Zlatotopka

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Zlatotopka
Platin löst sich in heißem Königswasser.jpg
IUPAC-ime hidroklorid dušikove kisline
Druga imena kraljeva voda, aqua regia
Identifikatorji
Številka CAS 8007-56-5
PubChem 62687
SMILES
Lastnosti
Molekulska formula HNO3+3 HCl
Videz rdečeoranžna ali zlatorumena tekočina
Gostota 1,01–1,21 g/cm3
Tališče

−42 °C (231 K)

Vrelišče

108 °C (381 K)

Topnost (voda) topna v vodi
Parni tlak 21 mbar
Nevarnosti
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
0
OX
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za
material v standardnem stanju (pri 25 °C, 100 kPa)

Zlatotopka (latinsko aqua regia, dobesedno »kraljeva voda«) je zmes koncentrirane dušikove(V) kisline (HNO3) in klorovodikove kisline (HCl) v prostorninskem razmerju 1 : 3.[1][2][3]

Ime zmesi izhaja iz lastnosti topljenja žlahtnih kovin, in sicer zlata ter platine, za topljenje srebra pa ni primerna, saj tvori netopen klorid.[2] Zlatotopka je praktično neuporabna tudi pri raztapljanju titana, iridija, rutenija, renija, tantala, niobija, hafnija, osmija, rodija in volframa.[4]

Reakcije[uredi | uredi kodo]

Raztapljanje zlata[uredi | uredi kodo]

Vsaka od kislin v zmesi ima bistveno nalogo pri raztapljanju zlata, saj same zase nimajo učinka. Dušikova(V) kislina je močen oksidant, zaradi katere nastanejo zlatovi kationi (Au3+). Klorovodikova kislina predstavlja vir klorovih anionov (Cl-), ki reagirajo z zlatovimi kationi, pri čemer nastanejo tetraklorozlatovi(III) anioni (AuCl4-). Skupno reakcijo lahko zapišemo kot:

ali

Tetraklorozlatova(III) kislina

Iz nastale zmesi se lahko pripravi trdno tetraklorozlatovo(III) kislino (HAuCl4) z izparevanjem presežka zlatotopke, ostanek dušikove(V) kisline pa se odstrani s koncentrirano klorovodikovo kislino, s čimer na koncu nastane dušikov dioksid (NO2); za podrobnosti glej spodnje poglavje. Za pridobivanje elementarnega zlata se tetraklorozlatove(III) anione lahko reducira npr. z žveplovim dioksidom (SO2), hidrazinom (N2H4) ali oksalno kislino. Reakcijo z žveplovim dioksidom lahko zapišemo kot:

Raztapljanje platine[uredi | uredi kodo]

V začetni fazi nastaneta nitrozoplatinov klorid (NO)2PtCl4, ki je v trdni obliki, ter tetrakloroplatinova(II) kislina (H2PtCl4). Za popolno raztopitev platine je treba nastalemu trdnemu produktu večkrat dodajati koncentrirano klorovodikov kislino, tako da iz njega nastane tetrakloroplatinova(II) kislina. Reakciji zapišemo kot:

Tetrakloroplatinovo(II) kislino se lahko oksidira v heksakloroplatinovo(IV) kislino (H2PtCl6) ob dodajanju klora in segrevanju:

Nastalo kislino se obori z dodajanjem amonijaka (NH3), iz česar nastane amonijev heksakloroplatinat(IV) ((NH4)2[PtCl6]). Po žarenju nastane čista platina:[5]

Dekompozicija zlatotopke[uredi | uredi kodo]

Sama zmes zlatotopke je na začetku brezbarvna, vendar v nekaj sekundah postane značilno rumena oz. oranžna zaradi reakcij med dušikovo(V) in klorovodikovo kislino.

Dekompozicija zlatotopke poteka zaradi reakcije med dušikovo(V) in klorovodikovo kislino, pri čemer nastaneta hlapna produkta, tj. nitrozil klorid in klor, kar daje značilno rumenkasto barvo zmesi. Na ta način zlatotopka sčasoma izgubi svojo moč. Reakcijo zapišemo kot:

Nitrozil klorid nadalje razpade v dušikov oksid (NO) in klor, reakcija je ravnotežna.

Dušikov oksid reagira z atmosferskim kisikom, zaradi česar v končni fazi nastane dušikov dioksid.

Segrevanje in izpostavljenost sončni svetlobi proces dekompozicije pospešujeta.

Zgodovina[uredi | uredi kodo]

Ilustracija Valentinusovega 3. ključa, kjer lisica predstavlja zlatotopko, petelin zlato, zmaj pa kristale zlatovega(III) klorida.[6]

Zlatotopko je že v 13. stoletju opisal evropski alkimist Psevdo-Geber.[7] V 15. stoletju je nemški alkimist Basilius Valentinus v svojem delu Ein kurtz summarischer Tractat, von dem grossen Stein der Uralten, v t. i. »12 ključih« predstavil zlatotopko na alegoričen način v 3. ključu kot lisico, ki požira petelina, kateri predstavlja zlato zaradi asociacije s sončnim vzhodom, drugi petelin pa stoji na lisici in jo prav tako požira. Omenjena alegorija torej uprizarja izmenične postopke obdelave zlata z zlatotopko in segrevanje zmesi, pri čemer se tetraklorozlatovo(III) kislino pretvori v zlatov(III) klorid (Au2Cl6), v destilacijski napravi pa se poleg tega nakopiči klorov plin, ki drži ravnotežje reakcije v smeri proti nastajanju zlatovega(III) klorida, saj je tetraklorozlatova(III) kislina dokaj nestabilna. Plinska zmes sublimira v anhidridno obliko spojine, ki ima videz rubinasto rdečih kristalov, katere so nekdaj poimenovali kot »zmajeva kri«.[8] Pretvorbo v zlatov(III) klorid se lahko zapiše kot:

Med nemško okupacijo Danske v drugi svetovni vojni je madžarski kemik George de Hevesy v zlatotopki raztopil zlati Nobelovi medalji dveh nemških Nobelovih nagrajencev za fiziko, tj. Maxa von Laueja (1914) in Jamesa Francka (1925), in na ta način skril medalji pred Nemci, saj je nastala zmes v stekleni posodi bila popolnoma nesumljivega videza, le ena med mnogimi drugimi raztopinami v laboratoriju. Nacistična vlada je namreč Nemcem prepovedala posedovanje omenjenih medalj, potem ko je nemški pacifist Carl von Ossietzky prejel Nobelovo nagrado za mir zaradi obveščanja o oboroževanju in usposabljanju vojaških sil Nemčije. Posoda z zmesjo je nedotaknjena preživela celotno vojno, tako da je de Hevesy raztopljeno zlato ponovno pretvoril v trdno obliko in ga poslal Kraljevi švedski akademiji znanosti, ki je iz zlata ponovno izdelala medalji in ju podelila nagrajencema.[9]

Sklici in opombe[uredi | uredi kodo]

  1. ^ Schröter W, Lautenschläger KH, Bibrack H in Schnabel A. ([1990] 1993). KEMIJA, Splošni priročnik. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije, str. 430. ISBN 86-365-0122-9
  2. ^ 2,0 2,1 Dolinar K. (ur.) (1996). Leksikon naravoslovja. Ljubljana: Cankarjeva založba, str. 686. ISBN 86-361-0928-0
  3. ^ (2006). Veliki splošni leksikon. Ljubljana: DZS, str. 5038.
  4. ^ "Aqua regia". Encyclopedia Britannica. 2015. Pridobljeno dne 2.10.2015. 
  5. ^ Schröter, Lautenschläger, Bibrack, Schnabel; 1993, str. 471.
  6. ^ Ilustracija Matthäusa Meriana v zbirki Musaeum hermeticum (1678)
  7. ^ Bauer H. (2009). A history of chemistry. BiblioBazaar, LLC, str. 31. ISBN 978-1-103-35786-4
  8. ^ Principe LM. (2012). The secrets of alchemy. Chicago: University of Chicago Press, str. 152. ISBN 0226682951
  9. ^ Lemmel B. (11.3.1998). "The Nobel Medals and the Medal for the Prize in Economic Sciences". The Nobel Foundation. Pridobljeno dne 3.10.2015. 

Zunanje povezave[uredi | uredi kodo]