توسط : تیزاب سلطانی (Aqua regia) ترکیب شیمیایی قوی و پرکاربرد است. از این محلول برای تشخیص اصالت طلا، بازیافت فلزات گران‌بها و در صنایع ساخت قطعات الکترونیکی نیز استفاده می‌کنند. احتمالا در فضای مجازی دیده‌اید که برای تشخیص اصالت طلا، آن را روی سنگ محک می‌کشند و بعد روی آن تیزاب رقیق‌شده می‌ریزند. اگر طلا حل شد، یعنی تقلبی است. تیزابی که در این ویدیوها می‌بینید، همین تیزاب سلطانی است. در ادامه مطلب، درباره تیزاب سلطانی و کاربردهایش صحبت خواهیم کرد. با گلدیکا همراه باشید.
تیزاب سلطانی چیست؟
به ترکیب اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک با نسبت مولی ۱ به ۳ تیزاب سلطانی (Aqua regia) می‌گویند. این محلول یک مایع دودکننده و به رنگ زرد، نارنجی و قرمز است. مهم‌ترین ویژگی تیزاب سلطانی، قابلیت حل‌کردن فلزات نجیبی نظیر طلا، پلاتین و پالادیوم است. فلزات نجیب به فلزاتی می‌گوییم که در برابر اکسیداسیون و خوردگی مقاوم‌اند و به‌راحتی با مواد شیمیایی واکنش نمی‌دهند.
تاریخچه استفاده از تیزآب سلطانی به ۸۰۰ سال بعد از میلاد مسیح برمی‌گردد. برخی از محققان تصور می‌کنند، جابر بن حیان محلول آکوارجیا را کشف کرد. یک داستان جالب درباره تیزاب سلطانی! جورج دو هویسی، شیمی‌دان برجسته مجارستانی، برای نجات مدال‌های نوبل دو دانشمند یهودی به‌نام‌های ماکس فون لاو و جیمز فرانک از دست نازی‌ها، از تیزاب سلطانی استفاده کرد.
سال ۱۹۴۰، وقتی نازی‌ها به دانمارک حمله کردند، جورج دو هویسی نگران بود که مدال‌های طلای نوبل این دانشمندان یهودی به‌دست نازی‌ها بیفتد؛ چراکه هر گونه دارایی باارزش ممکن بود مصادره شود. او مدال‌ها را در تیزاب سلطانی حل کرد و نتیجه‌ی آن محلولی شفاف بود که به‌نظر هیچ‌کس چیز خاصی نمی‌آمد. نازی‌ها این محلول را بی‌اهمیت تلقی کرده و به آن دست نزدند. بعد از پایان جنگ، دو هویسی از این محلول دوباره طلا را استخراج کرد و مدال‌های نوبل را به حالت اولیه برگرداند. این عمل او به نمادی از مقاومت و هوش شیمیایی در برابر ظلم و جنگ تبدیل شد.
نحوه ساخت تیزاب سلطانی
ساخت تیزاب سلطانی فرمولاسیون خاصی دارد و باید به نحوۀ افزودن اسیدها و مقدار درصد آن‌ها توجه کرد. در این فرایند از اسید نیتریک با غلظت ۶۵ درصد و اسید کلریدریک با غلظت ۳۵ درصد استفاده می‌کنند. زمانی که این دو محلول با هم ترکیب شدند، طبق واکنش شیمیایی صورت‌گرفته، ترکیب نیتروزیل کلرید، گاز کلر و آب تولید می‌کند. نکته مهم در ساخت تیزاب سلطانی، توجه به مقدار ترکیب این محلول‌ها است.
به ازای هر مول اسید نیتریک باید از سه مول اسید کلریدریک استفاده کرد. فرمول ساخت تیزاب سلطانی به شرح زیر است:
HNO3 + 3HCl → NOCl + Cl2 + 2H2O
با ترکیب این محلول‌ها دود سفید و شیری رنگی را می‌بینید. ناگفته نماند که به دلیل فراربودن ترکیب، با گذشت زمان خاصیت اسیدی محلول از بین می‌رود. در نتیجه تولید تیزاب بهتر است به زمان استفاده از آن موکول شود.
واکنش تیزاب سلطانی با طلا
اگر طلا را به‌صورت مستقل با هر کدام از ترکیبات تیزاب سلطانی رقیق شده حل کنید، هیچ‌گونه واکنشی رخ نمی‌دهد و طلا به شکل قبل باقی می‌ماند. حال اگر به طلا محلول تیزاب سلطانی بیفزایید، اسید نیتریک به عنوان اکسید کننده عمل کرده و الکترون‌ها را از طلا جدا می‌کند. در حالی که اسید هیدروکلریک کاتیون‌های طلا را به شکل کلروپلاتینات (AuCl₄⁻) در می‌آورد و در نهایت، طلا در محلول حل می‌شود.
کاربرد تیزاب سلطانی
مهم‌ترین کاربرد تیزاب سلطانی استفاده از این ترکیب در صنعت طلا و جواهرسازی است. چند کاربرد این تیزاب قوی را در ادامه بخوانید:
تست اصالت طلا
یکی از کاربرد تیزاب سلطانی در صنعت طلا و جواهر، تست اصالت طلا است. اصلا به همین خاطر است که اسمش را گذاشته‌اند تیزاب سلطانی! این محلول طلا را حل کرده و بر اساس واکنش شیمیایی آن با طلا، اصالت را تعیین می‌کنند. طلا، حتی اگر خالص باشد، در برابر تیزاب سلطانی مقاومت نمی‌کند و در آن حل می‌شود. به همین خاطر برای تعیین اصالت طلا، از نوع رقیق شده این تیزاب استفاده می‌کنند. طلای خالص (24 عیار) در تیزاب سلطانی حل می‌شود و یک محلول طلایی یا زرد متمایل به نارنجی تحویل می‌دهد. اگر طلا ناخالص باشد، مثلا آلیاژ نقره یا مس داشته باشد، ممکن است ناخالصیهایش سریع‌تر حل شوند و رنگ محلول را تغییر بدهند.
استخراج فلزهای گران‌بها
در مرحله تصفیه طلا و فلزات گران‌بها، برای از بین بردن ناخالصی‌های موجود، از تیزاب سلطانی استفاده می‌کنند تیزاب سلطانی طلا را حل و ناخالصی‌ها را در خود جذب می‌کند. با افزودن رسوب‌دهنده‌های مخصوص مثل سدیم متابی‌سولفیت، می‌توان طلای حل‌شده را از محلول جدا و بازیابی کرد.
افزایش خلوص فلزها
برای تصفیه و رساندن فلزاتی مانند طلا و پلاتین به درصد خلوص بالا، از تیزاب سلطانی استفاده می‌کنند. چون تیزاب سلطانی این فلزات را حل می‌کند و سپس از طریق رسوب‌دهی و فرآیندهای تصفیه پیشرفته، خلوص آن‌ها را به ۹۹.۹ درصد می‌رساند. این میزان خلوص برای ساخت قطعات الکترونیکی حساسی اهمیت دارد که نیاز به طلا یا پلاتین خالص دارند.
بازیافت ضایعات ارزشمند
قطعات الکترونیکی و مبدل‌های کاتالیستی را می‌توان به کمک تیزاب سلطانی بازیافت کرد. این محلول فلزات گران‌بها مانند طلا را از بردهای مدارچاپی و پلاتین و پالادیوم را از مبدل‌های کاتالیستی جدا می‌کند. با بازیافت این فلزات، در هزینه تولید مجدد این قطعات صرفه‌جویی می‌کنند تا هزینه تولید نیز کمتر شود و باز هم بتوان از این فلزات ارزشمند، برای تولید استفاده کرد.
بازیابی طلا به کمک اسید تیزاب سلطانی
بازیابی طلا از تیزاب سلطانی یک فرآیند پیچیده و دقیق است که باید با دقت و در محیط‌های تخصصی انجام شود. نحوه انجام این فرآیند را در ادامه بخوانید:
- آماده‌سازی طلا: ابتدا جواهرات یا طلا را داخل ظرفی عایق و مقاوم در برابر اسید قرار می‌دهند. این ظرف را از شیشه یا پلاستیک‌های مخصوص و مقاوم می‌سازند.
- افزودن اسید هیدروکلریک (HCl): از اسید هیدروکلریک به‌عنوان حلال پایه استفاده کرده و باید طلا را در این محلول غوطه‌ور کنند.
- گرم کردن محلول: ظرف شیشه‌ای حاوی طلا و اسید هیدروکلریک را روی یک منبع حرارتی غیرمستقیم، مانند صفحه گرم‌کن، می‌گذارند. باید از تماس مستقیم ظرف با شعله خودداری کرد، زیرا ممکن است ظرف ترک بخورد یا محلول بخار سمی تولید کند.
- افزودن اسید نیتریک: هنگام گرم شدن محلول، مقداری اسید نیتریک به آن اضافه می‌کنند. افزودن این اسید سرعت واکنش‌پذیری را افزایش می‌دهد و گاز نیتروژن دی‌اکسید (NO₂) تولید می‌شود.
- انتظار برای انجام واکنش: در این مرحله صبر می‌کنند تا واکنش بین فلزات و تیزاب سلطانی کامل انجام شود. تغییر رنگ محلول می‌تواند نشانه‌ای از پیشرفت واکنش باشد. اگر قطعه‌ها به‌طور کامل حل نشدند، باید مقدار دیگری از اسید نیتریک را اضافه کرد تا زمانی که طلا کاملاً حل شود.
- خنک کردن محلول: محلول را از روی حرارت برمی‌دارند و اجازه می‌دهند که دمای آن کاهش یابد و به دمای محیط برسد.
- ته‌نشینی ناخالصی‌ها: در این مرحله، با افزودن رسوب‌دهنده‌هایی مانند سدیم متابی‌سولفیت، طلای حل‌شده ته‌نشین می‌شود.
- خنثی‌سازی اسید نیتریک اضافی: برای حذف اسید نیتریک اضافی، از مواد خنثی‌کننده مخصوص مانند کربنات سدیم استفاده می‌کنند. این مرحله مهم است! زیرا اسید نیتریک می‌تواند بر دقت و کارایی فرآیند بازیابی فلزات تأثیر منفی بگذارد.
- دفع تیزاب باقیمانده: پس از بازیابی و استخراج طلا، محلول تیزاب سلطانی باقیمانده را باید به‌درستی دفع کرد. رعایت نکات ایمنی و دستورالعمل‌های مربوط به دفع مواد شیمیایی خطرناک در این مرحله بسیار حائز اهمیت است.
خطرات تیزاب چیست؟
تیزاب سلطانی یک محلول بسیار قوی و خطرناک است. پس در زمان استفاده از محلول باید به نکات مهمی توجه داشت. تیزاب سلطانی هنگام تماس با فلزات به‌ویژه طلا، نقره و پلاتین، گازهای سمی و خورنده مانند دی‌اکسید نیتروژن (NO₂) و کلر (Cl₂) تولید می‌کند. این گازها در غلظت‌های بالا به شدت سمی بوده و مشکلات جدی برای دستگاه تنفسی ایجاد می‌کنند. استنشاق این گازها موجب سرفه‌های شدید، التهاب ریه و حتی ایجاد شرایطی مانند پنومونیت (التهاب ریه) می‌شود.
اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک موجود در این محلول هر دو اسیدهای خورنده‌اند و به سرعت به بافت بدن نفوذ می‌کنند و باعث سوختگی‌های شدید می‌شوند. برخورد این محلول با قرنیه نیز خطرناک است و احتمال از دست‌دادن بینایی را افزایش می‌دهد. برخی فلزات مانند آلومینیوم و نیکل در تماس با تیزاب سلطانی واکنش‌های شدیدی از خود نشان می‌دهند که به تولید گرما، گازهای خطرناک و حتی خطرات انفجاری منجر می‌شود. به همین دلیل باید از برخورد این محلول با فلزات و مواد واکنش‌پذیر جلوگیری کرد. اگرچه خود تیزاب سلطانی اشتعال‌پذیر نیست، اما ترکیب آن با سایر مواد اشتعال‌زا خطر آتش‌سوزی را دنبال دارد.
در این مطلب از وب‌سایت گلدیکا دربارۀ تیزاب سلطانی گفتیم. حالا خوب می‌دانید که تیزاب چیست و چه کاربردی دارد. در پایان توصیه می‌کنیم این محلول را در مجاورت مواد قابل اشتعال قرار نداده و دور از دسترس اطفال نگهداری کنید. اگر به‌واسطه شغل خود نیازمند استفاده از این محصول‌اید، حتماً جوانب ایمنی را رعایت کنید.
سوالات متداول
آیا تیزاب سلطانی طلا را حل می‌کند؟
بله. تیزاب سلطانی طلا را در خود حل می‌کند.
تیزاب سلطانی چه فلزاتی را حل می‌کند؟
این تیزاب، پالادیوم، پلاتین، طلا، نقره و دیگر فلزات نجیب را در خود حل می‌کند.
"
