王水

化学物质

王水（aqua regia），又称王酸、硝基盐酸，是一种腐蚀性非常强、冒黄色雾的液体，是浓盐酸（HCl）和浓硝酸（HNO3）按体积比为3:1组成的混合物。它是少数几种能够溶解金的液体之一，它名字正是由于它的腐蚀性之强而来。

起源历史

约800年，波斯人炼金术士贾比尔·伊本·哈扬（Jabir ibn Hayyan）将盐酸与硝酸混合在一起制作出一种能够溶解金的液体，并将其命名为“王水”。

二战期间，德国纳粹政府逮捕了激进分子、1935年诺贝尔和平奖得主奥西埃茨基，开始抵制诺贝尔奖，并宣布要没收马克斯·冯·劳厄（1914年诺贝尔物理学奖）和詹姆斯·弗兰克（1925年诺贝尔物理学奖）的诺贝尔奖牌。两位科学家只好来到哥本哈根，请求玻尔大师帮忙保管他们的奖牌。1940年，德国入侵丹麦，玻尔实验室里的奖牌眼看即将不保，玻尔十分紧张，害怕失信于朋友。这时，与玻尔同在实验室的赫维西（铪元素的发现者）提出了一个好办法—将奖牌溶于王水。玻尔将奖牌的王水溶液和一百多个瓶子放在实验室架子上，过来搜查的纳粹士兵果然没有发现。

二战结束后，溶液里的黄金被还原出来，送到斯德哥尔摩重新铸造，于1949年完璧归赵。

原理

溶解金的原理

王水的两个组成部分各自都无法溶解金，但将其混合后却可以溶解金，其原理是：硝酸是一种非常强的氧化剂，可将金或铂氧化为金属离子，但仅有硝酸时，这些金属离子会阻碍氧化反应继续进行。而王水中高浓度的氯离子会与金属离子形成四氯合金酸（铂是生成了六氯合铂酸，简称氯铂酸），使金属离子的浓度在氯离子的配位作用下降低，从而降低了金属离子的电势，使氧化反应继续进行。

还原金的原理

王水溶解黄金的过程是将金属以化合物和离子的形式存在于王水之中，既然这个反应可以进行，也就有对应的反应可将王水中的金属离子复原。

重新分离黄金

根据金属活动顺序表，用还原性较强的活泼金属与游离在王水中的硝酸根和氯离子发生反应，将还原性较弱的金元素置换出来。随后再进行提纯和过滤，就可以重新得到原本的“黄金”，只不过此时黄金并不是“结块”的，而是以金粉的形式存在。若想要得到金条，则需要进一步的加工。

此外，通过将王水和溶解黄金后的液体混合物做成原电池也可以置换金。这个过程虽然也需要利用还原性较强的金属，但是两者本身的原理还是有区别的。置换反应的过程从广义上看不涉及电子之间的相互转移，而原电池的反应是氧化还原反应，涉及到电子的相互转移，让其中的离子得到电子，形成稳定的“单质”，最后黄金会从原电池的阳极析出。

重新获得王水中的黄金方法还有很多，这两个方法是比较简单的，效率也比较高。无论用什么方法，大多数得到的金都还需进行过滤、蒸发等操作，才能得到最后的黄金。

其实王水并不是专门用来溶解黄金的，而一般是用来提炼黄金的。很多类似电路板等物品其中都有黄金，用王水将其溶解并进一步提炼就可以得到黄金，利用这种方法得到的黄金利用率较高，成本较低，得到的产品也较纯。不过，这种方法并不适合大型提炼黄金的方法，只适用于小剂量，或实验室提炼黄金。

化学性质

早期认为王水溶解金属是因为发生反应：HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O，产生氯气和强氧化性的氯化亚硝酰的缘故。后来研究发现更重要的原因是因为高浓度的氯离子与其金属离子可形成稳定的络离子，从而减小金属的电极电位，有利于反应向金属溶解的方向进行。

以金为例：Au与Cl-配位形成[AuCl4]-离子

Au3++3e- = Au，E = 1.52V

[AuCl4]-+ 3e- = Au + 4Cl-，E = 1.002V

Cl2+ 2e- = 2Cl-，E = 1.36V

NO3-+ 4H+ + 3e- = NO + H2O，E = 0.957V

可以看出：①没有氯离子存在的时候，硝酸和氯气都不易氧化金。②有氯离子存在时，它的电极电势降低很多。换言之由于形成[AuCl4]-配合物而增强了金的还原能力，这时氯甚至浓硝酸也能氧化Au变成AuCl4-。因此，王水能溶解金的主要原因不是王水的氧化能力被增强，而是金属的还原能力被增强。

王水和其他物质反应：

Au+ HNO3 + 4HCl= H[AuCl4] + NO(g) + 2H2O、

3Pt+ 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO(g) + 8H2O

3HgS+ 8HNO3 + 12HCl = 3H2[HgCl4] + 3H2SO4+ 8NO(g) + 4H2O

配比条件

两种酸都是强酸，其中一种是配合性强的酸，保证溶液中存在大量的Cl-（Cl-有一定的络合性）。F-虽然表现出更强的金属配合性，但HF在水中难以完全电离，不能保证大量F-的存在。而Br-太容易被氧化，难以保证溶液具有较强的氧化性，因此必须用盐酸。而另一种酸的氧化性必须适中，即要足够强，但是不能太强。否则将Cl-大量氧化了就丧失了第二个条件，而浓硝酸恰好是常见酸中满足这个条件的。因此这两种最常见的酸配对可以说是天作之合。

但是硝酸其实可以用与硝酸氧化性相近的硒酸（H2SeO4）和碲酸（H6TeO6）代替，虽然并不常见，但是却和硝酸有一样的效果。好处是还原产物（H3EO3或EO2(E = Se, Te)）不是气体，不会造成气体中毒，反应产物全部在溶液中。

具体配置步骤：取一体积浓硝酸慢慢倒入到三体积浓盐酸中，不断用玻棒搅拌即可。

测定方法

总酸度的测定

在具塞锥形瓶中加入一定量的水，准确称取其质量，加入1.00mL样品后再准确称取其质量，加入几滴溴甲酚绿-甲基红混合指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定由红色变为绿色为终点。

硝酸浓度的测定

准确移取10.00mL样品于100mL容量瓶中，用水稀释刻度，用紫外分光光度计于301nm处测定吸光度。

王水的用途

1.早期被用于黄金制品的精炼、蚀刻。比如要得到5个9（99.999%）以上的纯金，就得用王水，这被称为“沃尔米尔法”。

2.作为化学试剂：硝基盐酸可用作一些化学实验中的试剂，例如作为硝基盐酸银（AgNO2）的前体，用于检测氯离子的存在。

3.用于制备化合物：硝基盐酸常用于合成草酸盐、苯胺盐酸盐等化合物。

4.用于测定二氧化钛中痕量汞和可溶砷。

储存方法

用聚四氟乙烯容器或者棕色玻璃瓶里保存使用，玻璃瓶插在沙坑里。

如果想短期储存王水，必须用透明的玻璃容器，切勿使用塑料却不透明的容器，尤其是封闭式的容器。这样产生的有毒气体会使容器发生鼓胀，导致爆炸。

危害

社会危害

由于金和铂能溶解于王水中且反应速度比较慢不易察觉，人们的金铂首饰（黄金）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。

健康危害

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；严重的必须立即就医。

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。

泄漏处理

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置。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。