Царская водка

Соляная кислота НС1

Газообразный хлористый водород представляет собой бесцветный газ с резким запахом, очень гигроскопичный. Растворяясь в воде, он образует соляную кислоту следующих видов: дымящая соляная кислота (40%-ная), плотность 1,198 г/см³; концентрированная соляная кислота (24— 36 %-ная), плотность 1,12—1,18 г/см³; раз­бавленная соляная кислота (12,5%-ная), плотность 1,06 г/см³.

При нагревании разбавленной соляной кислоты из нее испаряется вода, из концентрированной кислоты при температуре кипения 111° С выделяется газообразный хлористый водород. При этом в обоих случаях образуется смесь постоянного состава из 20,24% НС1 и 79,76% воды.

Соляная кислота представляет собой сильно агрессивный водный раствор хлористого водорода (техническая соляная кислота окрашена в желтый цвет, так как в ней содержатся примеси хлорида железа).

Многие неблагородные металлы, растворяясь в соляной кислоте, образуют хлориды:

Zn + 2НС1→ZnCl₂ + Н₂.

Некоторые хлориды образуют на металлах трудно растворимый слой, предотвращающий дальнейшее воздействие кислоты. Серебро, например, покрывается нерастворимым слоем хлорида серебра, при этом происходит следующая реакция:

2НС1 + 2Ag→2AgCl + Н₂.

Вследствие этого серебро практически не растворяется в соляной кислоте. Соляная кислота применяется для растворения металлов, получения паяльной жидкости, как «осадитель» серебра и для приготовления царской водки.

Царская водка представляет собой смесь из 3 частей соляной кислоты и 1 части азотной кислоты. При длительном хранении эта смесь разлагается, поэтому приготавливать ее следует непосредственно перед использованием. Царская водка применяется только для растворения таких металлов, как золото и платина. Данный процесс можно продемонстрировать на примере растворения золота.

Сначала азотная кислота оказывает окисляющее действие на соляную кислоту:

HNO₃ + ЗНС1→NOC1 + С1₂ + 2Н₂О.

При этом образуются нитрозилхлорид O=N—С1, который можно рассматривать как хлорангидрид азотистой кислоты, и свободные ионы хлора, которые сразу же после их возникновения взаимодействуют с атомами золота и поэтому являются химически более агрессивными, чем газообразный хлор С1₂:

Au + NOC1 + С1₂→АиС1₃ + N0.

Образовавшийся хлорид золота немедленно присоединяет к себе молекулу соляной кислоты, образуя золотохлористово-дородную кислоту, называемую хлорным золотом:

AuС1₃ + НС1 → H [AuCl₄]

Эта комплексная кислота кристаллизуется с четырьмя молекулами воды в виде светло-желтых кристаллов:

H [AuCl₄] 4Н₂0,

при растворении которых в воде получается точно также окрашенная жидкость. С платиной реакция проходит аналогичным образом, а конечным продуктом в этом случае является платино-хлористоводородная кислота, которая кристаллизуется с шестью молекулами воды:

H [PtCl₂] • 6Н₂0.

Серная кислота H₂SO₄

Серная кислота бывает следующих видов: чистая (100%-ная), плотность 1,85 г/см³; концентрированная (98,3%-ная), плотность 1,84 г/см³; техническая (94—98%-ная), плотность до 1,84 г/см³; разбавленная (~10%-ная), плотность 1,06— 1,11 г/см³.

В горячей концентрированной серной кислоте все металлы, кроме золота и платины, растворяются, образуя сульфаты.

Серная кислота представляет собой маслянистую, в чистом виде бесцветную жидкость с высокой плотностью (из-за органических загрязнений техническая серная кислота темного цвета). Дымящая серная кислота содержит избыточную трех-окись серы и поэтому особенно активна.

Серная кислота очень гигроскопична, она отбирает у многих веществ даже химически связанную воду, в результате чего органические вещества обугливаются.

Серную кислоту можно разбавлять водой в любом соотношении, при этом она тонкой струей наливается в воду, но ни в коем случае не наоборот, так как при разбавлении выделяется такое количество тепла, что капли воды вскипают и разбрызгиваются вместе с частицами кислоты.

Металлы растворяются в серной кислоте согласно следующей реакции:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + Н₂

Даже такие металлы, которые являются электрохимически благородными, могут, как и в случае с азотной кислотой, за счет предшествующего окисления растворяться в серной кислоте. Рассмотрим пример с медью:

Cu + H₂SO₄ → CuO + S0₂ + Н₂O

Это возможно потому, что серная кислота окисляет металл и становится сернистой кислотой, которая тут же распадается на двуокись серы и воду.

Затем окись меди растворяется в серной кислоте, точно также как в травильном растворе растворяется темный налет окиси меди, образовавшийся при отжиге:

CuO + H₂S0₄ → CuS0₄ + Н₂0.

Суммарная реакция имеет следующий вид:

Cu + 2H₂SO₄ → CuS0₄+S0₂+2H₂0.

Красная закись меди сначала превращается в серной кислоте в окись меди, а затем растворяется подобно окиси меди:

Cu + H₂SO₄→2CuO+SO₂+H₂O

Образование окислов металлов возможно только в концентрированной кислоте. Например, холодная, разбавленная до концентрации менее 20% серная кислота растворяет только самые неблагородные металлы, такие как железо, цинк, алюминий, в то время как, к примеру, медь и серебро не вступают в реакцию. Это обстоятельство используется, когда необходимо выполнить гибку трубки из благородного металла с помощью оправки из одного из этих неблагородных металлов и затем удалить ее вытравливанием.

Ювелиры используют серную кислоту для травления, при определении пробы, в качестве добавки для желтой протравы, для растворения различных металлов и при кислотном меднении.