Kuninglik vesi
Ka: Aqua regia
Kuninglik vesi on tugevalt oksüdeeriv happesegu kontsentreeritud vesinikkloriidhappest ja lämmastikhappest (3:1), mis on ainus vedel reagent, mis suudab lahustada väärismetalle kulda ja plaatinat.
Kuninglik vesi (ladina keeles aqua regia, „kuninglik vesi") on värskelt valmistatud segu kolmest ruumalaosast kontsentreeritud vesinikkloriidhapet (HCl, 37 %) ja ühest ruumalaosast kontsentreeritud lämmastikhapet (HNO₃, 65 %). Nimi pärineb keskaja alkeemiast ja viitab sellele, et see segu suudab lahustada „metallide kuningaid" – kulda ja plaatinat –, mida ei suuda kumbki hape eraldi.
Keemiline mehhanism
Erakordne reaktsioonivõime tuleneb mõlema happe koostoimest: lämmastikhape toimib tugeva oksüdeerijana ja oksüdeerib metalli, samal ajal kui vesinikkloriidhappe kloriidioonid moodustavad stabiilseid klorokomplekse, mis viivad oksüdeeritud metalli tasakaalust välja ja soodustavad seeläbi lahustumist.
Kulla puhul on netoreaktsiooni võrrand järgmine:
Au + 4 HCl + HNO₃ → HAuCl₄ + NO↑ + 2 H₂O
Tekkiv tetrakloroaurhape(III) (HAuCl₄) on vees lahustuv ja moodustab aluse märgkeemilisele kulla ekstraheerimisele ja rafineerimisele. Plaatina reageerib analoogiliselt heksakloroplatinaadiks(IV) (H₂PtCl₆).
Oluline: Värskelt segatud kuninglik vesi laguneb tundide jooksul sisemiste redoksreaktsioonide käigus nitrosüülkloriidiks (NOCl) ja muudeks lagunemissaadusteks. Seetõttu tuleb see alati värskelt valmistada.
Millised metallid lahustuvad – ja millised mitte?
| Metall | Käitumine kuninglikus vees |
|---|---|
| Kuld (Au) | Lahustub täielikult → HAuCl₄ |
| Plaatina (Pt) | Lahustub täielikult → H₂PtCl₆ |
| Pallaadium (Pd) | Lahustub |
| Roodium (Rh) | Lahustub väga aeglaselt (alles kuumana) |
| Iriidium (Ir) | Lahustub vaevu (väga vastupidav) |
| Hõbe (Ag) | Ei lahustu – AgCl-kattekiht passiveerib |
| Volfram (W) | Ei lahustu |
| Tantaal (Ta) | Ei lahustu |
Hõbe moodustab kohe lahustumatu hõbekloriidi kaitsekihi ja on seetõttu kuningliku vee suhtes vastupidav. See on keskne erinevus happetestist lämmastikhappega, mille puhul hõbe seevastu reageerib.
Kasutusalad väärismetallitööstuses
- Eraldamine ja rafineerimine: Afineerimistehased kasutavad kuninglikku vett kullaromu, doré-kangide ja sulamite lahustamiseks. Lahustunud kuld sadestatakse seejärel redutseerijate (nt vääveldioksiidi või naatriumsulfiti) abil puhta kullana.
- Analüütika: Märgkeemias ja spektroskoopias kasutatakse kuninglikku vett maagiproovide ja teisese materjali (ringlussevõtt, elektroonikaromu) täielikuks lahustamiseks enne väärismetallisisalduse kvantitatiivset määramist.
- Ehtsuse kontroll: Kuldmüntide ja -kangide professionaalne ehtsuse kontroll kasutab kuninglikku vett üheselt mõistetava tõendina: ehtne kullaromu lahustub, alusmetallile kantud kuldamine reageerib teisiti või üldse mitte. Täienduseks pakub sulamisväärtuse arvutus kiiret arvutuslikku usutavuskontrolli.
- Katalüsaatorite ringlussevõtt: Plaatinarühma metallide taaskasutamisel autokatalüsaatoritest on kuninglik vesi standardreagent, kuna see lahustab keraamilistelt kandjatelt valikuliselt Pt, Pd ja Rh.
Ohutusjuhised
Kuninglik vesi on äärmiselt agressiivne ja tekitab segamisel mürgiseid lämmastikoksiide (NOₓ) ning jälgedena kloorgaasi. Seda tohib käidelda ainult tõmbekapis ja sobiva kaitsevarustusega (nitriilkindad, kaitseprillid, happekaitse-põll). Asjaarmastajatele ei ole selle kasutamine soovitatav; professionaalsetel afineerimistehastel on selleks vajalik taristu.
Lühidalt meelde
Kuninglik vesi on väärismetallikeemia keemiline võtmeaine: ainult see happesegu lahustab kulda ja plaatinat usaldusväärselt ning võimaldab seega nii täpset analüüsi kui ka nende väärtuslike metallide suuremahulist rafineerimist. Kes teab vanametalli hindamise alusena praegust kulla hinda või plaatina hinda, saab koos professionaalse kuningliku vee analüüsiga määrata täpselt materjali tegeliku väärtuse.