什么是冶金蚀刻液?它的化学式是什么?有什么作用?

化学试剂王水,又称王水,是一种腐蚀性很强的液体,有黄色烟雾。它是浓盐酸(HCl)和浓硝酸(HNO3)的混合物,其混合比例从名字就能看出来:王水是横的竖的,所以盐和硝酸盐的比例是3: 1(体积比),它是少数几种能溶解金(Au)的物质之一,这就是它名字的由来。王水一般用于蚀刻工艺和一些检测分析工艺,但塑料之王PTFE和一些惰性很强的纯金属如钽(Ta)不被王水腐蚀(还有氯化银和硫酸钡等。).王水容易分解,有氯的味道,所以现在一定要用。发现历史上两位科学家劳厄和弗兰克获得了1914和1925的物理学奖,德国纳粹政府要没收他们的诺贝尔奖章。他们来到丹麦,请求丹麦同行和1922物理学奖得主玻尔帮助他们留住他们。1940年,纳粹德国占领丹麦,受人委托的玻尔心急如焚。在实验室工作的匈牙利化学家赫维西(1943化学奖获得者)帮他想到了一个好主意:把奖牌放入王水(盐酸和硝酸的混合物)中,纯金奖牌就会溶解。玻尔随后将溶液瓶放在实验室的架子上,前来搜查的纳粹士兵并没有发现这个秘密。战争结束后,溶液瓶中的黄金被还原并送往斯德哥尔摩,在那里用同样的模具重铸。1949归还赵时,在当时弗兰克工作的美国芝加哥举行了隆重的勋章归还仪式。原理王水的两种成分虽然不能单独溶解黄金,但可以一起溶解黄金。原理如下:硝酸是一种很强的氧化剂,能溶解极少量的金,而盐酸能与溶液中的金离子反应生成氯化金,使金离子离开溶液,从而硝酸能进一步溶解金:王水及其氧化物由1体积的浓硝酸和3体积的浓盐酸组成。王水氧化能力强,被称为酸中之王。有些不溶于硝酸的金属,如金、铂等,可以用王水溶解(而铂必须加热才能缓慢反应)。王水的配制虽然使用了两种浓酸,但其混酸中硝酸的浓度显然只有原浓度的1/4(即已变成稀硝酸)。但是为什么王水的氧化能力比浓硝酸强很多呢?这是因为王水中存在以下反应:因此王水中含有硝酸、氯分子、亚硝酰氯等一系列强氧化剂,也有高浓度的氯离子。

王水的氧化能力比硝酸强。惰性金属如金单独不溶于浓硝酸,但能溶于王水。主要原因是王水中的亚硝酰氯(NOCl)比浓硝酸具有更强的氧化能力,能使金等惰性金属失去电子而被氧化。(铂金反应慢,肉眼基本很难观察到。)

同时,高浓度的氯离子与其金属离子可形成稳定的络合离子,如[aucl4]-:(理论式)。

从而降低了金的标准电极电位,有利于金属溶解方向的反应。总反应的化学方程式可以表示如下:(铂反应还有待研究)

由于黄金、铂金能溶于王水,人们的黄金、铂金首饰(黄金)在首饰加工者加工清洗时,往往不自觉地被加工者盗走,损害了消费者的利益。

王水能溶解金和铂的原因,曾被认为是王水中产生了原子氯和强氧化性的亚硝基氯:

硝酸+盐酸=氯化亚锡+氯化亚锡+2H2O

现在看来,主要是因为大量氯离子的存在,才能形成配位离子,从而改变电极电位。以黄金为例:

Au与Cl配位形成AuCl4。

+3e = Au;e = 1.52v aucl 4+3e = Au+4Cl;E = 1.002V,可以看出,在没有氯离子存在的情况下,硝酸和氯气不容易氧化金,但当有氯离子存在时,金的电极电位大大降低,换句话说,由于AuCl4的形成,金的还原能力增强。此时氯气甚至浓硝酸都能将Au氧化成AuCl4。所以王水能溶解金的主要原因不是王水的氧化能力增强,而是金属的还原能力增强。