Koningswater

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Koningswater (of aqua regia) is de triviale naam voor het 3:1-mengsel van geconcentreerd zoutzuur en geconcentreerd salpeterzuur. Het wordt zo genoemd omdat goud, "de koning der metalen", erin oplost.

Het mengsel heeft bijzondere eigenschappen doordat er een bijzonder reactief molecuul gevormd wordt, namelijk NOCl:

3 HCl (g) + 3 H₂O (l) → 3 H₃O⁺ (aq) + 3 Cl^- (aq)

HNO₃ (s) + H₂O (l) → H₃O⁺ (aq) + NO₃^- (aq)

H₃O⁺ (aq) + NO₃^- (aq) → NO^- (aq) + 3 OH^- (aq)

3 HCl (g) + 4 H₂O (l) + HNO₃ (s) → 3 H₃O⁺ (aq) + 3 OH^- (aq) + 3 Cl^- (aq) + NO^- (aq)

3 H₃O⁺ (aq) + 3 OH^- (aq) + 3 Cl^- (aq) + NO^- (aq) → 6 H₂O (l) + NOCl (aq) + 2 Cl^- (aq)

3 HCl (g) + HNO₃ (s) → NOCl (aq) + Cl₂ (aq) + 2 H₂O (l)

Hierdoor is koningswater in staat om veel edele metalen, zoals goud en platina, te oxideren en in oplossing te doen gaan. Met goud ontstaat dan het tetrachloroauraat ion AuCl₄^-.

[bewerk] Werking

$\text{Au (s)}~~\overrightarrow{\text{HNO}_3~\text{(aq)}}~~\text{Au}^{3+}~\text{(aq)} + 3\text{e}^-$

De sterke oxidator HNO₃(aq) oxideert het Au (s) tot Au³⁺(aq).

$\text{Au}^{3+}~\text{(aq)} + 4\text{Cl}^-~\text{(aq)} \rightarrow \text{AuCl}_4^-~\text{(aq)}$

Vervolgens ondergaan de goud-ionen een complexeringsreactie met Cl^- (aq), die het zoutzuur (HCl) beschikbaar stelt, ter vorming van AuCl₄^- (aq). Het is noodzakelijk dat het zoutzuur en salpeterzuur in hetzelfde mengsel zijn: ze versterken elkaars effect; de deelstappen zouden afzonderlijk nooit opgaan.

De verschillende deelstappen zijn evenwichten. Een zeer lage Au³⁺ concentratie is al voldoende om de verdere oxidatiereactie te blokkeren. Door de complexvorming wordt de effectieve Au³⁺ concentratie verlaagd tot beneden die waarbij de oxidatie van het metaal goud stopt. Er wordt opnieuw goud geoxideerd, dat vervolgens door het Cl^- weer gecomplexeerd wordt. En zo verder.

Er zijn maar weinig metalen die niet in koningswater oplossen, bijvoorbeeld ruthenium, en het is dan ook door edelsmeden een veel gebruikt reagens.

Het kan gebruikt worden om een metalen voorwerp te vergulden door middel van elektrolyse, door als de pluspool een plaatje goud te nemen, en als minpool het te vergulden voorwerp.