王水（硝基鹽酸）

提起王水，讓我想起一段傳奇故事，相信很多朋友也聽過：在第二次世界大戰期間，丹麥在1940年的4月被德國全面攻陷。在知名物理學家尼爾斯·波爾（Niels Bohr）位於哥本哈根的實驗室當中，一群科學家們正在絞盡腦汁琢磨著如何才能把馬克思·馮·勞厄和詹姆斯·弗蘭克的獎章藏起來不被納粹組織發現。

馬克思·馮·勞厄，德國物理學家，1912年發現了晶體的X射線衍射現象，並因此獲得諾貝爾物理學獎。

詹姆斯·弗蘭克，德國著名實驗物理學家（後加入美國國籍）、1925年諾貝爾物理學獎得主

在德軍攻佔丹麥之前，這兩款獎章已經被他們悄悄地從德國偷運出來，沒想到現在納粹的魔爪已經伸到了家門口，如果再不想辦法藏好這兩枚獎章，也許下一個消失的就不僅僅是這些獎章了。當時在希特勒·阿道夫統治下的德國法律規定任何偷運都屬於違法犯罪行為，因為在納粹的管轄下，不允許任何黃金離開德國國界半步。

納粹組織已經懷疑到會有科學家將獎章偷運出國，就差找出確鑿的證據。

就在這迫在眉睫的時刻，匈牙利化學家喬治·德海韋西如及時雨般出現。一開始喬治的辦法是想把獎章埋藏起來，但大家覺得這個辦法不可靠，因為這樣做的話獎章就很難被後人繼承。還好，作為化學家的喬治最終拿出了自己的看家本領——用化學反應的方法將兩枚金質獎章溶解，沒想到眾人異口同聲的表示贊同。但問題來了，大家都知道黃金是一種不活潑的金屬物質，很難找到可以將黃金溶解的溶劑，除非他們可以儘快配製出「王水」（aqua regia）。

王水是兩種不同強酸溶液的混合物——硝酸（nitric acid）和鹽酸（hydrochloric acid），兩者混合的體積比一般為3:1.。

這兩種酸當中的任意一者都無法將黃金融化，除非將兩者按照這一比例混合。原理是這樣的：酸性條件下的硝酸根離子（NO3-）是一種非常強烈的氧化劑，它可以溶解極微量的金（Au），而鹽酸提供的氯離子（Cl-）則可以與溶液中的金離子（Au3+）反應，形成四氯合金離子（[AuCl4]-），使金離子在氯離子的配位作用下減少，降低了金離子的電勢，反應平衡移動，這樣金屬金就可以進一步被溶解了。其實硝酸根的氧化性並沒有增加，只是鹽酸提供的氯離子增強了金原子的還原性。

王水溶解金的反應方程式如下：Au+HNO₃+4HCl=H[AuCl4]+NO↑+2H₂O

這個辦法居然讓這幫科學家們躲過一劫，儘管納粹軍閥已經將這個實驗室翻了個底朝天，但還是沒有找到他們想要的黃金獎章，因為那些搜查現場的士兵從來沒能想到喬治會使用這種化學把戲。很幸運，這兩塊獎章沒有落入納粹組織的手中。

多年以後，他們從溶液當中回收黃金，但使用的是亞硫酸氫鈉（sodium bisulfite）或者其他相似的溶劑，這種溶劑可以將黃金元素進行沉澱。之後，這些黃金被寄回諾貝爾獎委員會，在那裡兩枚獎章得以重見光明。

王水的發現

王水是一種腐蝕性非常強、冒黃色煙霧的液體，是濃鹽酸（約35％HCl）和濃硝酸（約65％HNO₃）按體積比為3:1組成的混合物。它是少數幾種能夠溶解金（Au）物質的液體之一，它名字正是由於它的腐蝕性之強而來。王水的發現，一般認為波斯的鍊金術士賈比爾·伊本·哈揚（Jabir ibn Hayyan）於公元800年左右將鹽酸與硝酸混合在一起發現了能夠溶解金的王水。中世紀的鍊金術士試圖用王水來找到哲學家的石頭。直到1890年，化學文獻中才描述製備酸的方法。

王水是最強的酸嗎？

在很長的一段時間內，人們認為王水就是酸中之王，是最強的酸了，因為即使是黃金，遇到王水也會像「泥牛入海」一樣很快變的無影無蹤。

直到有一天奧萊教授和他的學生偶然發現了一種奇特的溶液，它能溶解不溶於王水的高級烷烴蠟燭，人們才知道其實王水並不是最強的酸，還有比它強的酸，這就是魔酸，又叫超強酸。

從成分上看，超強酸是由兩種或兩種以上的含氟化合物組成的溶液。它們的酸性強的令人難以置信，比如氫氟酸和五氟化銻按1 ：0.3（摩爾比）混合時，它的酸性是濃硫酸的1億倍；按1 ：1混合時，它的酸性是濃硫酸的10億倍。所以王水在它們面前只能是「小巫見大巫」。

由於超強酸的酸性和腐蝕性強的出奇，所以過去一些極難或根本無法實現的化學反應，在超強酸的條件下便能順利進行。比如正丁烷，在超強酸的作用下，可以發生碳氫鍵的斷裂，生成氫氣，也可以發生碳碳鍵的斷裂，生成甲烷，還可以發生異構化生成異丁烷，這些都是普通人做不到的。

王水的應用

王水一般用在蝕刻工藝和一些檢測分析過程中。王水不穩定，很快就分解，因此必須在使用時現配現用。 王水在冶金工業和化學分析用於溶解金屬和貴金屬如金，鈀。鉑 等。

王水也可以用來溶解一些難溶的固體，如硫化汞。王水中的氫離子(H+)和硫化汞中的硫離子結合成硫化氫，王水中的氯離子(Cl–)和硫化汞中的汞離子形成穩定的錯合物四氯化汞離子(HgCl4–)，此外，王水中的硝酸根將硫離子氧化成元素硫。這些過程降低（消耗）了溶液中硫離子與汞離子，根據勒沙特列原理，固體繼續溶解，促進了硫化汞的溶解度。