既然王水連金都可以溶解,那應該用什麼來儲存?

2020-12-05 全球科技引領

其實這個問題是這樣的,王水聽起來非常強大,腐蝕性非常強但是那也只是針對特定的物質,能耐王水腐蝕的材料是非常多的。金看似具有化學惰性,不與大多數物質反應,但實際上耐腐蝕能力並不強,甚至在金屬裡都不突出。

王水的腐蝕性主要體現再以下幾個方面:1.本身顯酸性能與大部分金屬作用。2.具有強氧化性,能夠與惰性金屬作用,同時侵蝕塑料等高分子材料。3.含有氯離子,氯離子可以導致合金材料的晶間腐蝕,同時可以與貴金屬形成配位作用溶解貴金屬。

所以對抗王水腐蝕就要從這三個方面入手:

首先,王水的溶解性能主要是針對金屬的,因此材料我們可以從非金屬裡找。常見的無機非金屬材料對王水都有抵抗能力,主要是這些材料本身化學鍵牢固,相互連接形成整體後具有出色的耐腐蝕能力。這類常見的材料有玻璃,碳化矽陶瓷,氧化鋁陶瓷等。

碳化矽陶瓷,兼具耐腐蝕性與高導熱性的優良材料,唯一的缺陷質地脆,就是難加工。

唯一比較遺憾的是常用耐酸材料裡,石墨不耐王水,主要是因為王水氧化性過強,石墨不耐氧化。至於高分子材料,由於王水氧化性過強會破壞高分子材料的分子鏈因此大多數材料不耐王水,唯一的例外就是聚四氟乙烯(PTFE)。

PTFE 優良的耐腐蝕材料,俗稱塑料王,耐高溫性能有限,使用溫度不超過200℃,PTFE可以做防腐塗層,給鐵罐塗上以後就能耐王水了。

如果一定要在金屬材料裡找耐王水材料,惰性金屬是肯定不行的,因為王水氧化性過強,可以氧化鉛,銅等金屬,此外還要避免使用容易形成配合物的金屬。一些比較活潑的金屬可以在表面與空氣反應形成鈍化膜,如果這層膜可以耐受王水,那麼這樣的金屬也會有很好的耐腐蝕性。最經典的就是鈦合金,鈦合金可以溫度不高的情況下抵禦王水腐蝕。另外,一些牌號的高矽鑄鐵由於能在生成氧化矽鈍化膜也可以耐王水腐蝕。

一、千萬不要儲存王水,王水極其容易變質,生成有毒的亞硝基氯、二氧化氮和氯氣。尤其不要密閉儲存王水,這些氣體會充脹容器,甚至發生爆炸。

相關的反應式如下:

HNO3+3HClNOCl+Cl2+2H2O

2NOCl2NO+Cl2

2NO+O22NO2

二、王水都是現配現用,如果要在短時間內存放王水,用透明的玻璃容器就可以了,不推薦不透明的塑料容器。看得見放心!

用玻璃就可以了,沒必要用不透明的塑料容器

三、使用王水的時候,小心操作儀器,並始終穿戴實驗服、安全眼鏡、面罩和適當的手套。使用完以後,將剩餘的王水溶液置於開放容器中冷卻,遠離任何有機物等活性物質。待溶液冷卻後,用碳酸氫鈉中和,通過排水管進行處理,然後加入過量的水。

如果實驗室有相應的處理方法,建議按照指定方法處理。

四、強烈反對在非實驗室場所配置王水!

西方鍊金術史裡,王水是一頭惡龍

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王水的發明者是阿拉伯人吉伯,它是一種橙黃色的液體,由三份鹽酸和一份硝酸組成(體積比)。這兩種酸真可算得上是「天作之合」,其中硝酸提供強氧化性將金氧化成三價,而鹽酸提供氯離子以和金形成四氯合金離子。如果將鹽酸換成氫氟酸則無法完全電離,換成氫溴酸、氫碘酸則因還原性太強而無法穩定存在;硝酸的氧化性也恰好適中,如果換氧化性更強的酸則有可能將氯離子也氧化掉。

剛剛配置好的王水。

由於王水這種特性,很早之前就被用於黃金製品的精煉、蝕刻。比如要得到5個9(99.999%)以上的純金,就得用王水,這被稱為「沃爾米爾法」。

金器的保養一般先用火燒除油,然後將燒熱的黃金放入鹽酸溶液中清洗,但有些不法的商販將鹽酸偷換成王水,竊取顧客的黃金,所以金器保養前後最好仔細稱量一下,謹防被化學偷竊。

如果你家裡有一件祖傳的金飾,做保養前後一定要仔細稱量。

電影《黃金大劫案》裡面,主角拉了一油罐車的王水去溶掉日本人的黃金,這實在是一個偽科學的情節,姑且不說油罐車會先被溶解,就是王水本身也很不穩定,會釋放出大量氯氣,不用等影片中那驚心動魄的槍戰,周圍的人早就會被氯氣毒死。

所以,在現實中,極易變質的王水必須現配現用。

電影《黃金大劫案》的截圖,其實王水不是這個顏色。

二戰期間,德國納粹政府逮捕了激進分子、1935年諾貝爾和平獎得主奧西埃茨基,開始抵制諾貝爾獎,並宣布要沒收勞厄(1914年諾貝爾物理學獎)和弗蘭克(1925年諾貝爾物理學獎)的諾貝爾獎牌。兩位科學家只好來到哥本哈根找到玻爾,請求玻爾大師幫忙保管他們的獎牌。1940年,德國入侵丹麥,玻爾實驗室裡的獎牌眼看即將不保,玻爾緊張的不得了,唯恐失信於朋友。這時候,跟玻爾同在實驗室的赫維西(鉿元素的發現者)提出了一個好辦法——將獎牌溶於王水。玻爾將獎牌的王水溶液和一百多個瓶子放在實驗室架子上,過來搜查的納粹士兵果然沒有發現。

二戰結束後,溶液裡的黃金被還原出來,送到斯德哥爾摩重新鑄造,於1949年完璧歸趙。這個故事成為科學史上一段佳話,在戰火的對比下,兇猛的王水也可以這麼溫情。

兩位得到王水「庇護」的諾貝爾獎獲得者:勞厄(右)和弗蘭克(左)

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