تیزاب سلطانی چیست؟ آشنایی با کاربرد ها و چگونگی ساخت

تیزاب سلطانی چیست و چگونه آن را درست کنیم؟ موارد مصرف و کاربرد تیزاب سلطانی چیست؟ آن را از کجا بخریم؟ خطرات، مضرات و نحوه ی مصرف آن به چه شکل است؟

این ماده که ترکیبی خورنده از اسید نیتریک و اسید کلریدریک به حساب می آید می تواند طلا ، پالادیوم و پالاتین را در خود حل کند. به دلیل همین خاصیت تیزاب سلطانی یا همان آکوارجیا در صنعت استخراج طلا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. نام آکوا رجیا به معنی “پادشاه آب” به دلیل توانایی بالایی این ترکیب در حل نمودن فلزات نجیب طلا، پالادیوم و پلاتین است. با این حال باید توجه نمود که این ترکیب نمی تواند همه ی فلزات نجیب را در خود حل نماید.از جمله فلزاتی که در این محلول حل نمی شوند می توان به ایریدیم و تانتالوم اشاره کرد

نام های دیگر: رویال واتر ، نیترو موریاتیک( نام گذاری توسط آنتوان لاووازیه در سال 1789)

آکوارجیا در یک نگاه:

• این ماده از مخلوط اسید نیتریک و اسید کلریدریک به دست می آید
• نسبت اختلاط بین این دو اسید مهم است و برای ساخت آن 1 پارت اسید نیتریک را به 3پارت از اسید هیدروکلریک اضافه می نمایند.
• 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 می شود.
• 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 می دهد:

HNO3 (aq) + 3HCl (aq) → NOCl (g) + 2H2O (l) + Cl2 (g)

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

توجه نمایید که اکسید نیتریک نیز به طور خودکار به دی اکسید نیتروژن (NO2) اکسید می شود

(2NOCl (g) → 2NO (g) + Cl2 (g

(2NO (g) + O2 (g) → 2NO2(g

گاز کلر (Cl2) ، اکسید نیتریک (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO2) سمی هستند و باید هنگام کار با این اسید به سمی و خورنده بودن آن باید توجه ویژه ای شود.

نکات ایمنی آماده سازی :

همانطور که گفته شد این ماده مخلوطی از دو اسید قوی به شمار می رود؛ گرما آزاد می کند و منجر به انتشار گاز های سمی می شود. در نتیجه هنگام کار با آن لازم است تا از پروتکل های 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 می سازید که امکان شکسته شدن ندارند.
• ظرفی که در آن تیزاب سلطانی را می سازید باید تمیز باشد و هیچگونه آلاینده ی آلی در آن نباشد. آلاینده های آلی و یا ظروفی که امکان آلوده شدن به ترکیبات C-H را دارند هرگز استفاده نکنید. این آلاینده ها می توانند منجر به ایجاد واکنش های شدید گردند.
• عینک، روپوش و دستکش استفاده نمایید
• اگر قطرات هر کدام از اسید های 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 اسید های قوی را با باز های ضعیف خنثی می نمایند نه باز های قوی.

مراحل ساخت:

همانطور که پیش از این نیز ذکر شد، نسبت مولی اسید کلریدریک به اسید نیتریک 3 به 1 است. برای این منظور لازم است تا هر دو ترکیب در غلظت های بالا مورد استفاده قرار بگیرند. HCl غلیظ حدود 35٪ است ، در حالی که HNO3 غلیظ حدود 65٪ است. این ترکیب معمولا در حجم نهایی 10 میلی لیتر تولید می گردد و به دلیل ناپایدار بودن مقادیر زیادی از آن تولید نمی شود. با وجود اینکه این ماده را زیر هود درست می کنید باز هم بوی زننده ی کلر به مشام خواهد رسید. محصول نهایی قرمز،نارنجی و یا زرد رنگ خواهد بود

در صورتی که می خواهید آکوا رجیا اضافی را دور بریزید لازم است تا آن را بر روی مقادیر زیادی یخ بریزید. یا می توانید آن را با محلول بی کربنات سدیم اشباع یا هیدروکسید سدیم  10٪ 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 دستورالعمل های موجود دور بریزید.

توجه کنید که این ماده را در ظروف شیشه ای در بسته نگهداری نکنید زیرا فشار موجود می تواند ظرف را به راحتی بشکند.

کاربرد ها

یکی از موارد استفاده از این ترکیب که داستانی جالب به همراه دارد به جنگ جهانی دوم در سال 1940 بر می گردد. هنگامی که آلمان توانست دانمارک را اشغال نماید،  شیمیدان جورج دو هویسی برای دست نیافتن آلمانی ها به مدال های جایزه نوبل متعلق به ماکس فون لاو و جیمز فرانک،آن ها را در آکوا رجیا حل کرد و در قفسه ی موسسه ی نیلز بور نگهداری نمود. بعد از جنگ او توانست طلا های موجود را بازیابی نماید و آن ها را به آکادمی علوم سلطنتی سوئد بدهد تا بنیاد نوبل مجدداً مدال های جایزه نوبل را به لوئه و فرانک اعطا کند.

امروزه این ماده برای تصفیه و استخراج پلاتین و طلا استفاده می شود . اسید کلرو اوریک می تواند 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 (99.999٪) تصفیه می کند. همین فرایند به صورت مشابه برای تولید پلاتین با خلوص بالا نیز استفاده می شود.

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

همچنین بهتر است از تیزاب سلطانی به جای اسید کرومیک برای تمیز کردن لوله های NMR استفاده کنید ، زیرا اسید کرومیک سمی است و به دلیل اینکه مقادیری ناچیز از کروم در هنگام استفاده از آن باقی می ماند، می تواند طیف های 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 می توانند به صورت یونی و یا عنصری موجود باشند. شکل عنصری طلای جامد، بدون بار است و به صورت Au0 نشان داده می شود. در صورت اکسید شدن این عنصر می تواند الکترون از دست دهد و به صورت یونی Au3+ تبدیل شود. اسید نیتریک نمونه ای از اکسید کننده قوی است که می تواند Au0 را در هنگام ترکیب شدن با طلا به Au3 + تبدیل کند. با این حال به دلیل آزاد سازی مقادیر Au3+ به محلول، بعد از مدتی شاهد به تعادل رسیدن واکنش خواهیم بود و تنها مقدار کمی از Au0 به Au3+ تبدیل می شود.  در نتیجه برای این منظور از مخلوط نیتریک اسید با اسید کلریدریک استفاده می نمایند. یون های Au3+ انحلال پذیری خوبی دارند و در محلول اسیدی ساخته شده به راحتی حل می گردند.

هنگامی که هیدروکلریک اسید با نیتریک اسید مخلوط می شود، به یون های H+ و Cl- تجزیه می شود.  یون کلر موجود با Au3+ واکنش می دهد و AuCl3-  تشکیل می شود.

(Au (s) + HNO3 (aq) + 3 HCl (aq) → AuCl3 (aq) + NO (g) + 2 H2O (l

از آنجا که اکنون Au3 بخشی از AuCl3 است ، از محلول خارج می شود. این فرایند تعادل را مختل می کند و به اسید نیتریک اجازه می دهد تا مقدار بیشتری Au0 را به Au3 + تبدیل کند.

منابع:

, P. (n.d.). Can You Identify the 4 Most Dangerous and Harmful Acids in Existence? Retrieved July 08, 2020, from https://www.thoughtco.com/most-dangerous-acids-in-the-world-603644

 P. (n.d.). What Is Aqua Regia? Retrieved July 08, 2020, from https://www.thoughtco.com/definition-of-aqua-regia-604788

سایر اسید های موجود:

اسید فسفریک

اسید فرمیک