Ца́рская во́дка ( лат. Aqua Regia, Aqua Regis, A.R. ) — смесь концентрированных азотной HNO ₃ (65—68 % масс.) и соляной HCl (32—35 % масс.) кислот , взятых в соотношении 1:3 по объёму (массовое соотношение, в пересчёте на чистые вещества, около 1:2) . По аналогии с ней в узком кругу Химиков используют понятия " ", как смесь HF и азотной кислоты.

Название не имеет отношения к спиртным напиткам и происходит от устаревшего значения слова «водка» (вода) и уникальной способности смеси растворять «царя металлов», золото .

История исследования и использования

Задолго до открытия соляной кислоты в латинских текстах, приписываемых арабско-персидскому алхимику Геберу ( Джабиру ибн Хайян ) (VIII век), изложен способ получения царской водки путём сухой перегонки смеси селитры , медного купороса , квасцов и нашатыря в стеклянном, хорошо замазанном сосуде, снабжённом стеклянной крышкой или колпаком .

В сочинениях Альберта Великого она называется aqua secunda («вторичная водка», а «первичная водка» — aqua prima — азотная кислота), у других алхимиков — aqua regia . В 1270 году Бонавентура указал на применяемый им собственный метод получения растворением нашатыря в «крепкой водке» ( aqua fortis , азотная кислота ) . Бонавентура также установил, что азотная кислота растворяет серебро , отделяя его от золота; используя царскую водку, он установил её способность растворять «царя металлов» — золото , считавшегося до некоторых пор неподверженным изменению. Таким образом появилось название aqua regia (также aqua regis, A.R. ) . Алхимический символ царской водки был составлен из знака воды и прописной буквы R. Позднее царская водка описана Псевдо-Гебером , неизвестным алхимиком , трактаты которого стали распространяться в Европе в XIV веке.

Приготовление царской водки смешением концентрированных соляной и азотной кислот впервые описывается в «Алхимии» Андреаса Либавия (1597) . Установление факта растворения благородных металлов в царской водке рассматривалось алхимиками как решение одной из важнейших задач алхимии: приготовление алкагеста — универсального растворителя . Использование царской водки в алхимической практике привело к существенному росту знаний о веществах и химических реакциях и способствовало становлению пробирного анализа и технической химии .

В работах Лавуазье царская водка именовалась «нитромуриевой кислотой», в соответствии с представлениями о том, что выделяющийся газ ( хлор ) не что иное, как оксид элемента мурия , дефлогистированная соляная кислота .

В России

В России её называли королевской водкой ( М. В. Ломоносов , 1742 г.), царской водкой (М. Парпуа, 1796 г.), селитро-соляной кислотой ( В. В. Петров , 1801 г.), азотноводохлорной кислотой ( Г. И. Гесс , 1831 г.); известны и другие названия . Слово « водка » первоначально появилось в русском языке примерно в XIII—XIV веках как уменьшительное от слова «вода» и имело таковое значение основным вплоть до середины XIX века. Крепкий спиртной напиток, именуемый сейчас водкой, тогда называли «хлебным вином», «горячим вином», «зелено-вином» и так далее. Значение «спиртной напиток» слово «водка» приобрело где-то между XIV и XIX веками первоначально как диалектное, и лишь в конце XIX — начале XX века стало обозначать единственно «крепкий спиртной напиток» .

Свойства

Представляет собой жидкость жёлто-оранжевого цвета с сильным запахом хлора и диоксида азота . Только что приготовленная царская водка бесцветна, однако быстро приобретает оранжевый цвет .

При взаимодействии HCl и HNO ₃ образуется сложная смесь высокоактивных продуктов, в том числе ассоциатов, диоксида азота , хлора и нитрозилхлорида (хлористого нитрозила). Наличие среди продуктов взаимодействия хлорида нитрозила NOCl и хлора в сильнокислой среде делает царскую водку одним из сильнейших окислителей . Смесь готовят непосредственно перед её применением: при хранении она разлагается с образованием газообразных продуктов (образование диоксида азота и нитрозилхлорида придаёт царской водке окраску).

${\displaystyle {\mathsf {3HCl+HNO_{3}\longrightarrow Cl_{2}+NOCl+2H_{2}O}};}$

${\displaystyle {\mathsf {2NOCl\rightarrow 2NO+Cl_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2NO+O_{2}\longrightarrow 2NO_{2}}}}$

Эффективность царской водки как окислителя в значительной степени связана с уменьшением потенциала окисления металлов вследствие образования хлоридных комплексных соединений . Комплексообразование в сильнокислой окислительной среде делает возможным растворение уже при комнатной температуре даже таких малоактивных металлов , как золото , платина и палладий :

${\displaystyle {\mathsf {Au+4HCl+HNO_{3}\longrightarrow H[AuCl_{4}]+NO\uparrow +2H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {3Pt+18HCl+4HNO_{3}\longrightarrow 3H_{2}[PtCl_{6}]+4NO\uparrow +8H_{2}O}}}$

Скорость растворения ( травления ) золота в царской водке составляет примерно 10 мкм/мин. Рутений растворяется в царской водке только в присутствии кислорода воздуха, образуя комплексное соединение — гексахлорорутениевую кислоту . Родий и иридий в компактном состоянии устойчивы, но растворяются при нагревании в виде высокодисперсных порошков (черни) .

Серебро не растворяется в царской водке из-за пассивации поверхности образующейся плёнкой хлорида серебра . Пассивация поверхности металла кислотоустойчивыми оксидами является причиной устойчивости к царской водке хрома , титана , тантала , циркония , гафния и ниобия . Царская водка не растворяет фторопласт-4 (тефлон) .

Царская водка применяется как реактив в химических лабораториях, для очистки стеклянной посуды от следов органических веществ (например, в ЯМР-спектроскопии ), в пробирном анализе благородных металлов и их сплавов, при аффинаже золота и платины , получении хлоридов металлов и другого.

Юникод

В Юникоде есть 2 алхимических символа царской водки ( лат. Aqua regia ).

Кодировка по Unicode и HTML

Графема	Unicode		HTML
	Код	Название	Шестнадцатеричное	Десятичное	Мнемоника
🜆	U+1F706	ALCHEMICAL SYMBOL FOR AQUA REGIA	🜆	🜆	—
🜇	U+1F707	ALCHEMICAL SYMBOL FOR AQUA REGIA-2	🜇	🜇	—

Интересные факты

В нацистской Германии было запрещено принятие Нобелевской премии после того, как в 1935 году премию мира присудили противнику национал-социализма Карлу фон Осецкому . Немецкие физики Макс фон Лауэ и Джеймс Франк доверили хранение своих золотых медалей Нильсу Бору . Когда в апреле 1940 года немцы оккупировали Копенгаген, во избежание возможной конфискации сотрудник Института Нильса Бора химик Дьёрдь де Хевеши растворил эти медали в царской водке (сам Хевеши был удостоен Нобелевской премии по химии в 1943 году). Банка с раствором тетрахлорозолотой кислоты благополучно простояла среди сотен других вплоть до завершения оккупации Дании.

После окончания войны Хевеши выделил золото из раствора и передал его Шведской королевской академии наук и Нобелевскому фонду. Из него изготовили новые медали, которые были возвращены фон Лауэ и Франку .

Примечания

Ссылки

• // Видео из серия « » ( Ноттингемский университет ) (англ.)