王水（Aqua regia）（CAS番号：8007-56-5） 物理的および化学的性質
王水（Aqua regia）
濃硝酸および濃塩酸の混合物で、希少金属の溶解、腐食および分析用途に使用される。強力な腐食性および強い酸化力を有し、取り扱いには管理が必要で、耐腐食性装置を用いる必要がある。
| CAS番号 | 8007-56-5 |
| 分類 | 塩酸–硝酸混合物（無機酸混合物） |
| 通常形態 | 黄色の噴煙を発する液体 |
| 一般的な規格 | EP |
王水は主に濃硝酸と濃塩酸から成る無機酸混合物である。機能的には強酸および強力な酸化混合物として分類され、単一の分子ではない。混合物中には、亜硝ル塩化物や遊離塩素などと報告される複数の反応性分子種およびイオン種が含まれ、これらが協調して希少金属を溶解可能な酸化塩素化学を生み出す。構造的には非化学量論的であり、\(\mathrm{HCl}\) と \(\mathrm{HNO_3}\) の混合によって形成される酸–酸化剤系として最もよく記述される。単純な分子式（例えば単一の化学式）は単一の共有結合構造ではなく総合組成を反映している。
電子的には、王水は\(\mathrm{HCl}\) と \(\mathrm{HNO_3}\) のプロトン酸性と酸化当量を組み合わせており、ハロゲン化反応や電子抽出反応を可能にする。この結果、化学反応は非常に酸化的かつ強酸性であり、金属や有機基質を塩素化および酸化し、しばしば塩素、亜硝ル塩化物、窒素酸化物などのガス生成物および熱を発生させる。混合物は極性および強い親水性を示し、水に溶解すると発熱し、腐食性の刺激臭を発する。活性酸化種はその場で生成されるため、酸化力や噴煙挙動は混合比や温度に依存して変化する。
実際には、王水は使用直前に濃硝酸と濃塩酸を約1:3または1:4（\(\mathrm{HNO_3}:\mathrm{HCl}\)）の体積比で混合して調製される。攻撃的かつ酸化的な塩素化学が必要とされる用途、特に金や白金族金属の溶解、金属回収・精製、特定の実験室における腐食・洗浄操作で広く使用される。塩素系の塩素化剤と硝酸の酸化作用が組み合わさるため、単独の酸では到達できない反応を可能にする。一般的な市販規格はEPなどが報告されている。
概要および組成
定性的組成
王水は濃硝酸と濃塩酸の混合物であり、通常は1部の\(\mathrm{HNO_3}\)と3〜4部の\(\mathrm{HCl}\)を混合して調製される。組成は化学量論的でなく、両酸の反応により亜硝ル塩化物や塩素分子を含む動的平衡の化学種が生成されるほか、溶媒和されたプロトンおよび塩化物イオンも存在する。投入された総組成は計算上の分子式Cl3H4NO3で表され、混合物の組成の総原子数を反映するもので、単独の分子ではない。
報告されている識別子および計算記述子（総合組成に関連）： - 分子式：Cl3H4NO3 - 分子量：172.39 - 計算されたIUPAC相当名称：nitric acid;trihydrochloride - SMILES：N+(O)[O-].Cl.Cl.Cl - InChI：InChI=1S/3ClH.HNO3/c;;;2-1(3)4/h3*1H;(H,2,3,4) - InChIKey：NICDRCVJGXLKSF-UHFFFAOYSA-N
（これらの記述子は混合系の総合的および計算上の表現であり、混合物の識別子として解釈されるべきである。）
外観および一般的形態
王水は通常、黄色〜赤色または黄金色の噴煙を発する液体として現れる。強い刺激臭を放ち、蒸気および煙は眼や粘膜に刺激を与える。液体は金属および有機組織に対して非常に腐食性が強い。水と混和性があり、水に溶解すると発熱し、湿気ある空気に触れると煙を発する。
化学的性質
反応性および腐食挙動
王水は強酸混合物かつ強力な酸化剤である。反応性の特徴は以下のとおり： - 金や白金などの元素金属を酸化的塩素化経路で溶解し、可溶性希少金属クロロ錯体を形成することで溶解が進む。 - 感受性のある有機化合物の分解または重合を開始または触媒する酸化作用。 - 反応や分解の際に腐食性かつ有毒なガス（特に亜硝ル塩化物、塩素、窒素酸化物）を発生。 - 希釈または塩基との反応時に発熱性反応を示す。水に可溶であり発熱し、空気に触れると噴煙を発生する。
混合物表記に基づく主な計算上の特性： - 分子量：172.39 - 正確質量：170.925676 - 単一同位体質量：170.925676 - トポロジカル極性表面積（TPSA）：66.1 - 水素結合供与体数：4 - 水素結合受容体数：3 - 回転結合数：0 - 重原子数：7 - 公式電荷：0 - 複雑度：24.8 - 共有結合単位数：4
（これらの値は総合組成の計算記述子であり、構成酸種の極性と水素結合能力の記述に用いられる。）
適合性および不適合性
王水は多種多様な物質と激しいまたは危険な反応を起こす。主な不適合および反応対象は以下の通り： - 強塩基や無機水酸化物 — 発熱する中和反応が進行し、熱と塩を生成。 - シアン塩 — 反応によって青酸水素ガスを発生。 - 亜硫酸塩、亜硝酸塩、チオ硫酸塩、ジチオ硫酸塩 — 硫黄酸化物、水素硫化物などの有毒ガスを含む反応ガスを生成。 - 炭酸塩および重炭酸塩 — 急激な二酸化炭素の発生および泡立ち。 - 有機物（還元性有機化合物、メルカプタン、ジチオカルバメート、イソシアネート、ニトリルなど多数） — 激しい酸化、重合、または有毒・可燃性ガスを発生する可能性あり。 - 希少金属以外の金属 — 腐食を誘発し、反応性金属との接触では可燃性水素ガスを発生。容器や基材は高度な耐腐食性が求められる。 - 一部の消火フォームや材料は本物質と反応して腐食性または有毒ガスを放出する場合がある。
王水は時間経過とともに化学的に不安定となる。活性ハロゲン種が揮散し、酸化力が変化するため、容器は耐薬品性かつ乾燥している必要がある。保管容器や混入した不適合物質との接触によって激しいまたは危険な反応を起こす場合がある。
使用法および安全性
産業および商業利用の文脈
王水は、強力な酸化・塩素化反応が必要とされる場面で用いられます。典型的な用途は以下の通りです： - 貴金属（金、白金族金属）の溶解および前処理、分析用試料調製、金属精錬および回収。 - 分析前の耐火金属試料のラボでのエッチング、清掃、消化処理。 - 金属膜や有機物の強力な酸化的除去が必要な特殊洗浄作業。
実際には、その酸性と酸化的塩素化能力の両方を活用する作業に選択されます。取扱いおよびプロセス設計は、発煙性、腐食性およびガス発生を十分に考慮しなければなりません。
危険性および取り扱い上の考慮点
危険性 - 腐食性：重度の皮膚熱傷および眼の損傷を引き起こし、金属および多くの材料に腐食性がある。 - 有毒ガス：臭素、亜硝酸塩塩素、一酸化窒素などの蒸気吸入は、強い呼吸器刺激、肺損傷または有毒性肺炎を引き起こす恐れがある。 - 反応性：希釈時に発熱し、不適合物質との反応で有毒かつ可燃性ガスを発生させることがある。 - 非可燃性だが加熱すると分解して腐食性および有毒ガスを発生しうる；腐食性酸と金属の接触は可燃性水素を発生させる場合がある。
安全な取り扱いおよび保管（高水準ガイダンス） - 揮発性ガスを管理するため化学フードまたは同等の局所排気換気設備下で使用し、密閉空間での蒸気蓄積を避けること。 - 適切な個人用保護具を使用：耐薬品手袋、全面スプラッシュゴーグルまたはフェイスシールド、耐酸性衣類およびエプロン。緊急対応や漏洩時には陽圧式自己完結型呼吸器（SCBA）および化学防護服の着用が必要。 - 互換性のある腐食耐性容器に保管し、冷涼かつ換気の良い場所に置く。水、塩基、有機物、不適合性固体による汚染を避けること。不適合な容器（反応性金属など）での保管は避ける。 - 必要に応じて新鮮な溶液を調製し、分解やガス発生を防ぐため長期間大量の溶液を保管しないこと。
緊急対応および応急処置（簡潔に） - 皮膚または眼に接触した場合：直ちに大量の水で20〜30分以上十分に洗い流し、緊急医療を受診すること。洗浄中に汚染衣服や靴は除去する。 - 吸入した場合：曝露者を新鮮な空気の場所へ移動し、呼吸困難があれば酸素を投与し、直ちに医療機関を受診する。 - 漏洩時：避難および立入禁止措置を行い、風上に位置し、水路や下水への流出を防ぐ。乾燥無害吸収材（乾燥土や砂）で小規模漏洩を取り囲んで回収し、適切な容器で処分する。漏洩物と反応・拡散する恐れがあるため水は使用しない。 - 消火活動：非可燃性だが加熱により有毒ガスを発生する。小規模火災はCO2、乾燥化学消火剤または乾燥砂を用いる。大規模火災時は水噴霧や霧状水で消火し、容器冷却は安全最大距離から行う。排水が排水口へ流出しないよう堰き止め、後処理する。
輸送および規制に関する識別子（代表例） - CAS：8007-56-5 - 欧州共同体（EC）番号：690-364-2 - 国連番号（輸送）：UN1798 - UNII：X3TT5X989E
製品固有の詳細な危険性、輸送、規制情報については、調達、使用、保管、輸送前に必ず製品安全データシート（SDS）および該当地域の法規制を参照してください。
