Растворение сурьмы в царской водке уравнение реакции

Сурьма

Общие сведения и методы получения

Сурьма (Sb) — металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. Известна человечеству с глубокой древности.

Латинское название stibium происходит от древнеегипетского «штем». «штим», греческого «стимми» или арбаского «стиби», в ряде стран Евро­пы и США принято название antimonium.

В 1789 г. французский химик Лавуазье включил сурьму в список про­стых веществ и дал ей название «antimoine».

Русское название «сурьма» происходит от турецкого «сюрме», что пе-реводится как «натирание» или «чернение бровей» (первоначальное при­менение сурьмы)

Содержание сурьмы в земной коре по данным разных исследовате­лей 5*10^ 5 —1-10-° и /о (по массе).

Известно более 120 минералов сурьмы, в том числе самородная сурь­ма, интерметаллические соединения, антимониды, сульфиды, простые и сложные оксиды и гидроксиды, хлориды, силикаты, арсенаты и др.

Промышленное значение имеют немногие сульфиды, сульфосоли и оксиды.

Антимонит (сурьмяный блеск, стибнит) Sb ₂ S3. Химический состав: 71,7 % Sb, 28,3 % S; иногда содержит примеси мышьяка, серебра и зо­лота (последние два металла, по-видимому, в виде механических приме­сей). Антимонитовые (иногда комплексные) руды являются главнейши­ми источниками сурьмы; в нашей стране, например, на их долю прихо­дится более 85 % всего производимого металла.

Тетраэдрит (блеклая руда) Cui₂Sb₄Si₃, или 3CuS-Sb₂S₃. Обычно об­разует изоморфные смеси с теннантитом Cu,₂As₄Si₃; содержит до 29,2 °/о Sb. В некоторых разновидностях медь частично замещается серебром, цинком, железом, ртутью, а сурьма мышьяком и висмутом.

25.7 % Sb и 18,9 % S, иногда примесь галенита PbS и меди.
Джемсоинт Pb₄FeSb_eS,₄, или 4PbS-FeS-3Sb₂S₃, содержит 40—50 %

РЬ, до 10 % Fe, около 30 % Sb, около 20 % S, часто примеси меди, цин­ка и серебра.

Бурноннт CuPbSbS₃ содержит 13 % Си, 42,5 % РЬ, 24,7 Sb, 19,8 S и обычно примеси железа и серебра.

Ливиигстонит HgSb₄S₇ содержит 22 % Hg, 53,4 % Sb, 24,6 % S. Кермезит Sb₂S₂0, или 2Sb₂0₃-Sb₂S₃, содержит 74,9—75,2 % Sb,

Валентинит Sb₂0₃ содержит 83,5 % Sb, 16,5 % О. Сервантит Sb₂0₄, или Sb₂0₃-Sb₂0₅, содержит 79,2% Sb, 20,8 % О. Стабиконит (Са, Sb)₂-Sb₂0₆(0-OH) содержит 57,9—75,0 % Sb. Гидроромент Ca 2 -*Sb₂(0, 0Н)₆_,Н₂0 содержит до 50,0% Sb. По степени окисленности сурьмяные руды подразделяют на три ос­новные группы: сульфидные (с окисленностью до 20 %), смешанные окснсульфидные (до 60 % оксидов сурьмы) и окисленные (более 60 % окси­дов сурьмы).

По вещественному составу сурьмяные руды классифицируют следую, щим образом:

I. Собственно сурьмяные руды, в которых рудные минералы представ-лены антимонитом и продуктами его окисления. Такие руды дают боль-шую часть сурьмы.

И. Комплексные сурьмяные руды: ртутно-сурьмяные, свинцово-сурь-мяные, золото-сурьмяные, сурьмяно-вольфрамовые и сурьмяно-никелевые.

В соответствии с требованиями металлургического передела сурьмя­ное сырье (концентраты) условно подразделяют по содержанию сурьмы иа бедное (до 25 %), рядовое (25—45 %) и богатое .(более 45 %).

Богатые руды предпочтительнее обрабатывать по гравитационным или комбинированным гравитационно-флотационным схемам, а рядовые и бедные — методом флотации.

Окисленные руды подвергают дистилляционному обжигу, который ос­нован на выделении сурьмы в виде летучего оксида (III) Sb₂0₃, улав­ливаемого из печных газов с целью последующего получения металла восстановительной плавкой возгонов.

В зависимости от состава сырья металлическую сурьму получают пиро- или гидрометаллургическими методами. К пирометаллургическим методам относятся: осадительная (осадительно-восстановительная) и вос­становительная плавки. Осадительная плавка, для которой используют рядовое и богатое сульфидное и сульфидно-окисленное сырье, заключа­ется в вытеснении сурьмы из ее сульфида железом, которое вводят в шихту в виде железной или чугунной стружки. Восстановительная плав­ка, для которой используют рядовое и богатое окисленное сырье, сурь­мяные пыли и возгоны, основана на восстановлении оксидов сурьмы (в основном Sb ₂ Oi) до металла твердым углеродом.

Кроме рассмотренных основных пирометаллургических способов пе­реработки сульфидных сурьмяных концентратов, применяют также реак­ционную и окислительно-реакционную плавки, содовую плавку, плавку на штейн, плавку иа возгон.

Гидрометаллургическим методом перерабатывают чисто сурьмяные и комплексные концентраты. Этот метод включает две стадии: выщелачи­вание сурьмы из сырья в растворителях и выделение металла из полу­ченных растворов. Вторая стадия осуществляется либо цементацией Цинком и алюминием, либо электролизом. Из электролитических способов выделения сурьмы наиболее широко применяется электролиз сульфидно-щелочных растворов.

Получаемый после пиро- и гидрометаллургической переработки сурь­мяного сырья черновой металл доводится до требований стандартов ме­тодами огневого и электролитического рафинирования. Огневое рафини­рование, основанное на окислении или сульфидировании содержащихся в сурьме примесей, ведут в отражательных печах. При сульфидировании используют элементарную серу, технический сульфид сурьмы (крудум) Sb₂S₃ или сульфидный сурьмяный концентрат. В процессе сульфидиро-вания удаляются железо, свинец, медь и другие примеси. Затем с при­менением твердого каустика (92—98 % NaOH) удаляют мышьяк в виде арсената натрия и серу при продувке воздуха под содовым шлаком. При наличии благородных металлов применяют электролитическое рафиниро­вание, позволяющее концентрировать эти металлы в шламе. Электроли­том служит сернокислый раствор SbF₃, катодами — медные листы.

Для получения сурьмы особой чистоты используют химические спо­собы, многократную возгонку в вакууме, зонную плавку в среде инерт­ного газа.

Атомные характеристики. Атомный помер 51, атомная масса 121,75 а. е. м., атомный объем 18,19*10— в м 3 /моль, атомный радиус 0,161 нм, ионный радиус Sb B + 0,062 нм, Sb 3 + 0,09 им, Sb 3 — 0,208 нм. Конфигурация внешних электронных оболочек 5s 2 5p 3 . Значения потен­циалов ионизации / (эВ): 8,64; 16,7; 24,8. Электроотрицательность 1,9.

Нормальный электродный потенциал реакции Sb + 40H — — 3e**SbOJ

b +2Н₂0 сро = — 0,67 В.

В соединениях проявляет степени окисления +3, +5, — 3.

В обычных условиях чистая сурьма устойчива, на воздухе не окис­ляется и сохраняет свою блестящую поверхность даже в присутствии влаги, при нагревании иа воздухе окисляется легко.

Сурьма нерастворима в воде, устойчива в концентрированной пла­виковой кислоте, разбавленных соляной и азотной кислотах. С концен­трированными соляной и горячей (90—95 °С) серной кислотами сурьма образует соответственно треххлористую сурьму SbCl₃ и сульфит сурь­мы Sb2 (S0₄)₃. В крепкой азотной кислоте сурьма также растворяется с образованием Sb₂0₃ или Sb₂0₅, но при этом образующаяся на поверх­ности сурьмы пленка оксидов сдерживает ее дальнейшее растворение.

Царская водка и смесь азотной и винной кислот легко растворяют сурьму, а фосфорная и некоторые органические кислоты растворяют ее слабее.

Растворы аммиака и гидроксидов щелочных металлов на сурьму не действуют. Чистая сурьма устойчива также в расплавах углекислого натрия, однако сухие щелочи калия и натрня при красном калении об­разуют с сурьмой соответствующие антимонаты (соли сурьмяной кис­лоты).

С кислородом сурьма образует ряд соединений, из которых практи­ческое значение имеют Sb₂0₃, Sb^O. Sb₂Os.

С азотом сурьма не реагирует и соединений не образует.

С водородом сурьма образует сурьмянистый водород (стибин) SbH₃.

С серой сурьма соединяется при сплавлении. Известны два сульфида Sb₂S₃ и Sb₂S₅.

С галогенами сурьма образует соединения типа Sb;c₃ и Sbx₅ (пента-бромидов и пентаиодидов не образует). Практическое значение имеют главным образом галогениды трехвалентной сурьмы, в частности хло­риды и фториды (треххлористая сурьма SbCl₃ и трехфтористая сурь­ма SbF₃).

Со многими металлами сурьма легко образует сплавы — антнмони-ды. Таким мягким металлам, как свинец и олово, она придает твер­дость, повышая их механические свойства; сплавам железа, наоборот, сообщает хрупкость.

В ряде случаев сурьма образует химические соединения, например Na₃Sb, NaSb, K₃Sb, KSb, Ca₃Sb₂, AlSb, GaSb, InSb, FeSb₂, Cu,Sb, Cu₂Sb, Ni₂Sb₃, NiSb, Ag₃Sb.

Co свинцом и оловом сурьма соединений не дает. С этими металла­ми в расплавленном состоянии сурьма смешивается в любых соотно­шениях. Эвтектическая смесь с 11,1 % (по массе) Sb имеет температуру плавления 252°С.

Особое положение среди сплавов с сурьмой занимают антимониды индия, галлия, алюминия, кобальта, цинка, теллура, кадмия, кальция, ртути, хрома, железа, цезия, калия и натрия, обладающие полупровод­никовыми свойствами. Наибольший интерес представляет антимонид индия, имеющий наибольшую величину подвижности носителей среди всех известных полупроводниковых материалов.

Электрохимический эквивалент трехвалентной сурьмы 0,48059 мг/Кл, пятивалентной 0,25235 мг/Кл.

Техническая сурьма хрупка в широком интервале температур. Для нее характерен резкий хрупко-вязкий переход, температура которого сни­жается по мере повышения степени чистоты и уменьшения скорости деформации. Сурьма чистотой 99,997 % имеет г_х = 300 —310 °С, а высокочнстые монокристаллы пластичны при 20 °С и хрупки при —40 °С.

Преимущественные области применения

СуООООО, СуОООО — полупроводниковая и электронная техника.

СуООО — для производства сурьмы высших марок, применяемых в полупроводниковой технике.

СуОО — для изготовления специальных аккумуляторов, эмалей и сплавов.

СуО — для изготовления специальных аккумуляторов, антифрикци­онных и типографских сплавов.

Су1Э — для изготовления специальных аккумуляторов, антифрикци­онных и типографских сплавов и эмалей

Су2 — для изготовления аккумуляторов, антифрикционных и типо­графских сплавов.

Известно более 200 различных сплавов промышленного значения, содержащих сурьму, легирование которой повышает их механические и литейные свойства. В основном это сплавы цветных металлов — свин­ца, олова, в которых присутствуют до 37 % Sb.

Основное количество (до 80 %) металлической сурьмы используется для получения твердого аккумуляторного свинца, содержащего 4— 12 % Sb. Применение сурьмянистого сплава позволяет получать тонкие и достаточно прочные отливки аккумуляторных решеток высокого ка­чества, что обеспечивает небольшие габариты аккумуляторных бата­рей Кроме того, добавки сурьмы снижают влияние электрохимической коррозии.

Сплавы на свинцовой основе с добавками сурьмы характеризуются легкоплавкостью и обеспечивают высокое качество отливки шрифтов.

6—10 % первичной металлической сурьмы идет для приготовления подшипниковых сплавов (баббитов) с содержанием 3—15 % Sb.

Сурьму вводят также в сплавы на основе свинца, используемые для изготовления оболочек электрических кабелей (0,7—1 % Sb).

Известное количество сурьмы расходуется для приготовления свин­цовых сердечников пуль и артиллерийской шрапнели, а также охотни­чьей дроби.

В последнее время особо чистую сурьму начали использовать для получения иигерметаллических соединений с индием, галлием н алюми­нием, применяемых в полупроводниковой технике. Чистую сурьму применяют и как донорную добавку при производстве полупроводников из германия.

Широкое применение в промышленности имеют ее соединения и прежде всего оксид сурьмы (III), который используется как глушитель эмалей, а также для приготовления стекла с малым коэффициентом преломления. Большое количество Sb₂0₃ расходуется при производстве огнестойких тканей. Применение Sb₂0₃ для эмалирования ограничива­ется изделиями, не связанными с приготовлением пищи, так как воз­можно образование ядовитых соединений трехвалентной сурьмы. Ок­сид сурьмы (III) идет также на изготовление белил, обладающих вы­сокой кроющей способностью.

Трехсернистая сурьма используется для изготовления зажигатель­ных смесей, применяемых в пиротехнике и при производстве спичек.

Пятисернистая сурьма широко используется в резиновой промышлен­ности как наполнитель, придающий эластичность красной медицинской резине.

Другие соединения сурьмы — соль Шлиппе Na₃SbS₄.9H₂0, антимо-нил тартрат калия, или рвотный камень K(SbO )C4H₄ H ₆— 1 /2H ₂ 0, щавеле­вокислая сурьма Sb₂0(C₂0₄)₂ и фтористые соединения SbF₃(NH ,i )₂S0₄ и 4SbF₃ — используются в текстильной промышленности при травлении и окраске тканей. Соль Шлиппе применяется также для очистки раст­воров при электролизе цинка.

Треххлористая сурьма служит исходным материалом для получения органических комплексов, используемых в медицине и других областях, а также для получения чистой Sb₂0₃, применяемой в металлургии полу­проводников.

Фториды сурьмы SbF₃ и SbFs применяются в качестве фторирующих средств (замещение хлора и брома) неорганических и органических сое­динений.

Имеется ряд сурьмаорганических соединений, которые обладают весьма ценными лекарственными свойствами и используются в меди­цине.

Радиоактивный изотоп m Sb применяется в источниках у-излучения и источниках нейтронов.

Не нашли что искали? Вы можете оставить заявку, в форме обратной связи.

УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ

ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10 КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ

УЧЕБНИКЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ

Продолжение. См. № 4–14, 16–28, 30–34, 37–44, 47, 48/2002;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24, 29, 30, 31, 34, 35, 39, 41, 42, 45/2004;
2, 3, 5, 8, 10, 16, 17/2005

§ 8.3. Реакции и равновесия
в растворах комплексных солей

Многие комплексные соединения получают реакциями окисления–восстановления. Комплексообразование влияет на устойчивость ионов и соединений с различным валентным состоянием комплексообразователя. Например, соли кобальта(II) (точнее, ион [Co(H₂O)₆] 2+ ) устойчивы в водных растворах, а соли кобальта(III) устойчивы, если кобальт окружен лигандами типа аммиака, а не воды.

Это видно из сравнения стандартных электродных потенциалов ионов кобальта в окружении молекул воды и молекул аммиака. Лиганды NН₃, войдя во внутреннюю сферу и вытеснив молекулы воды, резко снижают электродный потенциал комплексного иона:

Посмотрим, как будут вести себя по отношению к воде ионы Со 3+ , точнее ионы [Со(H₂O)₆] 3+ , и ионы [Со(NH₃)₆] 3+ . Сравним электродные потенциалы воды и иона Со 3+ :

Первый электрод имеет меньшее положительное значение потенциала и обладает большей способностью отдавать электроны, поэтому для него уравнение реакции перепишем в обратном направлении, изменив знак потенциала на противоположный, и просуммируем с умноженным на четыре уравнением второй реакции (этот электрод принимает электроны):

ЭДС = 1,84 – 0,82 = 1,02 В.

Мы получили уравнение реакции, характеризующееся положительным значением ЭДС, что говорит о термодинамической выгодности реакции (G 3+ реагирует с водой с образованием кислорода, а ион Со 2+ реагировать с водой не может (для этой реакции ЭДС имеет отрицательное значение). Таким образом, комплексный ион [Со(H₂O)₆] 3+ (водный раствор соли Со 3+ ) будет окислять воду до О₂, а ион [Со(H₂O)₆] 2+ (водный раствор соли Со 2+ ) устойчив к действию кислорода воздуха.

Теперь посмотрим, как будут вести себя ионы кобальта в окружении не шести молекул воды, а шести молекул аммиака. Сравним электродные потенциалы:

Второй электрод обладает большей способностью отдавать электроны, поэтому записываем:

Следовательно, в данном случае ион [Со(NH₃)₆] 2+ будет реагировать с кислородом воздуха, а ион [Со(NH₃)₆] 3+ с водой не будет реагировать. Таким образом, ион Со 3+ в окружении шести молекул аммиака устойчив по отношению к воде, а в окружении шести молекул воды будет реагировать с водой с образованием кислорода. Как и NH₃, ведут себя лиганды CN –, NO₂ – и др.

В ходе реакции между кобальтом(II) и лигандом образуется комплекс кобальта(II), который затем окисляется в комплекс кобальта(III) (окислительно-восстановительная реакция):

Эта реакция совершается в две стадии: быстрая реакция замещения лигандов и медленная окислительно-восстановительная реакция. Окислителем может быть кислород воздуха. В этой реакции окраска раствора изменяется с бледно-розовой на желто-оранжевую.

Сначала проходит замещение молекул воды на молекулы аммиака:

Затем происходит окисление кислородом воздуха:

Вспомним, как подбираются стехиометрические коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций в водных растворах:

В качестве окислителей можно использовать также перманганат-ион MnO₄ – и дихромат-ион Cr₂O₇ 2– , но их продукты (в кислотной среде – Mn 2+ , Cr 3+ ) трудно отделить от синтезируемого вещества, поэтому предпочитают использовать кислород или пероксид водорода Н₂О₂, которые не загрязняют комплексную соль. Можно также использовать PbO₂, который восстанавливается до ионов Pb 2+ , удаляющихся при добавлении соляной кислоты в виде малорастворимого хлорида PbCl₂.

Особая трудность описания механизма окислительно-восстановительных реакций состоит в том, что путь превращения какого-либо вещества зависит от природы другого участника реакции, для которого, в свою очередь, путь превращения зависит от природы первого вещества. Такое взаимовлияние компонентов системы присуще всей природе в целом.

В конце IХ в. арабский ученый Джабир ибн Хайян (ок. 721 – ок. 815), более известный по латинизированному имени Гебер, открыл способность смеси азотной и соляной кислот «растворять» золото. Смесь кислот получила название царской водки за способность растворять «царя всех металлов» (так алхимики назвали золото). Другие кислоты – «водки» – таким свойством не обладали. Гебер утверждал, что превращение некоторых металлов в золото возможно, а сами металлы состоят из двух начал – серы (горючесть) и ртути (металличность).

Вы не раз слышали о том, что золото «растворяется» в смеси концентрированных азотной и соляной кислот, взятых в соотношении 1:3 по объему. Золото очень устойчиво к окислению, но эта устойчивость ослабляется в присутствии лигандов (хлорид-ионы) вследствие комплексообразования.

Обычно уравнение этой окислительно-восстановительной реакции записывают так:

Предполагают, что золото «растворяется» благодаря образованию хлорида нитрозония (нитрозила) NOCl:

который реагирует с металлом:

Au + NOCl = AuCl + NO.

Далее проходит еще одна окислительно-восстановительная реакция:

Процесс заканчивается образованием комплексной кислоты Н[AuCl₄]:

Суммарное уравнение реакции:

Напишите уравнение этой реакции в ионно-молекульном виде.

Ион [AuCl₄] – имеет квадратное строение.

С середины XIII в. царскую водку применяют для отделения золота от серебра. Объясните, почему это возможно.

В процессе «растворения» золота в царской водке возможно образование атомов хлора, которые участвуют в параллельных реакциях.

А вы знаете, что золото легко «растворяется» в соляной кислоте, через которую пропускается хлор, с образованием той же комплексной кислоты?

Напишите уравнения реакций окисления и восстановления.

В царской водке «растворяется» платина (и медь). Уравнение реакции:

3Pt + 4HNO₃ + 12HCl = 3PtCl₄ + 4NO + 8H₂O.

В действительности образуется комплексная кислота H₂[PtCl₆].

По аналогии с золотом напишите уравнения реакций образования иона [PtCl₆] 2– . Предскажите строение иона [PtCl₆] 2– .

Это может показаться невероятным, но золото «растворяется» даже в растворе йода с йодидом калия, в котором образуются комплексные ионы [I(I₂)] – . Реакция проходит по уравнению:

Уравнение реакции может быть записано по-другому:

Проверьте оба уравнения. Нет ли в них ошибки? Или уравнения отражают различные химические процессы?

Из раствора комплексной соли золото может быть извлечено действием порoшка цинка:

Почему золото в ионах [AuCl₄] – и [AuI₂]– проявляет различные координационные числа?

В 1843 г. П.Р.Багратион (1818–1876), племянник полководца П.И.Багратиона, российский инженер и ученый в области цветной металлургии, открыл способ извлечения золота из руд цианированием. Изучил влияние постоянного электрического тока на растворимость золота и серебра в растворах цианида калия.

Цианирование – способ извлечения главным образом золота и серебра из руд «растворением» их в растворе цианида калия или натрия. Благодаря малой концентрации цианида (0,03–0,2%) другие компоненты руды не взаимодействуют с цианид-ионами. «Растворение» происходит в присутствии кислорода воздуха. Уравнение реакции:

Затем золото осаждается из раствора действием металлического цинка:

Цианированием удается почти полностью выделить золото даже из самых бедных руд.

Характерной особенностью иона Au 3+ является способность образовывать комплексные анионы. Например, при взаимодействии AuCl₃ с водой получается коричнево-красный раствор комплексной кислоты:

Эта кислота с ионами Аg + дает малорастворимый желтый осадок Ag₂[OAuCl₃].

Золотохлороводородная кислота выделяется в виде кристаллов состава H[AuCl₄]•4H₂O при упаривании раствора золота в царской водке с избытком соляной кислоты.

П.Р.Багратион опубликовал работу о «растворении» золота, серебра и меди в растворах цианидов калия и натрия и о влиянии воздуха и температуры на этот процесс. Почему этим способом не выделяют медь?

При соединении медных или железных проволок или других изделий часто пользуются пайкой, или паянием, сплавом олова и свинца. Чтобы очистить поверхности спаиваемых деталей от оксидов и загрязнений и предотвратить окисление металлов, пользуются различными флюсами: хлоридом цинка, хлоридом аммония, бурой, канифолью (даже смолой со стволов сосен или елок) и другими веществами.

Раствор хлорида цинка в соляной кислоте называют травленой кислотой. Этот раствор легко получить, «растворяя» избыток цинка в соляной кислоте. Предполагают, что в растворе содержится комплексная кислота Н₂[ZnCl₄], которая удаляет оксиды с поверхности металла:

В одном из литературных источников сообщалось, что кислота имеет состав Н₂[Zn(OH)₂Cl₂] и травление совершается благодаря реакции:

Как вы считаете, насколько вероятно образование такой кислоты?

В качестве одного из замедлителей атмосферной коррозии и коррозии в нейтральных водных растворах используют бензоат натрия С₆Н₅СООNa. При обработке стали раствором бензоата натрия на поверхности железа образуется тончайшая защитная пленка комплексного гексабензоата железа [Fe(C₆H₅COOH)₆](OH)₃:

Гексабензоат железа растворим в ацетоне, поэтому ацетоновый раствор вызывает усиленную коррозию железа.

В этой главе мы остановились на крайне малом числе комплексных соединений и реакций с их участием. Вы убедились, что очень большое число привычных нам простых неорганических веществ правильнее представлять в виде комплексных соединений. Мы этого часто не делаем для простоты написания формул и уравнений химических реакций и из-за отсутствия достоверных научных данных.

Химия комплексных соединений не менее важна, чем органическая химия, и ей должно быть отведено соответствующее место в содержании учебников химии.

Список новых и забытых понятий и слов

Растворение золота в царской водке: очистка, пропорции раствора кислот, осаждение золота в домашних условиях и его переплавка в слитки

Обычные люди, не имеющие отношения к химии, не всегда знают, что такое Царская водка. Нередко ее путают с обычным спиртным напитком. В действительности царская водка — это смесь концентрированных кислот, которую используют для растворения любых металлов, в том числе и драгоценных.

В состав царской водки входят соляная кислота (один объем) и азотная кислота (три объема). Иногда добавляется серная кислота. Этот раствор имеет много рецептов. В Средние века царскую водку готовили путем перегонки смеси селитры, медного купороса и квасцов с добавлением нашатыря.

Сегодня самый популярный рецепт включает в себя соединение азотной и соляной кислот. Особенность такого раствора состоит в том, что он удваивает и утраивает свои окислительные свойства.

В отдельности ни одна из кислот, входящих в его состав, не сможет растворять металлы.

Царская водка: история названия, пропорция кислот и химические свойства

Свойства Aqua Regia была описаны еще до того момента, как была открыта соляная кислота в 14 веке. Состав получил широкое распространение и свое название в эпоху расцвета алхимии на Европейском континенте. Алхимик из Германии Альберт Великий (Кельнский), который был наставником Фомы Аквинского, назвал ее aqua secunda как производное от aqua prima, азотной кислоты.

В переводе с латыни «вторичная водка» и «первичная водка».

Aqua regia — очень сильная кислота
Представители алхимической когорты начали именовать ее царской тогда, когда кардинал Бонавентура, относимый католичеством к отцам церкви, установил, что вещество, которое объединило две кислоты способно растворять «царя металлов». Ранее этого момента считалось, что благородный металл не может быть ничем изменен. Взаимодействие царской водки и золота доказало обратное. В России М.В Ломоносов называл раствор «королевской водкой».

Символ Aqua Regia, принятый у алхимиков: ▽R. перевернутый треугольник — знак воды.

Химические продукты, соединяясь, взаимодействуют и образуют состав продуктов, который отличается высокой активностью. Это проявляется в сильном запахе с оттенками хлора и диоксида азота. Газообразная двуокись азота желтого цвета напоминает дым такого тона.

Сначала царская водка не имеет цвета, но постепенно приобретает желто-оранжевый оттенок, становясь очень сильным окислителем. Если ее хранить некоторое время, постепенно разлагается, выделяя газообразные вещества.

Скорость травления, то есть окисления, или уровня растворимости, золота — около 10 мкм/мин. Другие благородные металлы требуют для прохождения реакции нагрева до определенных температур. Это относится к родию и иридию. Иными свойствами отличается такой металл, как серебро. Растворение в Aqua Regia не наступает, на поверхности образуется слой AgCl, хлорида драгоценного металла.

Применение

Рассмотрим наиболее распространенные цели приема этого лекарства внутрь:

• Стимулируется создание пепсинов (особых ферментов желудочного сока).
• Приходят в норму низкая секреция желудочного сока и нулевая кислотность.
• Разжижается кровь.
• Повышенное содержание сахара приходит в норму, а сосуды чистятся от жирных кислот.
• Организм омолаживается.
• Старые и больные клетки расщепляются.
• Проходят изжога, язва, геморрой, гастрит, герпес и другие заболевания.
• Укрепляется иммунитет.
• Работа системы ЖКТ нормализуется.
• расщепляются.
• Свободные радикалы нейтрализуются.
• Предотвращаются такие заболевания, как атеросклероз сосудов, инфаркт, инсульт, аритмия.
• Кроме того, нейтрализуется яд белка, который формируется при СПИДе, а также расщепляются разные виды раковых клеток.

Какой состав царской водки для растворения золота и какая реакция в домашних условиях возможна

Точный взвешенный состав двух кислот описывается как 65-68% по массе HNO3 и 32-36% HCl. Уравнение реакции, которая происходит при травлении золотого металла в двойном растворе кислот:

Au + HNO3 + 4 HCl = HAuCl4 + NO + 2 H2O

Итог: тетрахлораурат водорода (золотохлористоводородная кислота), оксид азота, вода.

По составу Тетрахлораурата водорода понятно, что соединение происходит между золотом и соляной кислотой. Азотная кислота присутствует в процессе, как катализатор со свойствами окислителя.

Добыча золота
Весь процесс проходит за три стадии:

1. Растворение золота в царской водке.
2. Фильтрование полученного раствора.
3. Процесс осаждения золота после выпаривания.

Правила безопасности при работе с химическими реагентами

Домашняя химическая лаборатория для аффинажных процессов похожих на алхимические процедуры, требует максимальной осторожности и собранности.

Очистка золота такими сложными реагентами, как высокоактивные кислоты предъявляет серьезные требования к соблюдению правил безопасности. Процесс длится несколько часов, по ходу выпариваются ядовитые газы NOCl, Cl2, NO, NO2. Это означает, что все должно происходить либо на открытом воздухе, либо в помещении, которое хорошо проветривается, либо организована мощная система вытяжной вентиляции.

Необходимо защищать глаза специальными очками, лицо – респиратором, тело – соответствующей защитной одеждой. Ни один реактив не должен попасть на части тела и лицо.

Добывание золота из разных деталей, чипов, сим-карт

Важность соблюдения сроков и пропорций

Для того, чтобы реакция прошла успешно, необходимо соблюсти правильные пропорции: 65-68% HNO3, к 32-35% HCl.

Для получения 1 г золота потребуется порядка 5 г реактива или 3,75 миллилитра соляной кислоты. Эта пропорция вытекает из химической формулы получения тетрахлораурата водорода. Работая с ломом драгметалла для соблюдения пропорций, следует прежде, чем опускать его в кислотный раствор, пройтись по нему магнитом, что позволит удалить частицы металлов, обладающих ферромагнитными свойствами.

Дальнейшая обработка сырья проходит химическими методами.

Предварительная очистка золота в азотной кислоте

Один из методов очистки золотого лома или изделий, содержащих благородный металл — очистка азотной кислотой. Она удаляет почти все накопленные примеси.

После этого происходит растворение золота с применением соляной кислоты.

Химический метод извлечения золота

Процедура растворения металла в кислотах и их постепенное выпаривание

Механизм реакции травления срабатывает при подогревании смесового раствора и добавлении азотной кислоты, катализирующей процесс. Когда весь металл растворился, ее больше не добавляют, а переходят к отстаиванию — выдерживают состав такого вида около получаса. Вслед за этим наступает этап фильтрации. Для этих целей пригодится фильтровальная бумага различного качества. К фильтру нередко добавляют сульфид железа – FeS.

Фильтрование раствора

Теперь настало время отфильтровать раствор. Пока фильтр можно использовать достаточно грубый, а более тонкая очистка произойдет позже.

Полученный в результате осадок

Следует понимать, что сама по себе царская водка — вещество достаточно неустойчивое: соляная и азотная кислоты вступают в реакцию между собой. Изначально прозрачная, она вскоре окрашивается в оранжево-буроватый оттенок оксидов азота, а потом и вовсе теряет окислительные свойства. При этом происходят следующие реакции:

HNO3 + 3 HCl = 2Cl + NOCl + 2H2O

Кроме того, обе кислоты просто испаряются. В связи с этим, целесообразно на этой стадии выдержать раствор около суток, так как это облегчит дальнейший процесс выпаривания азотной кислоты.

При выпаривании следует добавить к раствору небольшое количество серной кислоты, не более 50 мл на литр. Это поможет осадить остаточные количества свинца и хлорида серебра (который, хоть и малорастворим, в небольших количествах в растворе может присутствовать). Кроме того, и процесс выпаривания пойдет быстрее.

Нагревание производится медленно и осторожно. Раствор упаривается до консистенции сиропа (не более!). До кипения доводить нельзя, так как в этом случае нельзя исключать выпадения золота в виде металлического осадка уже на этой стадии.

После добавляем к раствору соляную кислоту до исходного объема и снова упариваем до сиропообразного состояния. Процесс повторяется трижды. Следом за этим жидкость разбавляется в 2 раза холодной водой и оставляется в холоде на сутки. При этом остатки хлорида серебра должны выпасть в осадок: он растворяется только в концентрированной соляной кислоте, и тем лучше, чем выше температура. Соответственно, при падении концентрации и температуры AgCl осаждается. Вот теперь проводится фильтрование «по полной программе»: никакой мути в растворе остаться не должно.

Рубрика вопрос — ответ

Как сделать царскую водку для растворения золота?

Прибрежный Геннадий Валентинович

Ювелир 6-го разряда

Состав, в котором действуют две кислоты, получают соединением их в определенном процентном соотношении: 65-67% HNO3 и 33-35% HCl. При пересчете на чистые вещества один к двум.

Чем осадить золото из царской водки в домашних условиях?

Гришанов Михаил Петрович

Ювелир, директор мастерской «Гришанов и Ко»

Если проводить реакцию травления дома, применимы и сравнительно безопасны несколько химических реагентов:

• железный купорос; FeSO4 добавляют водным раствором, пропорция 1 к 2;
• щавелевая кислота успешно может использоваться при вторичном осаждении;
• пиросульфит натрия подходит для вторичного осаждения, добавляют в чистом виде, в водном растворе, требует осторожности: если что-то сделать не так – произойдет выделение вредных газообразных веществ;
• перекись водорода должна иметь высокую концентрацию, чтобы процесс пошел.
• гидразин — сильный растворитель, не очень пригодный для домашних условий, если его применять, необходимо добавлять малыми каплями, поскольку, если действовать неаккуратно, может произойти взрыв.

Добытое золото после осаждения

Калорийность

Водка, как и все остальные продукты, калорийная. Она имеет свою энергетическую ценность. Калории рассматриваемого алкоголя позволяют пополнить запасы энергии в организме человека.

Калорийность водки составляет 237 ккал на 100 грамм продукта.

Благодаря высокой крепости, она считается одним из наиболее калорийных алкогольных напитков.

Выпитые 100 грамм водки по калорийности можно приравнять к 100 граммам блинчиков с маслом или тушеным мясом.

Теперь вы знаете, сколько калорий в водке, а также из чего она состоит и какую имеет химическую формулу. При этом даже если вы увидите на этикетке надлежащий состав, нужно помнить, что злоупотреблять алкогольным напитком не следует. В противном случае быстро возникнет алкогольная зависимость и будет нанесен вред здоровью.

Изготовление водки включает в себя множество сложных процессов. В одном из этапов подготавливается исправленная вода. Что это значит? H2O не только очищается, но и умягчается, искусственным образом в ней создается уникальный баланс минералов, излишки солей и железа при этом выводятся. Этиловый спирт также многоступенчато фильтруется, будущий напиток проходит обработку активированным углем либо модифицированным крахмалом, разливается в тару и оформляется для продажи. В некоторые элитные виды водки вносятся такие дополнительные ингредиенты, как загустители, стабилизаторы. Делается это для достижения особого, «мягкого» вкуса и специфического аромата.

Виды и особенности

Линейка Царской водки представлена двумя классическими сортами: Золотая и Оригинальная, а также фруктовыми: Клюква, Смородина, Грейпфрут, Цитрон и Малина. Ограниченной серией выпускается Оригинальная Новогодняя.

Все сорта имеют крепость 40% и кристально прозрачный цвет.

Каждую бутылку украшает репродукция портрета Петра I работы Карла Мора, государственные геральдические символы и виды Санкт-Петербурга.

Алкогольные напитки являются многократными победителями престижных отечественных и международных конкурсов и выставок. Отзывы покупателей подтверждают высокое качество спиртного.

Царская Золотая

Водка Царская Золотая создавалась по рецепту, уходящему корнями в Петровскую эпоху. В ее основе лежит пшеничный спирт класса люкс, специальным образом очищенная вода из Ладожского озера, натуральный липовый мед и настой липового цвета.

Эта водка поистине золотая. При ее производстве используется уникальная технология обогащения напитка ионами золота. Бутылка также декорирована чистым драгоценным металлом.

Царская Золотая имеет мягкий сладковатый вкус с легкими нотками липы и мёда.

Выпускается водка в бутылках 50 мл, 375 мл и 700 мл.

Хорошо сочетается с мясными и рыбными блюдами, солеными или маринованными овощами и грибами.

Царская Оригинальная

В состав водки входит ректификованный спирт из твердых сортов пшеницы, липовый мед, настой липового цвета и очищенная вода. При очистке напиток проходит через березовый уголь и частицы серебра.

Прозрачный цвет и мягкий вкус с легкими медово-липовыми нотками создают органолептический портрет напитка.

Возможные объемы тары – 50, 375, 500 и 700 мл и 1 литр.

Царская Оригинальная Клюква (Czar’s Original Cranberry)

При производстве этой фруктовой водки используется ароматный спирт и экстракт клюквы. Цвет сохраняется кристально прозрачный. Вкус напоминает популярный десерт – клюкву в сахаре. Напиток обладает длительным сладким послевкусием. Употреблять рекомендуется в качестве дижестива в сочетании с охлажденным арбузом, дыней или ананасом.

Вся линейка фруктовой водки Czar’s Original выпускается в бутылках объемом 750 мл.

Царская Оригинальная Смородина (Czar’s Original Currant)

В основе этой водки лежит качественный спирт и экстракт черной ягоды. Аромат насыщен нотками свежих смородиновых листьев. Вкус ягодный ярко выраженный с травяными оттенками. Дополняет букет длительное послевкусие сушеной смородины.

Отлично подойдет как в качестве аперитива, так и дижестива. Гастрономически сочетается с ягодными и сливочными десертами.

Царская Оригинальная Грейпфрут (Czar’s Original Grapefruit)

Если вы предпочитаете крепкие алкогольные напитки и любите пикантный цитрус, то эта Царская водка создана специально для вас. Ее отличают горьковатый вкус с нотками грейпфрутовой цедры, насыщенный аромат цветущего дерева и выраженное послевкусие.

Царская Оригинальная Цитрон (Czar’s Original Citron)

Цитрон является дистиллятом из корки лимона, благодаря чему имеет мягкий цитрусовый вкус с легкой кислинкой и свежий фруктовый аромат.

Подавать охлажденной. Хорошо сочетается с лимонными дольками в сахаре.

Царская Оригинальная Малина (Czar’s Original Raspberry)

Малиновая Czar’s Original – поистине игра органолептики. В аромате и вкусе чувствуются свежие ягоды лесной малины, а в послевкусии – пикантные нотки лаврового листа.

Царская Оригинальная Новогодняя

Ежегодно в преддверии Нового года Ладога выпускает ограниченную серию Царской Оригинальной в праздничном дизайне. Отличается водка исключительно бутылкой. Синее матовое стекло, белые резные снежинки, фигурная надпись «С Новым годом!» и большая украшенная елка с подарками. Такую красоту на прилавках трудно не заметить.

Царскую Оригинальную впервые выпустили в 2003 году к 300-летию основания Санкт-Петербурга для торжественных мероприятий праздника. С этого началась история производства заводом Ладога водки под звучным брендом.

Царская Золотая в 2006 году получила статус официального напитка саммита стран «Большой восьмерки», который проходил в Стрельне (район Санкт-Петербурга).

Линейка Czar’s Original изначально разрабатывалась для рынков США, Англии и Германии, где ароматизированные водки весьма популярны. Уже позднее, проведя маркетинговое исследование среди наших соотечественников, было принято решение о выводе напитков на российский рынок.