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王水溶解黄金机理辨析

投稿时间:2018-10-10 21:35 投稿人:马勋涛 【字号: 访问量:

王水为什么能溶解金、铂呢?存在两种基本观点:

其一,主要认为浓盐酸与硝酸反应生成了分子氯(可能还有新生态的氯原子)以及强氧化性的NOCl。

其二,氯离子的络合作用是主要原因,它可以与硝酸氧化金形成的微量三价金离子反应生成络离子,从而降低了金的还原电位,改变了反应的平衡。

机理1是人们早期的观点,但是有人提出疑问:硝酸氧化盐酸产生氯等的氧化性如果比硝酸的氧化性强,硝酸就不能氧化氯离子了,Pt4与Au3不能形成简单水合离子,只能以络离子存在。硝酸起氧化作用,将金氧化为三价离子,盐酸的氯离子起络合作用。

一般的强酸,包括氧化性的和非氧化性的、稀的、浓的对于金都几乎没有什么影响,但是还有许多化合物能与金发生反应。如,湿氯、氯水、液溴、溴水、醇中的碘溶液、乙醚中的碘化氢、碘溶液(KI+I2)、氰化钾、氢氰酸(有氧存在)、硫化钠(有氧存在)、盐酸氯化铁溶液(需加热)等等。

氧化性强弱并非是反应的关键,如氯气在200°C与金反应,而碘在50°C与金发生反应,氧、硫、硒难与金直接化合,而碲在无氧条件下可以与金直接化合,金在自然界有碲金矿等存在。有此可见金被氧化与元素氧化性的强弱没有直接关系,而与元素的特异性有直接关系。

金的化学键应该是共价键。我们且看金原子的第一、二、三电离能:分别大约为9、20、30电子伏特左右。没有哪个元素能使得金成为Au3。因此,硝酸能将金氧化成为离子的观点不可信。那么机理二就存在致命缺陷。

70%的硝酸就是在100°C,对金几乎没有什么影响,但是加入不同比例的浓盐酸后,会发生如下反应。

1、Au+HNO3+3HCl=AuCl3+NO+2H2O

2、Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO+2H2O

3、2Au+3HNO3+9HCl=2AuCl3+3NOCl+6H2O

4、4Au+6HNO3+6HCl=2Au2O2+6NOCl+6H2O+O2

5、2Au+3MnO2+4HCl=2AuCl3+3MnCl2+2H2O

反应5式二氧化锰与浓盐酸反应生成四氯化锰分解出氯,此反应可以看到氯对金的氧化作用;反应1式说明盐酸的络合作用并没有起到决定性的作用,反应2式说明盐酸的络合作用可以加快反应的进程;反应3式说明在金的比例较小时,有氯化亚硝酰存在,它的氧化性不会比氯还强;反应4式说明在浓硝酸比例很大时,浓硝酸不能将金氧化为三价离子,只能氧化为一定形式的共价键氧化物。

从上面的分析及一系列的的反应及金元素的特性,我们可以很容易得到结论:机理2的证据不足,机理1还是很有说服力的。

人们常常有一些错误的认识,过渡元素的盐类,在溶液中可以形成复杂的络合物,其中心原子的化学键应该是共价键结构形式,而我们却往往把中心原子当作中心离子来看待,比如H[AuCl4],不存在Au3离子,AuCl3不是Au3+3Cl=AuCl3的结果,而是金原子与氯原子反应的结果,盐酸中也没有氯离子存在。不能认为会导电的溶液都有必定有离子存在。共价化合物有它特有的导电机理存在。

参考资料:

1、黄金的生产知识 徐敏时等编著

2、元素化学反应速查手册 李梦龙主编