王水(Aqua regia),又称硝基盐酸或王酸,是一种混合物,由一体积浓硝酸和三体积浓盐酸组成(硝酸和盐酸的摩尔比为1:3)。王水是一种极具腐蚀性的液体,散发黄色雾气,具有强烈的氧化性,可与金、铂等贵金属发生反应,同时也能与碱和氰化物等发生化学反应。 作为强氧化剂,王水被广泛用于提炼贵金属,例如金。在油井施工中,它常被用来去除杂质并作为防腐剂。此外,王水型蚀刻液在化学蚀刻耐蚀钢和镍合金方面得到广泛应用,特别是在航空和航天工业中,某些关键部件的加工中采用了这种方法。王水还在土壤元素测定等领域发挥作用。 然而,若人体不慎吸入、摄入或接触王水的蒸气、灰尘等,可能导致严重的烧伤。吸入王水反应生成的金属烟雾、有毒气体和蒸气可能引起肺部炎症,形成中毒性肺炎。皮肤接触王水会导致皮肤灼伤。
应用领域
用于提炼贵金属时,王水通常用于浸出贵金属含量高、还原组分含量低的矿物原料和中间产品。在这个过程中,铑、钌、锇、铱和氯化银留在浸渣中,而铂、钯、金进入浸液。通过加热赶硝,可以用亚铁盐还原法从浸液中回收金。接下来,使用氯化铵沉铂法回收铂,采用二氯二氨亚钯法从沉铂后的母液中回收钯。
在油井中,王水不仅对各种金属具有高溶解能力,而且对很多难溶的金属氧化物也有强烈的溶解能力。使用王水处理油田含油岩心可以显著提高岩心渗透率,提高200~1300%。这表明“王水”对砂粒表面的一些杂质产生了相当大的破坏和溶蚀作用。
王水在油井中的应用主要集中在油层渗透率低、细菌较为发育、硫酸亚铁沉淀较多的注水井。此外,对于铁质和各种机械杂质堵塞的油井,使用王水进行处理也是一种有效的方法。在某些井施工时,可以将每立方米的王水加入13.2公斤qingfusuan作为防腐剂。
在化学蚀刻中,王水型蚀刻液广泛应用于耐蚀钢(如不锈钢)和镍合金的化学蚀刻中,特别是航空和航天工业的一些关键部件大量采用这种方法进行加工。这种蚀刻液的配方通过调整游离酸和硝酸盐的比例来控制,能够成功地用于多种金属的化学蚀刻。在王水型蚀刻过程中,从蚀刻液中溢出的气体主要由氮的氧化物组成,氢的析出量很小。这表明在王水型蚀刻液中,金属和蚀刻液之间的反应不是H+氧化作用,而可能是金属首先被HNO3氧化(通过亚硝酰氯NOCl催化),氧化的金属离子然后与Cl-络合而被溶解。随着腐蚀过程的进行,蚀刻液中的酸会被消耗或以其他方式损失。
用王水提取土壤中的元素,一种电感耦合等离子体质谱法可用于测定镉、钴、铜、铬、锰、镍、铅、锌、钒、砷、钼、锑等元素。该方法利用王水的氧化性、氯离子的络合性以及氯气、亚硝酰氯和氯离子的催化作用,将有机质氧化,并将合金等难溶物转化为易溶的可测量状态。
此外,王水还可用作化学实验室的洗涤剂,并具有较强的分解能力,可分解一些难溶的硫化矿物。
折叠编辑本段理化性质
物理性质:
王水是由硝酸和盐酸混合而成的混合液,通常比例为一份硝酸对三份盐酸。新配制的王水是无色的,但会迅速变为黄色液体,并具有氯的气味。此外,王水具有较强的挥发性,随着温度的升高,其稳定性下降。
化学性质:
王水的氧化性
王水是一种比硝酸更强的氧化剂,具有很强的腐蚀性,能够溶解金和铂:
3Pt + 4HNO3 + 12HCl = 3PtCl4 + 4NO↑ + 8H2O
PtCl4 + 2HCl = H2PtCl6
Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO↑ + 2H2O
AuCl3 + HCl = HAuCl4
王水溶解金和铂的主要原因是大量Cl-的存在,能够形成配位离子 AuCl₄⁻ 和 PtCl₆²⁻,从而改变了电极电势的结果。在没有Cl-存在时,HNO₃和Cl₂不易氧化Au,但在Cl-存在时,Au的电极电势降低很多,增强了Au的还原能力,使得Cl₂或浓硝酸也能氧化Au成AuCl₄⁻。因此,王水溶解Au的主要原因是增强了金属的还原能力,而非增强了氧化能力。
王水与非金属的反应通常需要加热,除了生成与浓酸相应的气体氧化物外,还会生成与非金属相应的气体氧化物和水。与其他金属(铁、铜等)的反应原理与金、铂的反应相似,生成相应的氯合物、一氧化氮和水。[1]