王水如何安全使用?(2018王水使用配制指南)

2018.10.23 - 象牙白

王 水 的 安 全 使 用

王水的安全使用配制

一、 王水的成分是什么?为什么会有那么大的腐蚀性

王水(aqua regia) 又称“王酸”,是一种腐蚀性非常强、冒黄色烟的液体,是一种硝酸(HNO3) 和盐酸(HCl)组成的混合物,其中

混合比例为1:3,是少数几种能够溶解Au 和Pt 的物质。这也是它的名字的来源。不过塑料之王——聚四氟乙烯和一些非常惰性的金属如Ta 不受王水腐蚀。王水被用在蚀刻工艺和一些分析过程中。王水很快就分解,因此必须在使用前直接制作。王水是由1体积的浓硝酸和3体积的浓盐酸混合而成的(严格地说是在其混酸中HNO3和HCl 的物质的量之比为1∶3)。

王水的氧化能力极强,称之为酸中之王。一些不溶于硝酸的金属,如金、铂等都可以被王水溶解。尽管在配制王水时取用了两种浓酸,然而在其混合酸中,硝酸的浓度显然仅为原浓度的1/4(即已成为稀硝酸)。但为什么王水的氧化能力却比浓硝酸要强得多呢?这是因为在王水中存在如下反应:

HNO3 + 3HCl ==== 2H2O + Cl2 + NOCl

因而在王水中含有硝酸、氯分子和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂,同时还有高浓度的氯离子。

1、王水的氧化能力比硝酸强,金和铂等惰性金属不溶于单独的浓硝酸,而能溶解于王水,其原因主要是在王水中的氯化亚硝酰(NOCl )等具有比浓硝酸更强的氧化能力,可使金和铂等惰性金属失去电子而被氧化:

Au + Cl2 + NOCl = AuCl3 + NO↑
3Pt + 4Cl2 + 4NOCl = 3PtCl4 + 4NO↑

同时高浓度的氯离子与其金属离子可形成稳定的络离子,如[AuCl4]- 或 [Pt Cl6]2-:

AuCl3 + HCl = H[AuCl4]
PtCl4 +2HCl = H2[Pt Cl6]

从而使金或铂的标准电极电位减小,有利于反应向金属溶解的方向进行。总反应的化学方程式可表示为:

Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO↑+ 2H2O
3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[Pt Cl6] + 4NO↑+ 8H2O

由于金和铂能溶解于王水中,人们的金铂首饰(黄金或白金)在被首饰加工商加工清洗时,常会在不知不觉中被加工商用这种方法偷取,损害消费者的利益。虽然王水的两个组成部分单一无法溶解金,但它们联合起来却可以溶解金,原理是这样的:硝酸是一种非常强烈的氧化剂,它可以溶解极微量的金,而盐酸则可以与溶液中的金离子反应,形成氯化金,使金离子离开溶液,这样硝酸就可以进一步溶解金了。

2、王水中含有硝酸、氯气和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂,同时还有高浓度的氯离子,王水的氧化能力比硝酸强,一些不溶于硝酸的金属如金、铂等能被王水溶解,王水因此被称为“水”中之王。不过一些非常惰性的金属如钽(Ta )、铑、钌、锇、铱、钛等则不受王水腐蚀。

二、 王水是腐蚀性最强的酸吗?

在很长的一段时间内,人们认为王水就是酸中之王,是最强的酸了,因为即使是黄金,遇到王水也会像“泥牛入海”一样很快变的无影无踪 。

直到有一天奥莱教授和他的学生偶然发现了一种奇特的溶液,它能溶3解不溶于王水的高级烷烃蜡烛,人们才知道其实王水并不是最强的酸,还有比它强的酸,这就是魔酸,又叫超强酸。从成分上看,超强酸是由两种或两种以上的含氟化合物组成的溶液。它们的酸性强的令人难以臵信,比如氢氟酸和五氟化铅按1 :0.3(摩尔比)混合时,它的酸性是浓硫酸的 1亿倍;按1 :1混合时,它的酸性是浓硫酸的10亿倍。所以王水在它们面前只能是“小巫见大巫”。

由于超强酸的酸性和腐蚀性强的出奇,所以过去一些极难或根本无法实现的化学反应,在超强酸的条件下便能顺利进行。比如正丁烷,在超强酸的作用下,可以发生碳氢键的断裂,生成氢气,也可以发生碳碳键的断裂,生成甲烷,还可以发生异构化生成异丁烷,这些都是普通酸做不到的。

三、王水的配制

取一体积浓硝酸慢慢倒入到三体积浓盐酸中, 不断用玻璃棒搅拌. 看到溶液迅速变黄:这是由于生成亚硝酰氯之故. 容器壁微热 .没有剧烈反应!

王水极易分解,有氯气的气味,因此必须现配现用。

四、 王水使用什什么容器盛装?

王水可以用硅酸盐材料来盛装,如:玻璃 陶瓷。也可以用聚乙烯塑料盛放。实验室将王水保存与黑色的玻璃瓶中,玻璃瓶插在沙坑里。

王水的酸性非常强,它在溶解不容于硝酸的一些金属,如:金 铂。并且王水中还会挥发出一种有毒氯气,使用时应小心

五、 王水对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激作用和腐蚀作用

蒸气或雾能引起角膜炎、结膜炎,并可引起失明,引起呼吸道刺激和支气管痉挛,化学性肺炎、肺水肿,严重者可致死。

皮肤接触:皮肤接触,立即脱去被污染的衣着,并用大量流动清水冲洗至少15分钟;严重的立即就医。眼睛接触:立即翻开眼睑,用大量流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟,严重的立即就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处,保持呼吸道畅通,如呼吸困难,给输氧;如呼吸停止,立即进行人工呼吸(注意口对口是否可行),并立即就医。

疏散泄漏污染区人员至安全区,禁止无关人员进入污染区,切断火源。建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物。在确保安全的情况下堵漏。勿使泄漏物与可燃物接触。在地上撒上苏打灰。然后收集运至废物处理场所处臵。少量泄漏用大量水冲洗,经稀释的洗水放入废水系统。如大量泄漏,利用围堤收容,然后收集、转移、回收或无害处理后废弃。

六、使用强酸、强碱及腐蚀剂安全规程

1.搬运和使用腐蚀品如强酸、强碱等要戴橡皮手套、围裙、眼镜、

胶鞋。

2. 搬运酸、碱前应注意:

1). 装运器具的强度

2)装酸、碱的容器是否封严

3)容器的固定是否稳固

4)搬运时不许一人把容器背在背上

3.移注酸碱液时,要用虹吸管,不要用漏斗,以防酸碱溶液溅出。

4. 用移液管时禁止用嘴直接吸,应用吸球吸取。

5. 开放盛溴、过氧化氢、氢氟酸和其他苛性溶液容器时,应先用水冷却,然后再开瓶,开瓶时瓶口不准对着人。

6. 在稀释酸(尤其是硫酸)时,应当一面搅拌冷水,一面将酸注入。

7. 拿取碱金属及其氢氧化物和氧化物时,必须用镊子夹取或用匙勺采取。

8. 废酸、废碱液必须倒在专门的容器里,存放于安全地方,必要时交有资质的部门处理(如果是少量废液可加入氢氧化钠或者硫化钠中6 和到PH=7,还可以沉淀出一些王水中的金属)。

9.如酸、碱等腐蚀性物接触到皮肤、眼睛上,应立即用大量水冲洗(约10至15分钟)。

注:腐蚀性强烈的物质有:溴及溴水、硝酸、盐酸、硫酸、王水、氢氟酸、铬酸溶液、氢氟酸、磷、五氧化二磷、磷酸雾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、冰醋酸、硝酸银等。

二零一八年十月二十三日

 




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