Nước cường toan

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Nước cường toan (cường thủy; tên tiếng Latinhaqua regia, tức "nước hoàng gia") là chất ăn mòn mạnh, ở dạng lỏng, màu vàng, dễ bay hơi. Nó được tạo thành bằng cách trộn lẫn dung dịch axít nitric đậm đặc và dung dịch axít clohiđric đậm đặc theo tỉ lệ 1:3. Nó là một trong số ít thuốc thử có khả năng hòa tan vàngbạch kim. Nó có tên gọi "aqua regia" vì đặc tính có thể hòa tan được những kim loại "hoàng tộc" hoặc "quý tộc", mặc dù tantali, iridi, và một vài kim loại cực kỳ thụ động khác không bị hòa tan trong nước cường toan. Nó được sử dụng trong việc khắc bằng axít và trong những thủ tục phân tích. Do có sự hình thành các chất dễ bay hơi là nitrosyl clorua (NOCl) và khí clo, nước cường toan sẽ nhanh chóng mất tác dụng. Bởi vậy, nó cần phải được trộn lẫn ngay lập tức trước khi sử dụng.

Mục lục

[sửa] Nước cường toan hoạt động như thế nào?

Các axít trong nước cường toan không thể tự nó hòa tan được vàng. Khi kết hợp tạo thành nước cường toan, mỗi axít thực hiện một nhiệm vụ khác nhau. Axít nitric (chất ôxi hóa mạnh) sẽ hòa tan một lượng rất nhỏ vàng, hình thành nên những ion vàng (Au3+). Axít clohiđric cung cấp sẵn sàng những ion clo (Cl-), các ion này sẽ kết hợp với ion vàng để tạo ra các anion cloraurat (AuCl4-). Vì phản ứng với axít clohiđric là phản ứng hoàn toàn nên các ion vàng sẽ kết hợp hết với các ion clo, cho phép sự ôxi hóa vàng tiếp tục diễn ra. Cứ như vậy, vàng sẽ bị hòa tan hết. Thêm vào đó, vàng có thể bị ôxi hóa bởi clo tự do. Các phương trình của những phản ứng trên được biểu diễn như sau:

Au (kết tủa) + 3 NO3- (hòa tan) + 6 H+ (hòa tan) → Au3+ (hòa tan) + 3 NO2 (khí) + 3 H2O (lỏng)


Au3+ (hòa tan) + 4 Cl- (hòa tan) → AuCl4- (hòa tan)

Phản ứng ôxi hóa trong trường hợp sản phẩm tạo thành là nitơ mônôxít thay vì nitơ điôxít:

Au (kết tủa) + NO3- (hòa tan) + 4 H+ (hòa tan) → Au3+ (hòa tan) + NO (khí) + 2 H2O (lỏng)

Chuỗi phản ứng hòa tan bạch kim trong nước cường toan (tương tự như với vàng):

Pt (kết tủa) + 4 NO 3- (hòa tan) + 8 H+ (hòa tan) → Pt4+ (hòa tan) + 4 NO2 (khí) + 4 H2O (lỏng)


Pt (kết tủa) + 4/3 NO 3- (hòa tan) + 16/3 H+ (hòa tan) → Pt4+ (hòa tan) + 4/3 NO (khí) + 8/3 H2O (lỏng)

Ion bạch kim sau khi bị ôxi hóa lại phản ứng với ion clo tạo thành ion cloroplatinat.

Pt4+ (hòa tan) + 6 Cl- (hòa tan) → PtCl62- (hòa tan)

Trong thực tế, phản ứng của bạch kim với nước cường toan phức tạp hơn. Những phản ứng ban đầu tạo ra hỗn hợp axít cloroplatinơ (H2PtCl4) và nitrosoplatinic clorua ((NO)2PtCl4). Nitrosoplatinic clorua là chất rắn. Nếu muốn hòa tan hoàn toàn bạch kim, thì phản ứng tạo ra kết tủa nitrosoplatinic clorua dư với axít clohiđric đậm đặc phải được thực hiện lặp đi lặp lại nhiều lần.

Pt (kết tủa) + 2 HNO3 (hòa tan) + 4 HCl (hòa tan) → (NO)2PtCl4 (kết tủa) + 3 H2O (lỏng) + 1/2 O2 (khí)


(NO)2PtCl4 (kết tủa) + 2 HCl (hòa tan) → H2PtCl4 (hòa tan) + NOCl (khí)


Axít cloroplatinơ có thể bị ôxi hóa thành axít cloroplatinic khi phản ứng với khí clo trong điều kiện đun nóng.

H2PtCl4 (hòa tan) + Cl2 (khí) → H2PtCl6 (hòa tan)

[sửa] Sự phân ly của nước cường toan

Nếu trộn lẫn dung dịch axít nitric đậm đặc và dung dịch axít clohiđric đậm đặc thì các phản ứng hóa học sẽ bắt đầu xảy ra. Những phản ứng này tạo ra các chất dễ bay hơi là nitrosyl clorua (NOCl) và khí clo, dẫn đến sự bốc khói tự nhiên của nước cường toan. Màu vàng của các chất này làm cho nước cường toan có màu vàng đặc trưng. Vì các chất tạo thành bay hơi khỏi dung dịch, nên nước cường toan sẽ mất hiệu nghiệm.

HNO3 (hòa tan) + 3 HCl (hòa tan) → NOCl (khí) + Cl2 (khí) + 2 H2O (lỏng)


Nitrosyl clorua có thể bị phân ly thành nitơ mônôxít và khí Clo. Đó là quá trình phân ly không hoàn toàn. Do đó, khói bốc lên từ nước cường toan có chứa nitrosyl clorua, nitơ mônôxít và khí clo.

2 NOCl (khí) → 2 NO (khí) + Cl2 (khí)

[sửa] Lịch sử

Chân dung Jabir ibn Hayyan, bản vẽ tay thời trung cổ, tác giả: Khuyết danh
Phóng lớn
Chân dung Jabir ibn Hayyan, bản vẽ tay thời trung cổ, tác giả: Khuyết danh

Axít clohidric được phát hiện lần đầu tiên vào khoảng năm 800 bởi nhà giả kim người Hồi giáo Jabir Ibn Hayyan (Gaber), bằng cách trộn muối ăn với axít sunfuric. Phát minh của Jabir về nước cường toan, bao gồm axít clohiđric và axít nitric, đã đóng góp vào sự cố gắng tìm kiếm đá tạo vàng của những nhà giả kim thuật.

Khi Đức xâm chiếm Đan Mạch trong Chiến tranh thế giới thứ II, nhà hóa học người Hungary George de Hevesy đã hòa tan những huân chương Nobel bằng vàng của Max von Laue và James Franck vào nước cường toan để không cho quân phát xít ăn cắp chúng. Ông đã cất giữ dung dịch sau phản ứng trên ngăn sách trong phòng thí nghiệm của mình tại học viện Niels Bohr. Sau chiến tranh, ông đã trở lại để tìm giải pháp tách và kết tủa vàng ra khỏi axít. Số vàng đã được trả về lại viện Hàn Lâm Khoa học Hoàng Gia Thụy Điển và tổ chức Nobel đã trao những huân chương mới cho Laue và Franck.[1]

[sửa] Những nguồn tham khảo

[sửa] Liên kết ngoài