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
, en ook andere
edelmetalen
erin oplossen.
Het mengsel heeft bijzondere eigenschappen doordat er een bijzonder
reactieve
verbinding gevormd wordt,
nitrosylchloride
(NOCl):
Hierdoor is koningswater in staat om veel edele metalen, zoals
goud
en
platina
, te
oxideren
en in oplossing te doen gaan. De reactie met goud levert een oplossing van het
tetrachloorauraat-anion
(AuCl
4
?
).
Salpeterzuur, een sterke
oxidator
, oxideert goud in sterk zuur milieu tot Au
3+
:
Volgens de vuistregel van de
redoxreacties
,
E°
ox
? E°
red
< 0,
, zou deze oxidatie niet mogelijk zijn. Onderstaande tabel maakt een en ander duidelijk:
Reactie
|
E
o
-waarde
|
|
[1]
|
|
[2]
|
De goudionen ondergaan echter een complexeringsreactie met chloride-ionen uit zoutzuur, waarbij tetrachloorauraat ontstaat:
De vrije goudionenconcentratie is daardoor steeds erg klein, waardoor de effectieve potentiaal van goud daalt. Een tweede punt is het feit dat de E°-waarde van de salpeterzuurreactie geldt bij
standaarddruk
(ongeveer 1000 mbar) van het gevormde
stikstofdioxide
. De druk is in de praktijk veel lager, waardoor de effectieve potentiaal van de salpeterzuurreactie stijgt.
Het is noodzakelijk dat het zoutzuur en salpeterzuur in hetzelfde mengsel zitten: ze versterken elkaars effect. De deelstappen zouden afzonderlijk nooit opgaan.
De verschillende deelstappen zijn
evenwichten
. Een zeer lage concentratie Au
3+
-ionen is al voldoende om de verdere oxidatiereactie te blokkeren. Door de complexvorming wordt de effectieve Au
3+
-concentratie verlaagd tot beneden die waarbij de oxidatie van het metaal goud stopt. Er wordt opnieuw goud geoxideerd, dat vervolgens door de chloride-ionen weer gecomplexeerd wordt.
Er zijn enkele metalen die niet in koningswater oplossen:
titanium
,
zirkonium
,
niobium
,
ruthenium
,
hafnium
,
iridium
,
tantaal
en
wolfraam
. Dit komt omdat zij op hun metaaloppervlak een
passiverende laag
vormen die verdere oxidatie van het metaal verhindert.
Koningswater kan gebruikt worden als
elektrolyt
om een metalen voorwerp te
vergulden
door middel van
elektrolyse
, door aan de
anode
een plaatje goud te nemen, en aan de
kathode
het te vergulden voorwerp. Het wordt in het
laboratorium
ook ingezet om organische resten uit
laboratoriumglaswerk
te verwijderen of in de
analytische scheikunde
om slecht oplosbare componenten te
ontsluiten
. Het wordt verder door
edelsmeden
veel gebruikt.
In 1940 verborg
George de Hevesy
twee gouden
Nobelmedailles
voor de nazi's door ze op te lossen in aqua regia.
[3]
Na de oorlog liet hij het goud terug
neerslaan
en zond het naar de
Nobelstichting
, die er nieuwe medailles van liet slaan voor
Max von Laue
en
James Franck
(de originele bezitters).
Bronnen, noten en/of referenties