворим, в небольших количествах в растворе может присутствовать). Кроме того, и процесс выпаривания пойдет быстрее.
Нагревание производится медленно и осторожно. Раствор упаривается до консистенции сиропа (не более!). До кипения доводить нельзя, так как в этом случае нельзя исключать выпадения золота в виде металлического осадка уже на этой стадии.
После добавляем к раствору соляную кислоту до исходного объема и снова упариваем до сиропообразного состояния. Процесс повторяется трижды. Следом за этим жидкость разбавляется в 2 раза холодной водой и оставляется в холоде на сутки. При этом остатки хлорида серебра должны выпасть в осадок: он растворяется только в концентрированной соляной кислоте, и тем лучше, чем выше температура. Соответственно, при падении концентрации и температуры AgCl осаждается. Вот теперь проводится фильтрование «по полной программе»: никакой мути в растворе остаться не должно.
Что же такое царская водка? Нет, это не элитный напиток, как можно было бы подумать. Царская водка - это смесь определённых концентрированных кислот в определённой пропорции. Классический рецепт царской водки таков: одна четвёртая соляной кислоты (формула HCl) и три четверти азотной кислоты (формула HNO3). Такой напиток вряд ли принесёт пользу человеческому организму. Зато он способен растворять золото и платину. И не только их.
Большинство металлов полностью растворяются в царской водке. Но ни одна кислота, входящая в состав, по отдельности на это неспособна. Благодаря сложной реакции между азотной и соляной кислотой, рождается сила растворять металлы. Ей неподвластны тантал, иридий и родий. На вид царская водка просто жёлтая жидкость с резким неприятным запахом.
Как появилась на свет царская водка и почему её так назвали?
Царская водка появилась благодаря неустанным попыткам алхимиков создать некий философский камень, который бы превращал все в золото. Золото для людей того времени было королевским, царским металлом. Соответственно, жидкость, которая смогла растворить этот драгоценный металл, назвали царём воды. Но на русский язык название этой кислоты было интерпретировано по-другому, как царская водка.
Впервые рецепт водки был найден в трактате алхимика Псевдо-Гебера. Правда, рецепт несколько отличается от современного. В то время алхимики получали царскую водку за счёт смеси медного купороса, нашатыря, квасцов и селитры. Смешивали ингредиенты в сосуде со стеклянной крышкой.
В более поздних годах, в тринадцатом веке, был найден ещё один рецепт получения королевской водки. Этот рецепт приписывают Бонавентуру, который смешивал нашатырь с азотной кислотой. Этот же алхимик установил, что серебро растворяется в азотной кислоте – это хороший способ отделить серебро от золота. Бонавентура первый начал использовать название царской водки.
Рецепт водки, в которую входят концентрированные соляная и азотная кислоты, появился в конце шестнадцатого века. Описал его Андреаса Либавия в своей «Алхимии». Либавия придал царской водке большое значение, увидев в ней универсальный растворитель (одна из сложнейших задач алхимии). С шестнадцатого века царская водка активно помогала человечеству в увеличении знаний про различные вещества и химические реакции между ними. Королевская вода также сделала свой вклад в развитие пробирного анализа.
Интересный случай случился во времена Второй мировой войны. В нацистской Германии было запрещено получение Нобелевской премии. Поэтому два немецких физика (Макс фон Лауэ и Джеймс Франк) решили оставить на хранение свои золотые медали в Институте Нильса Бора (Дания). Когда Дания была оккупирована, один из химиков института растворил золотые медали в водке. Банка с раствором простояла всю войну среди сотен других различных растворов. После окончания войны, этот же химик выделил золото обратно из раствора и отдал его Шведской академии наук и Нобелевскому фонду. Из полученного золота изготовили новые медали и отдали их Джеймсу Франку и Максу фон Лауэ.
Свойства царской водки
Смесь соляной и азотной кислоты образует высокоактивные продукты (диоксида хлора, азота и нитрозилхлорида). Царская водка является одним из сильнейших окислителей. Надо заметить, что готовят эту водку непосредственно перед применением. Ведь со временем она распадается на газообразные продукты. Золото растворяется в водке приблизительно со скоростью 10 мкм/мин.
Применение царской воды
Основным и профессиональным применением царской воды является использование её, как реактива, за счёт которого получают хлорид металлов. Некоторые используют этот реактив, чтобы добыть золото из старых радиодеталей. А также, с помощью царской воды можно легко взламывать навесные замки.
Главное не забывать, что царской воды можно пользоваться только первое время после его изготовления.
Стоит также подробно разобрать те кислоты, которые входят в состав царской водки.
Азотная кислота
Кислота, чувствительная к свету . При освещении, она распадётся на оксид и воду. Поэтому азотную кислоту содержат в тёмном шкафу или в непрозрачной ёмкости. И также HNO3 сама по себе не растворяет железо, поэтому её смело можно хранить в железной ёмкости. Азотная кислота один из сильнейших электролитов и окислителей.
Известны случая, образования HNO3 в атмосфере . При ударе молнии азот, входящий в состав атмосферы, начинает реагировать с кислородом, вследствие чего образовывается оксид азота. Впоследствии этот оксид азота реагирует с влагой в воздухе, образовывая азотную кислоту в небольших концентрациях.
Соляная кислота
Бесцветная кислота, с резким запахом очень едкая, выделяет лёгкий пар на открытом воздухе. HCl растворяет многие металлы. С использованием этого реактива нужно быть очень аккуратным. Работать с ней можно только в помещении, которое активно проветривается. Ведь пар, выделяемой этой кислотой, может раздражать слизистые оболочки дыхательных путей.
Способ приготовления царской воды
Чтобы приготовить самостоятельно царскую водку вам понадобится:
- концентрированные HCl, HNO3;
- стеклянная пробирка;
- стеклянная палочка.
- В первую очередь, вы должны точно отмерить нужное количество реактивов . Напоминаем, требуется смешать три части соляной кислоты с одной частью азотной. Не думайте отмерять на глаз количество жидкости. Малейшая неточность приведёт к тому, что реактив будет слабым по эффективности. Лучше всего взять стеклянную пробирку с делениями, по которым вы будете ориентироваться.
- Постарайтесь использовать минимальное количество посуды. А также постарайтесь поменьше переливать реактивы с одной пробирки в другую. Остерегайтесь проливать их.
- Советуем вначале налить в пробирку соляную кислоту, а потом уже добавлять в неё азотную. Это делается для того, чтобы, когда вы вливаете меньшее количество жидкости в большее количество жидкости, уменьшить количество брызг. Вливайте кислоту осторожно, тонкой струёй. Не подносите близко к лицу пробирку с кислотой, чтобы случайно не вдохнуть пары.
- Когда вы смешали все реактивы, аккуратно перемешайте смесь стеклянной палочкой. Перемешать нужно тщательно, чтобы все реактивы прореагировали между собой, а не просто расслоились. Ни в коем случае, нельзя взбалтывать пробирку. Если вы все сделали правильно, то, смешанная вами жидкость, вначале будет жёлтого цвета, а через полчаса потемнеет до оранжевого цвета.
На всех этапах не забывайте соблюдать осторожность !
Видео
Из видео вы узнаете, что такое царская водка.
Не получили ответ на свой вопрос? Предложите авторам тему.
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 такое царская водка?
На сегодняшний день практически любой человек на вопрос: «Что такое царская водка ?» с уверенностью ответит, что это напиток. Однако большинство людей знает «Царскую водку» всего лишь как наименование продукта, а не как состав химических элементов, особо опасный для человека.
Наименование царская водка используется и как химический термин, и как название всеми известного алкоголя. Итак, что такое царская водка на самом деле и как она появилась?
В 14 веке неизвестный алхимик из Европы впервые описал в своих трактатах современный способ изготовления этой смеси. Но ещё задолго до него учёные и алхимики со всех концов мира пытались воссоздать царскую водку.
В 1270 году алхимик из Италии описывал её приготовление как сухое смешивание нашатыря, квасцов, купороса и , и опирался на свойства растворять и искал к этому компоненту тот решающий, который сможет растворить .
На тот момент ещё не была изобретена. Цель, которую преследовали все алхимики на протяжении множества веков, была одной: найти универсальный растворитель, который сможет воздействовать на большинство благородных металлов. И такой растворитель был найден, когда впервые была создана царская водка .
Сначала она называлась «вторичная водка», поскольку «первичной» была азотная . Но после того как получившаяся смесь смогла растворить элемент , который до той поры считался неразрушимым, царская водка получила своё официальное название с перевода слов «aqua regia».
Состав царской водки
Царская водка − кислота , являющаяся смесью из двух концентрированных кислот, и, соответственно, употреблять внутрь её категорически запрещено. Смесь царской водки обладает составом из компонентов: азотной и соляной по соотношению три к одному.
Формула царской водки выглядит так: HNO3 + 3 HCl. Иногда к составу добавляется серная , в этом случае формула такова: HNO3 + 3 HCl + H2SO4. Эта может растворить и , зато, к примеру, тефлон ей не под силу.
Царская водка представляет собой жидкость прозрачного , если она только что приготовлена. После приготовления смесь становится -оранжевой и выделяет сильный запах и диоксид , пар которого также опасен для жизни человека.
Как сделать царскую водку в домашних условиях
Для этого понадобится: концентрированные азотная и соляная , пробирка из с отметками, стеклянная палочка. Чтобы получить смесь, нужно смешать азотную и соляную концентрированные в соотношении один к трём.
Действовать нужно предельно аккуратно, при этом смешивать реагенты следует в одной пробирке, не отмеряя в других приборах, чтобы исключить риск разливания.
Работать нужно в хорошо проветриваемом помещении, поскольку газообразные испарения химической реакции смертельно опасны. Смешав жидкости, нужно аккуратно перемешать их, не взбалтывая. Если цвет сменился на жёлто-оранжевый, значит всё сделано правильно. Царская водка на фото ниже.
Применения царской водки
Сегодня царскую водку используют как реактив, а также для стерильности стеклянных приборов в лабораториях и при анализе сплавов. Царская водка и металлы часто используются для разделения последних. К примеру, вот способ извлечения из смеси металлов. Для этого понадобится: металлов, содержащий , царская водка.
Царскую водку нужно предельно аккуратно нагреть до 60-70 градусов и погрузить в эту смесь . Сплав металлов должен быть предварительно очищен, чтобы не допустить загрязнения.
Молекулы оседают на дне сосуда. Для того чтобы соединить их получить в форме цельного куска, нам понадобится гидразин. В жидкой форме гидразин бесцветен, но использовать лучше порошок, так как он не имеет неприятного запаха. Потребуется размешать в 1 литре воды примерно 150-200 грамм гидразина и влить получившийся раствор в царскую водку.
Начнёт отделяться, но выглядеть будет как ржавый металл, потому что оно низкой . Проведя эту операцию несколько раз можно получить высшей , которое нельзя найти в магазинах.
Большинство людей слышали о царской водке, как об алкогольном напитке. На самом деле рецептов этой водки не один, и даже не два, а множество. Состав оригинальной водки «Царской» не только отличается от смеси царской водки, но и не имеет никаких схожих элементов.
В ней имеются: питьевая вода, этиловый зерновой спирт, липовый мёд и настойка. Водка этой марки считается напитком высшего и продаётся в бутылках из дорогостоящего матового стекла с декором. Сама идея создания напитка с названием «Царская» возникла по случаю празднования трёхсотлетия Санкт-Петербурга.
Состав царской водки разрабатывался на основе рецептов алкоголя, подаваемого на стол императорской династии Романовых. Водка «Царская» выпускается в нескольких сериях.
Существует водка «Царская» золотая , её состав практически не отличается от состава оригинальной. Бутылка выполнена из такого же матового стекла в золотистых тонах. К категории суперпремиум относится водка «Царское село».
В её состав, помимо основных ингредиентов, входит настойка из ягод черёмухи и листьев малины. Роскошно выполненная упаковка с бутылкой водки «Императорская коллекция» включает в себя только воду, спирт класса «Люкс» и спирт ароматный.
Все четыре вида выпускаются также и в красивых подарочных упаковках. Водка «Царская» имеет объёмы 0.5 , 0.7, 0.75 и 1 литр. Крепость алкоголя составляет 40%.
Рецепт царской водки можно узнать и у докторов, и у любителей домашней водки. Вот, например, рецепт царской водки Болотова: 1 литр очищенной воды, 200 мл виноградного уксуса, по 15 грамм концентрированной серной и соляной , 5 измельчённых таблеток нитроглицерина.
Также доктор Болотов советует принимать напиток только в целях лечения и очищения организма. Есть и другой рецепт домашней водки: 60 мл водки, 10 мл вермута, по 10 мл настоек на апельсинах и на перце.
Цена царской водки
На водку «Царская» цена начинается от 300 рублей и заканчивается 600-700 . Бутылка будет объёмом 0.5 литра. Стоимость водки объёмом 0.75 литра начинается от 800 рублей и заканчивается 1800 рублями.
За 1 литр водки «Царской» можно отдать от 1000 рублей и больше. А объём в 1,5 и 2 литра стоит порядка 1500-2000 рублей. Примерно за сумму 2500-4000 рублей можно приобрести подарочный набор в комплекте с графином или рюмками.
Домашняя же водка обычно не продаётся, так как ингредиенты для неё найти довольно легко, а рецепт выполнения прост и не требует сложных действий. На изготовление домашней царской водки вы потратите не более 100 рублей, правда, выдерживать её придётся от трёх месяцев и более.
Где купить царскую водку
Купить водку «Царскую» можно и в , и в любом вашего города. На сегодняшний день водка – востребованный продукт. А водка хорошего класса и в красивой упаковке должна стоять на прилавках всех магазинов. В интернете больше среди подарочных вариантов, зато доставить товар могут прямо к вам домой.
А в магазине вы, скорее всего, найдёте водку, которую можно поставить на праздничный стол или распить по особому случаю. Царскую водку из можно приобрести в магазинах, специализирующихся на промышленной химии. Их не так много, однако в интернете вы их сможете отыскать.
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.