تیزاب سلطانی چیست؟

به گزارش «تابناک»،  با این حال باید توجه نمود که این ترکیب نمی‌تواند همه‌ی فلزات نجیب را در خود حل نماید. از جمله فلزاتی که در این محلول حل نمی‌شوند می‌توان به ایریدیم و تانتالوم اشاره کرد

نام‌های دیگر: رویال واتر، نیترو موریاتیک (نام گذاری توسط آنتوان لاووازیه در سال ۱۷۸۹)


این ماده از مخلوط اسید نیتریک و اسید کلریدریک به دست می‌آید.  نسبت اختلاط بین این دو اسید مهم است و برای ساخت آن ۱ پارت اسید نیتریک را به ۳ پارت از اسید هیدروکلریک اضافه می‌نمایند.

هنگام مخلوط کردن اسید‌ها، مهم است که اسید نیتریک را به اسید هیدروکلریک اضافه کنید و نه برعکس
Aqua regia برای حل نمودن طلا، پلاتین و پالادیوم استفاده می‌شود.

این مخلوط، اسیدی ناپایدار است؛ بنابراین سعی کنید همیشه به مقدار کم آن را تهیه کنید و بلافاصله مورد استفاده قرار دهید.

واکنش ها

در هنگام اختلاط این دو اسید واکنش زیر رخ می‌دهد:

HNO۳ (aq) + ۳HCl (aq) → NOCl (g) + ۲H۲O (l) + Cl۲ (g)

با گذشت زمان، نیتروسیل کلرید (NOCl) به گاز کلر و اکسید نیتریک (NO) تجزیه می‌شود.

توجه نمایید که اکسید نیتریک نیز به طور خودکار به دی اکسید نیتروژن (NO۲) اکسید می‌شود

(۲NOCl (g) → ۲NO (g) + Cl۲ (g

(۲NO (g) + O۲ (g) → ۲NO۲ (g

گاز کلر (Cl۲)، اکسید نیتریک (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO۲) سمی هستند و باید هنگام کار با این اسید به سمی و خورنده بودن آن باید توجه ویژه‌ای شود.

نکات ایمنی آماده سازی

همانطور که گفته شد این ماده مخلوطی از دو اسید قوی به شمار می‌رود؛ گرما آزاد می‌کند و منجر به انتشار گاز‌های سمی می‌شود. در نتیجه هنگام کار با آن لازم است تا از پروتکل‌های بهداشتی پیروی نمایید:

مخلوط فوق را زیر هود تهیه نمایید.

آن را در مقدار کم تولید کنید.

اطمینان حاصل کنید که این ماده را در ظروفی می‌سازید که امکان شکسته شدن ندارند.

ظرفی که در آن تیزاب سلطانی را می‌سازید باید تمیز باشد و هیچگونه آلاینده‌ی آلی در آن نباشد. آلاینده‌های آلی و یا ظروفی که امکان آلوده شدن به ترکیبات C-H را دارند هرگز استفاده نکنید. این آلاینده‌ها می‌توانند منجر به ایجاد واکنش‌های شدید گردند.

عینک، روپوش و دستکش استفاده نمایید

اگر قطرات هر کدام از اسید‌های فوق روی پوست شما ریخت، آن را سریعاً پاک کنید و با آب زیاد به خوبی شست و شو دهید. اگر اسید روی لباس شما ریخت آن را فورا جدا نمایید. در صورت استنشاق، بلافاصله به فضای بیرون از اتاق بروید و هوای تازه استنشاق نمایید. در صورت تماس چشمی چشم را به خوبی شست و شو دهید و در صورت نیاز با اورژانس تماس بگیرید. در صورت بلعیده شدم دهان را با آب بشویید و هرگز سعی نکنید استفراغ کنید.

هر گونه نشت این ترکیب را با سدیم بی کربنات و یا سایر ترکیبات بازی مشابه خنثی نمایید. توجه داشته باشید که اسید‌های قوی را با باز‌های ضعیف خنثی می‌نمایند نه باز‌های قوی.

مراحل ساخت

همانطور که پیش از این نیز ذکر شد، نسبت مولی اسید کلریدریک به اسید نیتریک ۳ به ۱ است. برای این منظور لازم است تا هر دو ترکیب در غلظت‌های بالا مورد استفاده قرار بگیرند. HCl غلیظ حدود ۳۵ ٪ است، در حالی که HNO۳ غلیظ حدود ۶۵ ٪ است. این ترکیب معمولا در حجم نهایی ۱۰ میلی لیتر تولید می‌گردد و به دلیل ناپایدار بودن مقادیر زیادی از آن تولید نمی‌شود. با وجود اینکه این ماده را زیر هود درست می‌کنید باز هم بوی زننده‌ی کلر به مشام خواهد رسید. محصول نهایی قرمز، نارنجی و یا زرد رنگ خواهد بود.

در صورتی که می‌خواهید آکوا رجیا اضافی را دور بریزید لازم است تا آن را بر روی مقادیر زیادی یخ بریزید. یا می‌توانید آن را با محلول بی کربنات سدیم اشباع یا هیدروکسید سدیم  ۱۰ ٪ خنثی کنید. با این حال اگر تیزاب تولید شده به فلزات سنگین آلوده شده باشد، لازم است تا آن را در ظروف جدایی نگهداری کنید و طبق دستورالعمل‌های موجود دور بریزید.

توجه کنید که این ماده را در ظروف شیشه‌ای در بسته نگهداری نکنید، زیرا فشار موجود می‌تواند ظرف را به راحتی بشکند.

کاربرد‌ها

یکی از موارد استفاده از این ترکیب که داستانی جالب به همراه دارد به جنگ جهانی دوم در سال ۱۹۴۰ بر می‌گردد. هنگامی که آلمان توانست دانمارک را اشغال نماید،  شیمیدان جورج دو هویسی برای دست نیافتن آلمانی‌ها به مدال‌های جایزه نوبل متعلق به ماکس فون لاو و جیمز فرانک، آن‌ها را در آکوا رجیا حل کرد و در قفسه‌ی موسسه‌ی نیلز بور نگهداری نمود. بعد از جنگ او توانست طلا‌های موجود را بازیابی نماید و آن‌ها را به آکادمی علوم سلطنتی سوئد بدهد تا بنیاد نوبل مجدداً مدال‌های جایزه نوبل را به لوئه و فرانک اعطا کند.

امروزه این ماده برای تصفیه و استخراج پلاتین و طلا استفاده می‌شود. اسید کلرو اوریک می‌تواند با کمک تیزاب سلطانی ساخته شود تا برای ساخت الکترولیت در فرایند Wohlwill مورد استفاده قرار بگیرد. این فرآیند طلا را با خلوص بسیار بالا (۹۹.۹۹۹ ٪) تصفیه می‌کند. همین فرایند به صورت مشابه برای تولید پلاتین با خلوص بالا نیز استفاده می‌شود.

علاوه بر این در حکاکی بر روی فلزات و یا سنتز‌های شیمیایی این ترکیب کاربرد دارد. این اسید برای تمیز کردن فلزات و مواد آلی از تجهیزات و ظروف آزمایشگاهی نیز  مورد استفاده قرار می‌گیرد

همچنین بهتر است از تیزاب سلطانی به جای اسید کرومیک برای تمیز کردن لوله‌های NMR استفاده کنید، زیرا اسید کرومیک سمی است و به دلیل اینکه مقادیری ناچیز از کروم در هنگام استفاده از آن باقی می‌ماند، می‌تواند طیف‌های NMR را خراب نماید و در آن موجب ایجاد خطا شود.

چرا حتما لازم است برای استخراج طلا این دو اسید را با هم ترکیب نماییم؟

فلزات می‌توانند به صورت یونی و یا عنصری موجود باشند. شکل عنصری طلای جامد، بدون بار است و به صورت Au۰ نشان داده می‌شود. در صورت اکسید شدن این عنصر می‌تواند الکترون از دست دهد و به صورت یونی Au۳+ تبدیل شود. اسید نیتریک نمونه‌ای از اکسید کننده قوی است که می‌تواند Au۰ را در هنگام ترکیب شدن با طلا به Au۳ + تبدیل کند. با این حال به دلیل آزاد سازی مقادیر Au۳+ به محلول، بعد از مدتی شاهد به تعادل رسیدن واکنش خواهیم بود و تنها مقدار کمی از Au۰ به Au۳+ تبدیل می‌شود.   در نتیجه برای این منظور از مخلوط نیتریک اسید با اسید کلریدریک استفاده می‌نمایند. یون‌های Au۳+ انحلال پذیری خوبی دارند و در محلول اسیدی ساخته شده به راحتی حل می‌گردند.  

هنگامی که هیدروکلریک اسید با نیتریک اسید مخلوط می‌شود، به یون‌های H+ و Cl- تجزیه می‌شود.   یون کلر موجود با Au۳+ واکنش می‌دهد و AuCl۳-  تشکیل می‌شود.

(Au (s) + HNO۳ (aq) + ۳ HCl (aq) → AuCl۳ (aq) + NO (g) + ۲ H۲O (l

از آنجا که اکنون Au۳ بخشی از AuCl۳ است، از محلول خارج می‌شود. این فرایند تعادل را مختل می‌کند و به اسید نیتریک اجازه می‌دهد تا مقدار بیشتری Au۰ را به Au۳ + تبدیل کند.

منبع: موسسه مبتکران شیمی