Царская водка (8007-56-5) Физические и химические свойства
Царская водка
Концентрированная смесь азотной и хлористоводородной кислот, используемая в специализированных процессах растворения металлов, травления и аналитических процедурах; обладает высокой коррозионной активностью и сильными окислительными свойствами, требующими контролируемого обращения и применения коррозионно-стойкого оборудования.
| Номер CAS | 8007-56-5 |
| Класс вещества | Смесь хлористоводородной и азотной кислот (смесь неорганических кислот) |
| Типичная форма | Жёлтая дымящаяся жидкость |
| Распространённые сорта | EP |
Царская водка представляет собой неорганическую кислотную смесь, состоящую в основном из концентрированной соляной кислоты и концентрированной азотной кислоты. Функционально классифицируется как сильная кислота и мощный окислительный реагент, а не как отдельное молекулярное вещество; в составе смеси находятся несколько реакционноспособных молекулярных и ионных видов (включая такие, которые обозначаются как нитрозилхлорид и свободный хлор), которые совместно обеспечивают реакцию окислительной хлорирования, способную растворять благородные металлы. Структурно материал является нестехиометрическим и лучше всего описывается как кислотно-окислительная система, образованная смешением \(\mathrm{HCl}\) и \(\mathrm{HNO_3}\); простые молекулярные формулы (например, единая молекулярная формула) отражают агрегатный состав, а не отдельную ковалентную структуру.
Электронно царская водка объединяет протонную кислотность \(\mathrm{HCl}\) и \(\mathrm{HNO_3}\) с окислительными эквивалентами, которые обеспечивают реакции галогенирования и абстракции электронов. В результате получается сильная окислительная и высоко кислая химия: она хлорирует и окисляет металлы и органические субстраты, часто сопровождаясь образованием газообразных продуктов (хлора, нитрозилхлорида, оксидов азота) и выделением тепла. Смесь является полярной и сильно гидрофильной; растворяется в воде с выделением тепла и сопровождается выделением коррозионных, раздражающих паров. Поскольку активные окисляющие виды образуются in situ, свойства, такие как окислительная активность и склонность к дымлению, варьируют в зависимости от соотношения компонентов и температуры.
Практически царскую водку готовят непосредственно перед использованием, смешивая концентрированную \(\mathrm{HNO_3}\) с концентрированной \(\mathrm{HCl}\) в типичных объемных соотношениях около 1:3 или 1:4 (\(\mathrm{HNO_3}:\mathrm{HCl}\)). Она широко используется в случаях, когда необходима агрессивная окислительная хлористая химия — наиболее заметно для растворения золота и металлов платиновой группы, при переработке и рафинировании металлов, а также в специализированных лабораторных операциях травления и очистки — поскольку сочетание основанных на хлоре хлорирующих агентов и азотно-окислительной химии обеспечивает реакции, недоступные для каждой кислоты по отдельности. Распространённые коммерческие сорта вещества включают: EP.
Обзор и состав
Качественный состав
Царская водка представляет собой смесь концентрированной азотной кислоты и концентрированной хлористоводородной кислоты, обычно приготовленную путём объединения одной части \(\mathrm{HNO_3}\) с тремя или четырьмя частями \(\mathrm{HCl}\). Состав нестехиометричен: реакция между двумя кислотами формирует динамическое равновесие видов, включающее хлорирующие окислители, такие как нитрозилхлорид и молекулярный хлор, а также раствленные протоны и ионы хлора. Входной агрегатный состав представлен рассчитанной молекулярной формулой Cl3H4NO3 и агрегатными описателями, выведенными из смеси; они отражают объединённое количество атомов исходных кислот, а не конкретную молекулу.
Сообщённые идентификаторы и вычисленные дескрипторы, относящиеся к агрегатному составу, включают: - Молекулярная формула: Cl3H4NO3 - Молекулярная масса: 172.39 - Вычисленная строка, приближённая к IUPAC: 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
(Эти дескрипторы являются агрегатными/вычислительными представлениями для смешанной системы и должны интерпретироваться как идентификаторы на уровне смеси.)
Внешний вид и типичная форма
Царская водка обычно представляет собой дымящуюся жидкость с цветами от жёлтого, красного до золотистого в зависимости от состава и концентрации. Имеет резкий, едкий запах; пары и газы раздражают глаза и слизистые оболочки. Жидкость сильно коррозионно активна по отношению к металлам и органическим тканям. Смеси взаиморастворимы с водой, при растворении выделяется тепло, при контакте с влажным воздухом начинается выделение паров.
Химические свойства
Реактивность и коррозионное поведение
Царская водка является одновременно сильной кислотной смесью и мощным окислителем. К её реакционной характеристике относятся: - Растворение элементных металлов, включая золото и платину, через пути окислительного хлорирования; растворение происходит с образованием растворимых хлорокомплексов благородных металлов. - Окислительное поведение, способное инициировать или катализировать разложение и полимеризацию чувствительных органических соединений. - Образование коррозионно-активных и токсичных газов при реакциях или разложении (в частности нитрозилхлорида, хлора и оксидов азота). - Экзотермические реакции при разведении или взаимодействии с основаниями; растворима в воде с выделением тепла и сопровождается дымлением при контакте с воздухом.
Выборочные вычисленные/агрегатные свойства (для представления смеси): - Молекулярная масса: 172.39 - Точная масса: 170.925676 - Моноизотопная масса: 170.925676 - Топологическая полярная площадь (TPSA): 66.1 - Количество доноров водородных связей: 4 - Количество акцепторов водородных связей: 3 - Количество вращающихся связей: 0 - Количество тяжёлых атомов: 7 - Формальный заряд: 0 - Сложность: 24.8 - Количество ковалентно связанных единиц: 4
(Примечание: эти значения являются вычислительными дескрипторами для агрегатного представления и характеризуют полярность и способность к образованию водородных связей входящих кислотных компонентов.)
Совместимость и несовместимости
Царская водка активно и/или опасно реагирует с широким спектром веществ. Основные несовместимости и реакционные партнёры включают: - Сильные основания и неорганические гидроксиды — экзотермическое нейтрализующее взаимодействие с выделением тепла и образованием солей. - Цианистые соли — реакция может привести к выделению газообразного синильного водорода. - Сульфиты, нитриты, тиосульфаты, дитиониты — реакции могут порождать токсичные газы, такие как оксиды серы и синильная сероводородная смесь; - Карбонаты и гидрокарбонаты — интенсивное выделение CO2 и вспенивание. - Органические материалы (включая восстановительные органические соединения, меркаптаны, дитиокарбаматы, изоцианаты, нитрилы и многие другие) — могут подвергаться бурной окислительной реакции, полимеризации или образовывать токсичные/легковоспламеняющиеся газы. - Металлы, кроме благородных — коррозия и при контакте с реакционноспособными металлами выделение воспламеняющегося водорода; ёмкости/подложки должны обладать высокой коррозионной стойкостью. - Некоторые пожаротушащие пены и материалы могут вступать в реакцию с веществом с выделением коррозионных или токсичных газов.
Царская водка химически нестабильна со временем; реакционноспособные галогенсодержащие виды эволюционируют, и окислительная сила меняется после выдержки. Контейнеры должны быть химически устойчивы и сухие; загрязнение водой в ёмкостях или несовместимыми материалами может вызвать энергичные или опасные реакции.
Применение и безопасность
Промышленные и коммерческие области применения
Королевская водка используется в тех случаях, когда необходима агрессивная окислительно-хлорирующая химия. Типичные применения включают: - Растворение и обработку благородных металлов (золото, платиноиды) для подготовки аналитических образцов, рафинирования и восстановления металлов. - Лабораторное травление, очистку и переваривание трудноокисляемых металлических образцов перед анализом. - Специализированные очистные операции, требующие сильного окислительного удаления металлических пленок или органических веществ.
На практике вещество выбирается для задач, использующих его комбинированную кислотность и способность к окислительной хлоризации; при работе и проектировании процессов необходимо учитывать испарение, коррозионную активность и выделение газов.
Опасности и меры предосторожности
Опасности - Коррозионное действие: вызывает тяжелые ожоги кожи и повреждения глаз; коррозионно действует на металлы и многие материалы. - Токсичные пары: вдыхание испарений (хлор, нитрозилхлорид, оксиды азота) может вызвать тяжелое раздражение дыхательных путей, повреждение легких или токсический пневмонит. - Реактивность: при разведении выделяет тепло и может образовывать токсичные или воспламеняющиеся газы при реакции с несовместимыми веществами. - Не воспламеняется, но при нагревании может разлагаться с образованием коррозионных и токсичных паров; контакт коррозионных кислот с металлами может вызвать образование воспламеняющегося водорода.
Безопасное обращение и хранение (общие рекомендации) - Использовать в химическом вытяжном шкафу или эквивалентной локальной вытяжной вентиляции для контроля паров; избегать накопления паров в замкнутых пространствах. - Применять соответствующие средства индивидуальной защиты: химически стойкие перчатки, защитные очки с полным покрытием лица или лицевой щиток, кислотоупорную одежду и фартук; при чрезвычайных ситуациях или ликвидации разливов может потребоваться дыхательный аппарат автономного действия с положительным давлением (SCBA) и химозащитные костюмы. - Хранить в совместимых, коррозионностойких емкостях в прохладном, хорошо проветриваемом помещении; избегать загрязнения водой, основаниями, органическими веществами или несовместимыми твердыми веществами. Не хранить в емкостях, которые могут вступать в реакцию (например, реактивные металлы). - Готовить свежие растворы по мере необходимости; не хранить большие объемы длительное время из-за разложения и выделения газов.
Экстренное реагирование и первая помощь (кратко) - При контакте с кожей или глазами: немедленно промыть большим количеством воды в течение не менее 20–30 минут и обратиться за неотложной медицинской помощью; снять загрязненную одежду и обувь во время промывания. - При вдыхании: вывести пострадавшего на свежий воздух; при затрудненном дыхании обеспечить подачу кислорода; немедленно обратиться за медицинской помощью. - При разливе: эвакуировать и оградить зону; находиться выше по ветру и предотвращать попадание в водоемы и канализацию; использовать сухие инертные абсорбенты (сухая земля или песок) для локализации и сбора небольших разливов, помещать в подходящую тару для утилизации; избегать применения воды, которая может распространить или вступить в реакцию с пролитым веществом. - Тушение пожара: материал не воспламеняется, но при нагревании может выделять токсичные пары. Для малых пожаров использовать CO2, сухой химикат или сухой песок; для больших пожаров применять водяной спрей или туман с охлаждением емкостей с максимально безопасного расстояния. Не допускать попадания воды в стоки; создавать заградительные дамбы для последующей утилизации.
Идентификаторы для транспортировки и нормативные данные (выборочно) - CAS: 8007-56-5 - Номер Европейского сообщества (EC): 690-364-2 - Номер ООН (транспортный): UN1798 - UNII: X3TT5X989E
Для получения подробной, продукт-специфичной информации об опасностях, транспортировке и нормативных требованиях обращайтесь к Паспортам безопасности (SDS) продукта и применимым локальным нормам перед закупкой, использованием, хранением или транспортировкой.
