Металл в чем растворяется

Форум химиков

Быстрое растворение железа и его сплавов

Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение VVV_Pt » Пн ноя 14, 2011 12:22 pm

Может есть какие то проверенные методы?
Жду ответ!

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение amik » Пн ноя 14, 2011 2:26 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение avor » Пн ноя 14, 2011 2:46 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение VVV_Pt » Пн ноя 14, 2011 3:12 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение amik » Пн ноя 14, 2011 3:27 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение antabu » Пн ноя 14, 2011 4:26 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение Iskander » Пн ноя 14, 2011 6:17 pm

Горячий концентрированный раствор хлорного железа. Гораздо гуманнее и тоже весьма быстро

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение avor » Пн ноя 14, 2011 6:21 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение Droog_Andrey » Пт ноя 18, 2011 11:26 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение ИСН » Сб ноя 19, 2011 11:34 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение Hedgehog » Вс ноя 20, 2011 12:29 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение avor » Вс ноя 20, 2011 1:20 pm

Re: Быстрое растворение железа и его сплавов

Сообщение Любитель_Манниха » Сб ноя 26, 2011 11:57 pm

Источник

Металл в чем растворяется

ОТНОШЕНИЕ МЕТАЛЛОВ К КИСЛОТАМ

Образующиеся в этом процессе ионы водорода H + выполняют роль окислителя, окисляя металлы, расположенные в ряду активности левее водорода. Взаимодействие протекает по схеме:

Me + HCl соль + H ₂ ↑

Соляная кислота является слабым окислителем, поэтому металлы с переменной валентностью окисляются ей до низших положительных степеней окисления:

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl ₃ + 3 H ₂ ↑

Соляная кислота пассивирует свинец ( Pb ). Пассивация свинца обусловлена образованием на его поверхности трудно растворимого в воде хлорида свинца ( II ), который защищает металл от дальнейшего воздействия кислоты:

В промышленности получают серную кислоту очень высокой концентрации (до 98%). Следует учитывать различие окислительных свойств разбавленного раствора и концентрированной серной кислоты по отношению к металлам.

Разбавленная серная кислота

В разбавленном водном растворе серной кислоты большинство ее молекул диссоциируют:

Образующиеся ионы Н + выполняют функцию окислителя.

Как и соляная кислота, разбавленный раствор серной кислоты взаимодействует только с металлами активными и средней активности (расположенными в ряду активности до водорода).

Химическая реакция протекает по схеме:

Металлы с переменной валентностью окисляются разбавленным раствором серной кислоты до низших положительных степеней окисления:

Концентрированная серная кислота

В концентрированном растворе серной кислоты (выше 68%) большинство молекул находятся в недиссоциированном состоянии, поэтому функцию окислителя выполняет сера, находящаяся в высшей степени окисления ( S +6 ). Концентрированная H ₂ SO ₄ окисляет все металлы, стандартный электродный потенциал которых меньше потенциала окислителя – сульфат-иона SO ₄ 2- (0,36 В). В связи с этим, с концентрированной серной кислотой реагируют и некоторые малоактивные металлы.

Процесс взаимодействия металлов с концентрированной серной кислотой в большинстве случаев протекает по схеме:

Me + H ₂ SO _{4 (конц.)} соль + вода + продукт восстановления H ₂ SO ₄

Продуктами восстановления серной кислоты могут быть следующие соединения серы:

Взаимодействие металлов различной активности с концентрированной серной кислотой можно представить схемой:

Концентрированная серная кислота является сильным окислителем, поэтому при взаимодействии с ней металлов, обладающих переменной валентностью, последние окисляются до более высоких степеней окисления, чем в случае с разбавленным раствором кислоты:

Источник

УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ

ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10 КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ

УЧЕБНИКЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ

§ 8.2. Реакции на границе металл–раствор

Можно ли, опустив в морскую воду монету, соединенную с проволокой, получить после кораблекрушения электроэнергию для маленького транзисторного приемника? Почему железо ржавеет, а золото не ржавеет? Почему золото – очень дорогой металл, а железо сравнительно недорогой? Обо всем этом вы узнаете, прочитав этот раздел учебника.

Растворимость одного вещества в другом – свойство, присущее всем веществам. Растворимость может быть неограниченной и крайне малой, что зависит от термодинамических свойств растворяемого вещества и растворителя. Даже при чрезвычайно малой растворимости одного вещества в другом всегда осуществляется переход веществ через поверхность их контакта.
Любой металл растворяется в воде, однако растворимость металлов изменяется в очень широких пределах. Например, щелочные металлы бурно взаимодействуют с водой, при этом выделяется из воды водород и образуется раствор гидроксида.
Серебро практически не реагирует с водой, тем не менее процесс перехода частиц серебра в воду происходит, и получается лечебная «серебряная вода». Таким образом, одни металлы хорошо растворяются в воде, другие – крайне плохо. Ответ на вопрос, чем обусловлена различная растворимость металлов в воде, дает область химической науки – электрохимия.
Ниже мы поговорим об особой группе электрохимических реакций, протекающих на границе раздела фаз, в частности металл–вода (или раствор соли металла). Эти реакции характеризуются переносом заряда (электронов) и вещества через границу раздела фаз твердое вещество–жидкость.
Вы знаете, что металл проводит ток благодаря тому, что в его кристаллической решетке есть свободные (точнее, слабо связанные с атомами) электроны. А это означает, что в кристаллической решетке имеется некоторое количество положительно заряженных ионов металла.
Если металлическую пластинку, например медную, погрузить в воду или раствор соли меди, то из слоя металла, находящегося на границе с водой, положительно заряженные ионы Cu 2+ начнут переходить в воду (рис. 8.5). Из-за этого пластинка приобретает отрицательный заряд. Между отрицательно заряженной пластинкой и перешедшими в раствор положительно заряженными ионами возникает электростатическое притяжение, что препятствует дальнейшему переходу ионов в раствор, т.е. процесс растворения металла прекращается.

Рис. 8.5.
Образование двойного электрического слоя
на границе металл–вода (раствор)

Одновременно развивается противоположный процесс: ионы меди из раствора, подойдя к поверхности пластинки, принимают от нее электроны и, переходя в нейтральное состояние, осаждаются. Через некоторое время устанавливается состояние динамического равновесия, при котором скорость перехода ионов из металла в раствор равна скорости их осаждения на металле. На рис. 8.5 ион металла для простоты изображен негидратированным.
При контакте металла с водой или раствором соли металла жидкая и кристаллическая фазы приобретают на границе раздела противоположные заряды, в результате чего на межфазной границе образуется двойной электрический слой и возникает разность электрических потенциалов. Равновесие между металлом, жидкой фазой и двойным электрическим слоем полностью подчиняется всем положениям смещения химического равновесия. На рис. 8.5 двойной электрический слой изображен в виде двух плотных слоев электронов и катионов. В действительности каждый слой распространяется по обе стороны от места контакта металла с водой, и постепенно количество электронов и катионов в слоях понижается.
Равновесие между ионами раствора и металлом выражается уравнением

Cu 2+ (р-р) + 2е = Сu (кр.).

Cu 2+ + 2e = Cu, E = 0,34 В.

Положительное значение потенциала этой электродной реакции означает, что реакция может проходить самопроизвольно (при наличии второго электрода, поставляющего электроны), т.е. ионы меди могут переходить в металлическую медь (медь будет осаждаться на электроде).
Хотя, разумеется, знак заряда электрода не зависит от способа написания уравнения электродного процесса, при его записи в противоположном направлении знак потенциала необходимо изменить на противоположный.
Стандартный потенциал цинкового электрода равен –0,76 В:

Zn 2+ + 2e = Zn, E = –0,76 B.

Отрицательное значение электродного потенциала цинка свидетельствует о невозможности прохождения реакции по этому уравнению. Самопроизвольно проходит процесс в противоположном направлении:

Уравнение этой реакции показывает, что цинк может «растворяться» в кислотах, или, более правильно, цинк реагирует с ионами водорода и образуются ионы цинка и газообразный водород.
Если расположить стандартные электродные потенциалы металлов в порядке уменьшения их отрицательного значения и повышения положительного, т.е. в порядке возрастания их электродных потенциалов, то получится ряд стандартных электродных потенциалов (в обычных учебниках химии называемый по-старому рядом напряжений металлов или неправильно – рядом активностей металлов):

Укажите в уравнениях реакций вещества, играющие роль окислителя и восстановителя. Найдите электродный потенциал, не относящийся к стандартным условиям.
Чем более отрицателен (менее положителен) электродный потенциал, тем выше способность металла посылать ионы в раствор и тем сильнее проявляет себя металл как восстановитель. Металлический литий – самый сильный восстановитель среди металлов, а металлическое золото в данном перечне уравнений реакций – самый слабый восстановитель. (Окислители или восстановители ионы Li + и Au 3+ и какой из них сильнее?)
Все металлы, расположенные в этом списке выше водорода, т.е. имеющие отрицательное значение электродного потенциала, растворяются в растворах кислот с концентрацией ионов водорода
1 моль/л. Если электродный потенциал металла имеет положительный знак, то металл не растворяется в растворах кислот с = 1 моль/л.
Эти правила можно не запоминать, лучше запомнить общий подход (уже вам известный) к определению направления окислительно-восстановительной реакции в гальваническом элементе.
Будет ли железо растворяться в соляной кислоте? Выпишем электродные потенциалы железа и водорода (в 1М растворе кислоты, т.е. при концентрации ионов водорода 1 моль/л):

Из этих двух реакций в написанном направлении будет протекать только та, у которой большая способность отдавать электроны, т.е. большее отрицательное значение электродного потенциала. Поэтому металлическое железо будет отдавать электроны, а ионы водорода их принимать:

Источник

В чем растворяется золото: обзор химикатов, способных растворить золото

Добрый день, читатели! В этой статье вы найдете информацию об одном из самых сложных процессов в химии — растворении золота. С помощью моих советов вы сможете воссоздать тяжелейшую реакцию самостоятельно и без особых навыков!

Золото — довольно малоактивный металл. В природе чаще всего оно встречается в качестве соединений. Когда неопытный химик задается целью получить чистый драгметалл, сам собой возникает вопрос, в чем растворяется золото. Без растворения выделить его невозможно. Но найти вещество, которое вступит в сложную реакцию, — непростая задача, не зря ведь золото называют благородным металлом.

Промышленный метод

При добыче золота из так называемых золотоносных песков приходится работать со взвесью примерно одинаково мелких частиц золота и песчинок, которые нужно отделить друг от друга. Можно сделать это с помощью промывания, а можно использовать цианид натрия или калия — разницы нет. Дело в том, что золото образует растворимый комплекс с цианид-ионами, а песок не растворяется и остается как есть.

Ключевым моментом в этой реакции является наличие кислорода (того, что содержится в воздухе, достаточно): кислород окисляет золото в присутствии цианид-ионов и получается комплекс. При недостаточном количестве воздуха или сама по себе без цианида реакция не идет.

Сейчас это наиболее распространенный способ промышленного получения золота. Конечно, до получения конечного продукта еще много стадий, но нас интересует конкретно этот этап: растворы цианидов — то, в чем растворяется золото.

Амальгама

Процесс амальгамации также применяют в промышленности, только уже при работе с рудами и твердыми породами. Суть его заключается в способности ртути образовывать амальгаму — интерметаллическое соединение. Строго говоря, ртуть в этом процессе не растворяет золото: оно остается в амальгаме в твердом виде.

При амальгамации идет смачивание породы жидкой ртутью. Однако процесс «вытягивания» золота в амальгаму долгий, опасный (пары ртути ядовиты) и малоэффективный, поэтому этот метод уже редко где применяют.

Царская водка

Есть много кислот, способных разъедать живые ткани и оставлять страшные химические ожоги (вплоть до летального исхода). Однако нет такой одиночной кислоты, в какой растворяется золото. Из всех кислот подействовать на него может только знаменитая смесь — царская водка. Это азотная и соляная (хлороводородная) кислоты, взятые в соотношении 3 к 1 по объему. Замечательные свойства этого адского коктейля обусловлены тем, что кислоты берутся в очень больших концентрациях, что сильно повышает их окислительную способность.

Царская водка начинает действовать с того, что азотная кислота начинает окислять сперва соляную, и в ходе этой реакции образуется атомарный хлор — очень реакционноспособная частица. Именно она идет на атаку золота и образует с ним комплекс — золотохлористоводородную кислоту.

Это очень полезный реактив. Очень часто золото хранят в лаборатории именно в виде кристаллогидрата такой кислоты. Нам же оно служит лишь подтверждением того, что золото растворяется в царской водке.

Стоит еще раз обратить внимание на то, что окисляет металл в этой реакции не одна из двух кислот, а продукт их взаимной реакции. Так что если взять, например, одну лишь «азотку» — известную кислоту-окислитель — ничего не выйдет. Ни концентрация, ни температура не смогут сделать так, чтобы золото растворилось в азотной кислоте.

Что потребуется для процесса и за счёт чего металл растворяется?

Прежде чем приступить к непосредственной процедуре, следует знать, как растворить золото. Также необходимо заранее подготовить:

Азотную кислоту.

Многие удивляются, как так происходит, что смесь кислот растворяет царя металлов. На самом деле при соединении двух видов кислот и драгоценного металла, появляется новый продукт.

Вас может заинтересовать: Что такое «Царская водка» в химии и как ее можно приготовить самостоятельно?

Называется он тетрахлораурат водорода, или если по иному — золотохлористоводородная кислота.

Сам процесс реакции происходит следующим образом — Au + HNO3 + 4 HCl = HAuCl4 + NO + 2 H2O.

Это своеобразное уравнение дает объективно понять, что для процесса растворения 1 гр.

Драг металла потребуется не менее 5 мл реактивной жидкости. Что самое интересное, в качестве растворителя выступает не азотная кислота, а серная.

Азотная кислота в данном случае требуется лишь для того чтобы выступить в роли катализатора.

Хлорка

В отличие от кислот, в частности хлороводородной кислоты, отдельные вещества могут стать тем, в чем растворяется золото. Широко известная бытовая хлорка — раствор газообразного хлора в воде. Конечно, обычным магазинным раствором ничего не сделаешь, нужны концентрации повыше.

Хлорная вода действует следующим образом: хлор диссоциирует на соляную и на хлорноватистую кислоты. Хлорноватистая кислота под светом разлагается на кислород и соляную кислоту. В таком разложении выделяется атомарный кислород: как и атомарный хлор в реакции с царской водкой, он очень активен и окисляет золото за милую душу. В итоге опять получается комплекс золота с хлором, как и в предыдущем способе.

Пошаговая инструкция по растворению золота

Растворение металла — трудоемкий процесс. Действенный способ — использование цинка. Он применяется химиками для выделения чистейшего металла высокой пробы.

Существует множество видео, на которых наглядно показана бурная реакция с цинком.

Необходимые материалы и инструменты

Требуются следующие инструменты:

Процесс растворения

Емкость для нагрева из огнеупорного стекла или фарфора с небольшим углублением в центре необходимо избавить от влаги и нагреть на плите. В углубление емкости добавить тетраборат натрия. Золотой лом опустить в емкость и нагреть. Убедившись, что лом покраснел, посыпать его тетраборатом.

Золото начинает плавиться, а значит, необходимо добавить к нему небольшие кусочки цинка.

Полученный раствор нужно прокипятить. После остывания добавить в колбу чистую прохладную воду, чтобы промыть осадок. Взболтать колбу для оседания хлопьев желтого оттенка, осторожно слить воду и промывать до того момента, пока вода в колбе не перестанет быть мутной.

Отделить осадок от воды с помощью марли, отжать лишнюю воду и присыпать тетраборатом натрия. Завязать марлю в тугой узел, поместить в колбу и нагревать до тления марли и расплавления тетрабората. На дне колбы должен образоваться золотой ком.

Как только слиток металла затвердеет, его нужно вытащить, очистить от остатков соединения буры с окисленными металлами, прокипятив пять минут в растворе азотной и соляной кислот. Должен получиться гладкий и блестящий золотой слиток.

Другие галогены

Кроме хлора, золото также неплохо окисляют и другие элементы седьмой группы таблицы Менделеева. В полной мере сказать о них: «то, в чем растворяется золото» — трудно.

С фтором золото может реагировать по-разному: при прямом синтезе (с температурой 300-400°С) образуется фторид золота III, который в воде немедленно гидролизуется. Он настолько неустойчив, что разлагается даже при воздействии плавиковой (фтороводородной) кислоты, хотя среди фторид-ионов ему должно быть комфортно.

Также действием сильнейших окислителей: фторидов благородных газов (криптона, ксенона) можно получить и фторид золота V. Такой фторид вообще взрывается при контакте с водой.

С бромом дела обстоят несколько проще. Бром в обычных условиях — жидкость, и золото неплохо рассеивается в его растворах, образуя растворимый бромид золота III.

С йодом золото также реагирует при нагревании (до 400°С), образуя йодид золота I (такая степень окисления объясняется меньшей активностью йода по сравнению с другими галогенами).

Таким образом, золото, несомненно, реагирует с галогенами, однако растворяется ли золото в них — спорное утверждение.

Раствор Люголя

На самом деле, йод (обычный йод I2) в воде нерастворим. А растворим его комплекс с йодидом калия. Это соединение называется раствором Люголя — и он умеет растворять золото. Между прочим, им же часто смазывают горло болеющим ангиной, так что не все так однозначно.

Эта реакция также идет через образование комплексов. Золото образует с йодом комплексные анионы. Используется, как правило, для травления золота — процесс, при котором взаимодействие идет только с поверхностью металла. Раствор Люголя удобен в этом случае, потому что в отличие от царской водки и цианидов, реакция идет заметно медленнее (и реактивы доступнее).

Как по шагам растворить золотое изделие?

Первым делом, если в качестве материала выступает лом драг металла, либо изделия с примесями, следует провести очистку посредством феромагнитного вмешательства.

Далее процесс продолжается в виде обработки чистой азотной, либо других кислот. Только после этого можно приступать к непосредственному растворению.

Начинать следует с точных замеров пропорций. То есть, если в потенциальном материале масса равняется 1 грамму, следует приготовить 3.75 миллилитров концентрированной соляной кислоты, после чего все смешать в таре.

Практически сразу после смешивания должны наступить растворяемые процессы. Как только реакция завершится, раствор сливается и повторяется как в первом случае.

После добавления 2 порции соляной кислоты, колбу необходимо подвергнуть нагреву. В процессе нагрева не спеша вносится следующая составляющая в виде азотной кислоты.

Если изначальное соотношение кислот равняется 3 к 1, то на 1 грамм металла понадобится 1.25 мл азотной кислоты и ни в коем случае не больше, так как в следующем этапе ее будет сложно выделить.

В течение короткого времени драгоценный металл полностью растворится, но следует заметить, под определением полностью имеется ввиду исключительно золотая составляющая. Другие составляющие, например, серебряные имеют свойство пассивироваться.

Как только весь процесс подошел к стадии завершения, следует выждать 20-30 минут, поддерживая температуру нагрева на прежнем уровне.

Одно маленькое, но важное замечание! Мало знать в чём растворяют золото, необходимо следовать чётким рекомендациям и обязательно соблюдать технику безопасности.

Ни в коем случае при нагреве не следует допускать процесса кипения. Если это произойдет, драг металл начнет выпадать в осадок раньше времени, а это значительно осложнит дальнейший этап осаждения аурума в чистом виде.

Вас может заинтересовать: Можно ли примагнитить золото?

Бонус

Говоря о том, что одиночные кислоты — это то, в чем золото не растворяется, мы немного соврали — на самом деле такие кислоты есть.

Хлорная кислота — одна из самых сильных кислот. Ее окислительные свойства чрезвычайно высоки. В разбавленном растворе они проявляются плохо, однако в больших концентрациях творят чудеса. При реакции образуется ее соль перхлорат золота — желтый и неустойчивый.

Из кислот, в каких растворяется золото, есть еще горячая концентрированная селеновая кислота. В результате также образуется соль — селенат золота красно-желтого цвета.

Фильтрование раствора

Теперь настало время отфильтровать раствор. Пока фильтр можно использовать достаточно грубый, а более тонкая очистка произойдет позже.

Полученный в результате осадок

Следует понимать, что сама по себе царская водка — вещество достаточно неустойчивое: соляная и азотная кислоты вступают в реакцию между собой. Изначально прозрачная, она вскоре окрашивается в оранжево-буроватый оттенок оксидов азота, а потом и вовсе теряет окислительные свойства. При этом происходят следующие реакции:

HNO3 + 3 HCl = 2Cl + NOCl + 2H2O

Кроме того, обе кислоты просто испаряются. В связи с этим, целесообразно на этой стадии выдержать раствор около суток, так как это облегчит дальнейший процесс выпаривания азотной кислоты.

При выпаривании следует добавить к раствору небольшое количество серной кислоты, не более 50 мл на литр. Это поможет осадить остаточные количества свинца и хлорида серебра (который, хоть и малорастворим, в небольших количествах в растворе может присутствовать). Кроме того, и процесс выпаривания пойдет быстрее.

Нагревание производится медленно и осторожно. Раствор упаривается до консистенции сиропа (не более!). До кипения доводить нельзя, так как в этом случае нельзя исключать выпадения золота в виде металлического осадка уже на этой стадии.

После добавляем к раствору соляную кислоту до исходного объема и снова упариваем до сиропообразного состояния. Процесс повторяется трижды. Следом за этим жидкость разбавляется в 2 раза холодной водой и оставляется в холоде на сутки. При этом остатки хлорида серебра должны выпасть в осадок: он растворяется только в концентрированной соляной кислоте, и тем лучше, чем выше температура. Соответственно, при падении концентрации и температуры AgCl осаждается. Вот теперь проводится фильтрование «по полной программе»: никакой мути в растворе остаться не должно.

Источник