Cách pha chế dung dịch nước cường toan có tính axit

Nước cường toan là một hỗn hợp có tính oxi hóa mạnh được điều chế bằng cách trộn hai axit vô cơ đậm đặc là axit clohydric đậm đặc (HCl) và axit nitric đặc (HNO ₃ ). Với đặc tính axit và oxy hóa của nước cường toan, nó có khả năng hòa tan nhiều loại khoáng chất, bao gồm các khoáng chất có chứa vàng, bạch kim và các kim loại quý khác.

Thành phần của nước cường toan

Nước cường toan không chỉ là hỗn hợp của hai axit mạnh. Trong hỗn hợp này, axit clohydric và axit nitric phản ứng với nhau để tạo ra một số loại hóa chất có tính phản ứng cao. Đối với người mới bắt đầu, mặc dù axit nitric là một axit mạnh, nhưng nó cũng là một chất oxy hóa mạnh và có khả năng oxy hóa axit clohydric thành khí clo và nước, tự khử thành nitrosyl clorua. Phản ứng như sau:

Khí clo là một loại khí gây kích ứng và ăn mòn cao do tính chất oxy hóa mạnh của nó. Về phần mình, nitrosyl clorua là một loại không ổn định, trải qua phản ứng không cân xứng (nó tự oxy hóa và khử) để tạo ra oxit nitric và một phân tử clo khác. Oxit nitric sau đó có thể phản ứng với oxy trong không khí để tạo ra nitơ điôxít.

Các phản ứng được mô tả được trình bày dưới đây:

Phản ứng chung như sau:

Như chúng ta có thể thấy, phản ứng cần một tỷ lệ cân bằng hóa học là 3 mol HCl cho mỗi 1 mol HNO ₃ . Bằng cách này, nó có khả năng tạo ra ba mol khí clo, có thể dễ dàng oxy hóa hầu hết các hợp chất hữu cơ và vô cơ.

Công dụng của nước cường toan

Nước cường toan có nhiều công dụng bao gồm:

• Khắc các bề mặt khác nhau.
• Việc tinh chế một số kim loại quý như vàng và bạch kim.
• tinh chế clo.
• Chúng cũng được sử dụng trong một số phòng thí nghiệm để làm sạch đồ thủy tinh.

Các biện pháp an toàn để chuẩn bị và xử lý nước cường toan

Các đặc tính của nước cường toan làm cho nó trở thành một hỗn hợp rất độc hại và ăn mòn. Vì lý do này, nó phải được xử lý hết sức cẩn thận. Một số biện pháp an toàn thiết yếu để xử lý an toàn chất này là:

• Chỉ cần chuẩn bị nước cường toan và mở các thùng chứa nó bên trong tủ hút.
• Chỉ chuẩn bị lượng sẽ được sử dụng tại thời điểm nó sẽ được sử dụng, vì hỗn hợp không ổn định.
• Luôn đeo kính an toàn, găng tay nitrile và áo khoác phòng thí nghiệm khi xử lý.
• Nếu nó được xử lý bên ngoài tủ hút, tốt hơn là sử dụng mặt nạ phòng độc để lọc clo và các oxit nitơ khác nhau được tạo ra bởi phản ứng giữa axit clohydric và axit nitric.
• Trong trường hợp tiếp xúc với da, hãy trung hòa bằng dung dịch natri bicacbonat và rửa bằng nhiều nước càng sớm càng tốt.

Các bước pha chế dung dịch axit nước cường toan

Axit nitric đậm đặc có nồng độ khoảng 14,4 mol, trong khi axit clohydric đậm đặc có nồng độ khoảng 12 mol. Vì phản ứng cần tỷ lệ HCl:HNO ₃ là 3:1 , điều này có nghĩa là cần tối thiểu 3,6 mL axit clohydric đậm đặc cho mỗi 1 mL axit nitric đậm đặc. Tỷ lệ này có thể được tăng lên một chút đến 4:1 để bù cho sự thất thoát bay hơi HCl trong axit đậm đặc.

Với thông tin này trong tay, dưới đây là các bước chuẩn bị nước cường toan trong phòng thí nghiệm:

Bước 1: Xác định khối lượng mỗi axit cần trộn

Bước đầu tiên, trước hết, cần biết bạn muốn sản xuất bao nhiêu nước cường toan. Sau đó, giả sử rằng thể tích của cả hai dung dịch là phụ gia và tổng của 4 mL HCl cộng với 1 mL HNO ₃ tạo ra 5 mL nước cường toan, chúng ta có thể thiết lập các tỷ lệ sau để xác định lượng của từng thành phần mà chúng ta sẽ cần chuẩn bị lượng nước cường toan mong muốn:

• Cứ 5 mL nước cường toan thì cần 4 mL HCl đậm đặc.
• Cứ 5 mL nước cường toan thì cần 1 mL HNO ₃ đặc .

Như vậy, nếu chúng ta muốn chuẩn bị 100 mL nước cường toan, thì chúng ta sẽ cần (100 mL nước cường toan)*(4 mL HCl/ 5 mL nước cường toan) = 80 mL HCl đậm đặc. 20 mL còn thiếu tương ứng với axit nitric đậm đặc.

Bước 2: Đo lượng của từng axit

Sử dụng pipet chia độ hoặc pipet định mức, trước tiên hãy đo thể tích HCl (80 mL trong ví dụ trước của chúng tôi) và HNO ₃ (20 mL trong cùng một ví dụ).

Bước 3: Trộn bằng cách thêm HCl đầu tiên

Khi đã đo được cả hai loại axit, ta tiến hành cho lượng HCl vào trước vào bình thủy tinh, có thể là bình định mức, lọ hoặc cốc thủy tinh. Sau đó, từ từ và khuấy liên tục, axit nitric được thêm vào.

Bước 4: Sử dụng ngay và không bảo quản thừa

Nước cường toan không ổn định lắm, vì vậy nên sử dụng ngay. Trong trường hợp chúng ta còn dư nước cường toan khi dùng xong, có thể bảo quản trong hộp thủy tinh miễn là không bịt kín. Điều này là do khí có thể tích tụ và tạo áp suất cho đến khi bình chứa bị vỡ. Thay vào đó, nếu bạn muốn vứt bỏ nước cường toan dư thừa, đừng bao giờ vứt nó trực tiếp xuống cống mà hãy đổ vào thùng chứa chất thải có tính axit trong phòng thí nghiệm.

Người giới thiệu

Bài tập F&Q. (2019, ngày 5 tháng 5). Nồng độ mol và nồng độ chuẩn của axit clohydric thương mại – Bài tập F&Q . https://ejercicios-fyq.com/Molaridad-y-normalidad-de-un-acido-clorhidrico-comercial

Hóa học.ES. (nd). Agua_regia . https://www.quimica.es/enciclopedia/Agua_regia.html

SGS Mỹ Latinh. (nd). Vàng sử dụng nước cường toan . https://www.sgs-latam.com/es-es/mining/analytical-services/chemical-testing/precious-metals/gold-by-aqua-regia