علوم

تیزآب سلطانی

royal water

شیمی سنتز

 تیزآب سلطانی (به انگلیسی: Aqua regia)‏ محلولی بسیار خورنده و دودکنندهٔ زرد یا قرمز رنگ است. این محلول از تازه‌مخلوط اسید نیتریک غلیظ و اسید هیدروکلریدریک غلیظ که معمولاً به نسبت حجمی یک به سه می‌باشند، به دست می‌آید.

این ترکیب می‌تواند فلزات نادری چون طلا و پلاتین را در خود حل کند، هرچند تانتالیوم، ایریدیوم، اسمیوم، تیتانیوم و فلزات کم‌شمار دیگری توان ایستادگی در برابر آن را دارند.

لغتنامهٔ دهخدا در سرواژهٔ «تیزآب سلطانی» آن را چنین تعریف کرده‌است^[۱]:

مخلوطی از تیزآب (اسید ازتیک) و اسید کلریدریک (جوهر نمک) که می‌تواند همه فلزات حتی طلا را در خود حل کند.

همچنین در سرواژهٔ «تیزآب» چنین آمده‌است^[۲]:

به اصطلاح کیمیا جوهر شوره و اسید نیتریک. (ناظم الاطباء). مایعی است بی رنگ و تندبو. استنشاق بخار آن خطرناک است.غالب فلزات را حل می‌کند. اگر آن را با اسید کلریدریک مخلوط کنند تیزآب سلطانی بدست آید. تندآب. جوهر شوره. اسید ازتیک اسید نیتریک. (فرهنگ فارسی معین).

سيستم عیار ابتدا در بريتانيا در سال 1300 ميلادي به منظور آسان كردن تجارت طلا ابداع شد. در ايالات متحده پائين ترين عیار مجاز براي طلا 10 است اما يك خطاي 2/1 عیار نيز مجاز است به طوري كه طلائي بعنوان 10 عیار فروخته مي شود ممكن است فقط شامل 5/9 عیار يا 6/36 در صد وزني طلا باشد. در بريتانيا اقلام ديگري كه فقط شامل 9 عیار هستند نيز فروخته مي شوند اما به هيچ عنوان كمتر بودن از اين مقدار مجاز نيست حداقل عیار در فرانسه نيز 18 است. بقيه آلياژ مي تواند انواعي از فلزات ديگر نظير مس، نيكل يا نقره باشد. تركيب آلياژ در بازار فاش نمي شود و آلياژهاي فلزي مختلف باعث رنگهاي مختلف مي شوند مثلاً در ساعتهاي جيبي كه در قرن نوزدهم در انگليس ساخته مي شد، سه رنگ مختلف از طلا ديده مي شود . فلزات استفاده شده براي ايجاد رنگهاي مختلف عبارتند از : زرد: (( طلا، مس، نقره، روي)) سفيد: (( طلا، مس، نيكل، روي)) قرمز : (( طلا، مس)) سبز: (( طلا، نقره)) آلياژي كه طلاي سبز ناميده مي شود (البته فقط اندكي سبز است) و به ندرت نيز در بازار يافت مي شود اصطلاح عمومي « آزمون اسيد» عبارتست از آزمايش كردن آلياژهاي طلا با نيتريك اسيد. آلياژي با مقدار طلاي 9 يا 10 عیار به سرعت سبز مي شود. تركيباتي با بيش از 18 عیار به وسيله مخلوطي با حجم تقريباً برابر از هيدروكلريك اسيد و نيتريك اسيد كه تيزاب سلطاني ناميده مي شود، آزمايش مي شوند. يك نقطه كوچك از آلياژ تحت تأثير اين مخلوط سريعاً رنگ زرد كمرنگ به خود مي گيرد . اما معمولاً براي جلوگيري از ضرر ناشي از تلف شدن جواهر اين آزمون با استفاده از يك سنگ محك (سنگ معيار) انجام مي گيرد سنگ معيار سنگي است سخت ، سياه و تاحدي سائيده كه شيئي مورد نظر با شدت روي آن ماليده مي شود كه با اين ترتيب يك مقدار كم از فلز توسط سطح سنگ برداشته مي شود. آزمون روي سطح سنگ انجام مي گيرد و پس از آن جواهر ماليده شده مجددا مي تواند برداشته شود. جالب است بدانيم بسياري از اصطلاحات بكار برده شده در اين آزمون ها، ناشي از بررسي هايي هستند كه در زمان معاصر انجام گرفته اند اصطلاحاتي نظير سنجش عيار، آزمون اسيد و سنگ محك. بنا به نظر شيميدانان مقدار عیار فقط حداقل درصد وزني طلا را مشخص مي كند و اشاره اي به غلظت اجزاي ديگر آلياژ نمي كند به اين معني كه يك قطعه طلاي 18 عیار داراي 0 تا 25 درصد وزني يا 0 تا 51 درصد مولي مس است مخلوطهائي كه شامل نيكل و روي هستند نيز به دليل اينكه ميانگين جرم های اتمي آنها تقريباً برابر با جرم اتمي مس است همان نسبتهاي مولي را دارند. اين پرسش را كه آيا امكان اكسيد كردن فلز در چنين آلياژهائي و توليد احتمالي يك نمك فلزي رنگي وجود دارد يا خير مي توان با توجه به پتانسيلهاي استاندارد پاسخ گفت و اين اعداد براي عناصري كه اجزاي اصلي آلياژهاي طلا را تشكيل مي دهند عباتند از :

Ag⁺+e = Ag      E   = 0 .80 V ,  Au³⁺+3 e = Au      E   = 1.42 V 

Zn²⁺+ 2e = Zn      E = - 0.76 V , Ni²⁺+2e = Ni      E  = - 0.23 V

  , Cu²⁺+2e = Cu  E  = 0.34

اين داده ها مشخص مي كنند كه چرا طلا فلز بي اثر است . پتانسيل مورد نياز براي اكسيد كردن آن نزديك به حداكثر پتانسيلي است كه در محلولهاي آبي قابل حصول است. مثلاً اتصال نيم پيلهاي:

Cu (S)     =     Cu²⁺+2e     E  = - 0.34 V  و يا Au_(S)    =     Au³⁺+3e     E = - 1.42V

با نيم پيل يك اكسيد كننده خوب نظير:

 NO₃ +4 H_3O⁺+3e    =      NO + 6H_2O        E  = 0.96 V

آشكار مي‌كند كه نيتريك اسيد نمي تواند طلا را اكسيد كند اما مس را به آساني اكسيد مي كند. اما به هر حال پيش بيني شرايطي كه يك فلز ممكن است در آن شرايط اكسيد شود، بيشتر به پتانسيل مورد نياز براي توليد يون فلزي خالص يا آب پوشيده بستگي دارد. همچنين بايد در نظر داشت كه يون فلزي براي پايداري در محلول ممكن است تشكيل كمپلكس دهد. تشكيل چنين كمپلكسي است كه مشخص مي كند چرا نيتريك اسيد اكسيد كننده و هيدروكلريك اسيد كمپلكس دهنده براي حل كردن طلا مورد نياز هستند. اين مخلوط تيزاب سلطاني ناميده مي‌شود گفتني است تيزاب سلطاني اصطلاحي است كه كيمياگران قديمي در مورد محلولهاي حل كننده فلزات بي اثر بكار مي بردند. معادله انحلال طلا در تيزاب سلطاني را مي توان به صورت زير نشان داد:

Au + 4 Cl  + NO₃ + 4H_3O⁺      =     AuCl ₄ + NO  + 6H₂ O 

با توجه با پتانسيل واكنشي_:

 AuCl ₄ + 3e = Au + 4Cl              E  = 1.00 V

انحلال‌طلا از نظرترموديناميكي در تيزاب سلطاني مطلوب است. سطح مس، نيكل ونقره تحت تاثير هواي معمولي يا هواي حاوي يونهاي سولفيد نقره مي شود. اما طلاي خالص ، حتي زماني كه تحت تاثير نيتريك اسيد غليظ با هيدروكلريك اسيد غليظ قرار بگيرد بدون تغيير باقي مي ماند. يون كلريد موجود در عرق بدن نيز مي تواند اكسايش فلزات همراه در جواهرات آلياژي را تسريع كند. اما علت اينكه اين فلزات چه در كارهاي دندانپزشكي و چه به همراه طلا در گوشواره ها و گردنبندها بكار برده مي شوند اين حقيقت است كه مخلوط طلا، نقره و مس با فلزات ديگر باعث كاهش واكنش پذيري اين مخلوطها مي شود، بطوري كه مي توان آنها را محلولهاي ايده آل تصور كرد. گرين ودوارن شاو عقيده دارد كه مي توان آنها را تركيبات بين فلزي غير استوكيومتري با ساختارهائي معين در نظر گرفت …» ، معمولاً وقتي مردم ناراحتي حساسيت زائي را نسبت به يك قطعه «طلاي واقعي» احساس مي كنند تقريباً هميشه پاي يكي از فلزات همراه در ميان است و معمولاً نيز انگشت نماترين پاي ثابت در اين نوع حساسيتها فلز نيكل است. به نظر مي رسد بعضي از افراد حساسيت شگفت آوري را نسبت به اين فلز از خود نشان مي‌دهند. اين رخداد اغلب بيدرنگ پس از سوراخ كردن گوش  آويزان كردن گوشواره اي آبكاري شده با طلا رخ مي دهد. به دليل اينكه اغلب از طلاكاري خيلي نازك روي لايه اي از نيكل استفاده مي شود، جاي تعجب نيست شخصي كه از گوشواره‌ها استفاده مي كند تحت تأثير مقادير معتنابهي از نيكل قرار گيرد. چون لايه طلا اغلب ترك مي خورد يا خراش بر مي دارد. چيزي كه جالب است اينست كه بدن تنها زماني ياد مي‌گيرد چگونه واكنش نشان دهد كه پيشتر نيز تحت تأثير اين يونها قرار گرفته باشد. سازوكار دقيق اين حساسيتها كاملاً شناخته شده نيست