硝酸和鹽酸都是一般的強酸,為什麼兩者混合能成為超強酸“王水”?

艾伯史密斯


硝酸比鹽酸強度大,金屬與鹽酸的氧化還原反應尚能產生氫氣,而與硝酸不會產生氫氣直接氧化成水H2O。


心靈港灣885


王水實際上算不得超強酸,何況王水並非一種在常溫下十分穩定的化合物,它的酸性和氧化性都隨著不斷分解為亞硝酰氯和氯氣而逐步衰減。

超強酸是有明確定義的

傳統意義上的超強酸,是指酸度大於100%純硫酸的酸,其哈米特酸度函數為-12。而現代的超強酸定義則是指其質子化學勢高於純硫酸的酸。目前工業出產的超強酸包括三氟甲磺酸(CF3SO3H)、和氟硫酸(HSO3F),它們都比硫酸的酸度強約1000倍。大多數超強酸是通過強路易斯酸和強布朗斯臺德酸的組合製備的,最超強的酸由此產生,即大名鼎鼎的氟銻酸。 另外一群超強酸,則來自碳硼烷酸家族。[頭條·小宇堂-未經許可嚴禁轉載]

上圖:氟銻酸效果示意(僅僅是示意)。

哈米特酸度函數,由物理有機化學家路易斯普拉克哈米特提出,用於pH值無法度量的非常濃的強酸溶液,包括超強酸。pH值只適用於稀釋的酸液

王水並沒想象的那麼兇狠

王水的腐蝕作用源於硝酸的硝酸的強氧化能力,其以恰當的比例與鹽酸混合獲得了一種具有溶解某些惰性金屬,如金和鉑的能力。但實際上王水也並不是什麼都能溶解,對某些金屬他也是無能為力的。王水在常溫下無法溶解銀、鈦、銥、釕、錸、鉭、鈮、鉿、鋨或銠,但溫度壓強等條件改變他們也有可能會被王水攻破。

上圖:來,乾了這杯琥珀色的王水!

王水的質變源於硝酸和鹽酸的完美搭配

雖然硝酸和鹽酸單獨無法溶解黃金,但他們結合起來,構成了一種流水線,各有分工。硝酸是一種強氧化劑,它能夠在接觸金表面時以其強大的氧化性使表面的金原子喪失電子,微微溶解,形成金離子(Au3 +)。然後,鹽酸提供的氯離子則順水推舟地與金離子反應形成四氯金酸陰離子,這個反應消耗了金離子,從而允許硝酸進一步氧化金,直到最後所有的金都溶解成為氯金酸。

因此,這種分工協作,造就了我們看到的王水的強悍溶解能力,化學反應式如下:

上圖:黃金在王水中“洗澡”的後果。

氧化性和酸性是化合物的兩個不同的屬性

  • 氧化性是化合物獲得電子的能力,氧化性越強就越能夠從其他分子或原子奪取電子(奪取一個電子相當於失去一個正電荷),使其變成陽離子,而使自己變成陰離子。

  • 酸性是某種化合物釋放氫離子(質子)的能力(不一定要在水中)。質子具有弱氧化性,但能夠與氫氧根負離子(OH-)形成穩定的水分子。從某種意義上來說,水既是一種酸,也是一種鹼。

一句話總結

正是氧化性和酸性的恰當搭配,給王水帶來了異常的腐蝕能力。


小宇堂


王水的發明者是阿拉伯人吉伯,它是一種橙黃色的液體,由三份鹽酸和一份硝酸組成(體積比)。這兩種酸真可算得上是“天作之合”,其中硝酸提供強氧化性將金氧化成三價,而鹽酸提供氯離子以和金形成四氯合金離子。如果將鹽酸換成氫氟酸則無法完全電離,換成氫溴酸、氫碘酸則因還原性太強而無法穩定存在;硝酸的氧化性也恰好適中,如果換氧化性更強的酸則有可能將氯離子也氧化掉。

【剛剛配置好的王水。】


----華麗分割,以下拓展閱讀----


由於王水這種特性,很早之前就被用於黃金製品的精煉、蝕刻。比如要得到5個9(99.999%)以上的純金,就得用王水,這被稱為“沃爾米爾法”。

金器的保養一般先用火燒除油,然後將燒熱的黃金放入鹽酸溶液中清洗,但有些不法的商販將鹽酸偷換成王水,竊取顧客的黃金,所以金器保養前後最好仔細稱量一下,謹防被化學偷竊。

【如果你家裡有一件祖傳的金飾,做保養前後一定要仔細稱量。】


電影《黃金大劫案》裡面,主角拉了一油罐車的王水去溶掉日本人的黃金,這實在是一個偽科學的情節,姑且不說油罐車會先被溶解,就是王水本身也很不穩定,會釋放出大量氯氣,不用等影片中那驚心動魄的槍戰,周圍的人早就會被氯氣毒死。

所以在現實中,極易變質的王水必須現配現用。

【電影《黃金大劫案》的截圖,王水不是這個顏色。】


二戰期間,德國納粹政府逮捕了激進分子、1935年諾貝爾和平獎得主奧西埃茨基,開始抵制諾貝爾獎,並宣佈要沒收勞厄(1914年諾貝爾物理學獎)和弗蘭克(1925年諾貝爾物理學獎)的諾貝爾獎牌。兩位科學家只好來到哥本哈根找到玻爾,請求玻爾大師幫忙保管他們的獎牌。1940年,德國入侵丹麥,玻爾實驗室裡的獎牌眼看即將不保,玻爾緊張的不得了,唯恐失信於朋友。這時候,跟玻爾同在實驗室的赫維西(鉿元素的發現者)提出了一個好辦法——將獎牌溶於王水。玻爾將獎牌的王水溶液和一百多個瓶子放在實驗室架子上,過來搜查的納粹士兵果然沒有發現。

二戰結束後,溶液裡的黃金被還原出來,送到斯德哥爾摩重新鑄造,於1949年完璧歸趙。這個故事成為科學史上一段佳話,在戰火的對比下,兇猛的王水也可以這麼溫情。

【兩位得到王水“庇護”的諾貝爾獎獲得者:勞厄(右)和弗蘭克(左)。】


魯超


混酸也稱混合酸(英文名稱mixed acide),又名超強酸,比100%的硫酸還強的酸。是為了達到特定的目的,而將特定兩種或兩種以上的酸,按特定的比例,特定的混合方式混合而得到,用於特定的化學或工藝過程。一般是兩種強酸的混合,很多時候混合後酸性或某種性能會增強。但不一定,例如硝酸和氫硫酸混合生成硫單質和二氧化氮,酸性可消失,但這種混合沒有實際意義。硝酸和鹽酸按一定比例混合的混酸,稱為“王水”,是一種非常強的混酸,能溶解金、鉑這樣難溶的金屬。幾種常用的混酸和匹配的化工過程及產品舉例如下:

[1]

1混酸王水(agua ragia):是由一個體積的濃硝酸和三個體積的濃鹽酸混合而成無色液體混酸,具有強氧化性和強配位性,能溶解金、鉑等貴金屬。主要用於分析化學中用以溶解礦物和某些難溶的硫化物,洗滌玻璃儀器。性能不穩定,要現用現配製。

2 硝酸和硫酸配製的混酸用途比較廣泛[2],主要用於有機化合物的硝化反應。特別是製造硝基芳烴化物、硝化甘油的製造,採用濃硝酸和濃硫酸的混合酸,簡稱硝硫混酸、硝化劑。例如硝基苯的生產過程採用的混酸組成為為硫酸56~60%,硝酸27~32%,水8~17%。在此反應過程中,活潑硝化質子是NO2,它是有混酸生成的,反應式如下:

HNO3 + H2SO4→ H2NO3 + HSO4

H2NO3↔ NO2 +H2O

在硝化反應中NO2向芳環發生親電子攻擊生成π絡合物,然後轉變成σ絡合物最後脫去質子得到硝化產物。

硝化劑還有硝酸與其他強質子酸,例如乙酸、乙酸酐、高氯酸、三氟甲磺酸等配置的混酸。


帝王攻i8


答;強強聯手


無福貓


王水並不是硝酸和硫酸的簡單混合,而是要嚴格按照是濃鹽酸(HCl)和濃硝酸(HNO₃)按體積比為3:1組成的混合物,它是少數幾種能溶解金(AU)的液體之一。王水之所以溶蝕性強是因為高濃度的氯離子與金屬離子可形成穩定的絡離子,從而使金屬的電極電位減小,有利於反應向金屬溶解的方向進行,王水能溶解金的主要原因不是王水的氧化能力被增強,而是金屬的還原能力被增強。


易佳易課堂


不寫方程式,因為大部分人學校學到的都還給老師了。

簡而言之,硝酸是強氧化劑,是使分子失去電子的。而鹽酸中的氯離子是強絡合離子,可以把失去電子的離子絡合生成新物質,一氧化一絡合,哥倆配合的好,所以王水腐蝕性強!

至於為什麼按1:3配製,請參考鹽酸與鹽酸的分子式(HCL HNO3)一個絡合離子三個氧化離子,自然要按1:3配製!


抱朴守拙8888


哈哈,搬運工。王水的發明者是阿拉伯人吉伯,它是一種橙黃色的液體,由三份鹽酸和一份硝酸組成(體積比)。這兩種酸真可算得上是“天作之合”,其中硝酸提供強氧化性將金氧化成三價,而鹽酸提供氯離子以和金形成四氯合金離子。如果將鹽酸換成氫氟酸則無法完全電離,換成氫溴酸、氫碘酸則因還原性太強而無法穩定存在;硝酸的氧化性也恰好適中,如果換氧化性更強的酸則有可能將氯離子也氧化掉。 ----華麗分割,以下拓展閱讀---- 由於王水這種特性,很早之前就被用於黃金製品的精煉、蝕刻。比如要得到5個9(99.999%)以上的純金,就得用王水,這被稱為“沃爾米爾法”。 金器的保養一般先用火燒除油,然後將燒熱的黃金放入鹽酸溶液中清洗,但有些不法的商販將鹽酸偷換成王水,竊取顧客的黃金,所以金器保養前後最好仔細稱量一下,謹防被化學偷竊。 電影《黃金大劫案》裡面,主角拉了一油罐車的王水去溶掉日本人的黃金,這實在是一個偽科學的情節,姑且不說油罐車會先被溶解,就是王水本身也很不穩定,會釋放出大量氯氣,不用等影片中那驚心動魄的槍戰,周圍的人早就會被氯氣毒死。 所以在現實中,極易變質的王水必須現配現用。 二戰期間,德國納粹政府逮捕了激進分子、1935年諾貝爾和平獎得主奧西埃茨基,開始抵制諾貝爾獎,並宣佈要沒收勞厄(1914年諾貝爾物理學獎)和弗蘭克(1925年諾貝爾物理學獎)的諾貝爾獎牌。兩位科學家只好來到哥本哈根找到玻爾,請求玻爾大師幫忙保管他們的獎牌。1940年,德國入侵丹麥,玻爾實驗室裡的獎牌眼看即將不保,玻爾緊張的不得了,唯恐失信於朋友。這時候,跟玻爾同在實驗室的赫維西(鉿元素的發現者)提出了一個好辦法——將獎牌溶於王水。玻爾將獎牌的王水溶液和一百多個瓶子放在實驗室架子上,過來搜查的納粹士兵果然沒有發現。 二戰結束後,溶液裡的黃金被還原出來,送到斯德哥爾摩重新鑄造,於1949年完璧歸趙。這個故事成為科學史上一段佳話,在戰火的對比下,兇猛的王水也可以這麼溫情。


只做有意義的事


你可以簡單的記下面的方程式:

3HCl+HNO₃=NOCl(氯化亞硝酰)+Cl₂↑+2H₂O

3NOCl+Au=AuCl₃+3NO↑

HCl+AuCl₃=HAuCl₄


皇室人123


聽老師說過,即使王水能溶解黃金,但再把黃金置換出來也很簡單,往裡面打個雞蛋就行,不知真假,沒有嘗試過。初中時沒有黃金,現在是沒有王水。


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