Air raja

Air raja[note 1]
Nama
Nama IUPAC
nitric acid hydrochloride
Nama lain
aqua regis, nitrohydrochloric acid
Penanda
Model 3D (JSmol)
3DMet {{{3DMet}}}
Nomor EC
Nomor RTECS {{{value}}}
  • [N+](=O)(O)[O-].Cl
Sifat
HNO3 + 3HCl
Penampilan cairan berasap berwarna merah, kuning atau emas
Densitas 1,01–1,21 g/cm3
Titik lebur −42 C
Titik didih 108 C
dapat campur dengan air
Tekanan uap 21 mbar
Bahaya
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
Referensi
Air raja yang baru dibuat untuk melarutkan deposit garam logam
Air raja yang baru dibuat tak berwarna, tetapi berubah menjadi jingga dalam beberapa detik. Di sini, air raja segar ditambahkan ke dalam tabung NMR untuk menghilangkan semua bahan organik renik.

Air raja (bahasa Latin: aqua regia) adalah larutan yang dibuat dari percampuran asam klorida pekat (HCl) dan asam nitrat pekat (HNO) dengan perbandingan 3:1.[1] Larutan ini bersifat sangat korosif mengeluarkan uap berwarna kuning. Hanya larutan inilah yang sanggup melarutkan raksa, timbal, emas dan platina (logam-logam yang paling mulia menurut deret Volta), oleh karena itulah disebut sebagai aqua regia atau "air raja". Karena sifatnya yang kurang stabil, maka larutan ini baru dibuat jika akan dipakai.

Aplikasi

Kegunaan utama air raja adalah untuk membuat asam kloroaurat, elektrolit dalam proses Wohlwill untuk pengolahan emas berkualitas tinggi (99.999%).

Air raja juga digunakan dalam etsa dan dalam prosedur analisis kimia. Air raja juga digunakan dalam laboratorium untuk mencuci peralatan gelas untuk senyawa organik dan partikel logam. Metode ini lebih disukai dibandingkan penangas asam kromat untuk mencuci tabung NMR, karena tidak ada residu krom yang bersifat paramagnetik yang dapat mengganggu spektrum.[2] Sementara penangas asam kromat kurang disukai karena toksisitas kromium yang tinggi dan berpotensi ledakan, air raja sangat korosif dan bertanggung jawab pada beberapa ledakan akibat salah penanganan.[3]

Oleh karena reaksi antar komponennya menyebabkan dekomposisi, air raja cepat kehilangan efektivitasnya (meski tetap asam kuat), sehingga komponen-komponennya biasanya dicampur segera sebelum digunakan.

Meskipun peraturan lokal bervariasi, air raja dapat dinetralisasi dengan hati-hati sebelum dibuang ke saluran pembuangan. Jika ada kontaminasi oleh logam terlarut, larutan hasil netralisasi harus dikumpulkan untuk dibuang.[4][5]

Kimia

Melarutkan emas

Endapan emas murni hasil proses pemurnian kimia menggunakan air raja

Air raja melarutkan emas, meski asam penyusunnya tidak dapat melakukannya jika berdiri sendiri, karena, dalam kombinasi, masing-masing asam melakukan tugas yang berbeda. Asam nitrat adalah oksidator kuat, yang melarutkan sejumlah emas yang hampir tidak terdeteksi, membentuk ion emas (Au). Asam klorida menyediakan pasokan ion klorida (Cl), yang bereaksi dengan ion emas menghasilkan anion tetrakloroaurat(III), juga dalam larutan. Reaksi dengan asam hidroklorida adalah reaksi kesetimbangan yang disertai pembentukan anion kloroaurat (AuCl). Hal ini menyebabkan pengangkatan ion emas dari larutannya dan memungkinkan terjadinya oksidasi emas lebih lanjut. Emas larut menjadi asam kloroaurat. Selain itu, emas dapat dilarutkan oleh klor bebas yang terdapat dalam air raja. Persamaan yang sesuai adalah:

Au + 3 HNO + 4 HCl [AuCl''"; + 3 [NO''"; + [H''"; + 2 H
atau
Au + HNO + 4 HCl [AuCl''"; + [NO] + [H''"; + H

Jika larutan air raja hanya mengandung emas, asam tetrakloroaurat padat dapat dibuat dengan merebus kelebihan air raja, dan menghilangkan sisa asam nitrat dengan pemanasan berulang-ulang menggunakan asam klorida. Langkah tersebut mereduksi asam nitrat (lihat dekomposisi air raja). Jika diinginkan emas elemental, ia dapat direduksi secara selektif menggunakan belerang dioksida, hidrazin, asam oksalat, dll.[6] Persamaan yang sesuai adalah, sebagai contoh:

2AuCl(aq) + 3SO(g) + 6H(l) → 2Au(s) + 12H(aq) + 3SO(aq) + 8Cl(aq)

Melarutkan platina

Persamaan serupa dapat ditulis untuk platina. Seperti emas, reaksi oksidasi dapat ditulis dengan nitrogen oksida atau nitrogen dioksida sebagai produk oksida nitrogen.

Pt(s) + 4NO(aq) + 8H+(aq) → Pt(aq) + 4NO(g) + 4H(l)
3Pt(s) + 4NO(aq) + 16H(aq) → 3Pt(aq) + 4NO(g) + 8H(l)

Ion platina yang teroksidasi kemudian bereaksi dengan ion klorida menghasilkan ion kloroplatinat.

Pt(aq) + 6Cl−(aq) → PtCl(aq)

Bukti eksperimental menunjukkan bahwa reaksi platina dengan air raja jauh lebih kompleks. Reaksi awal menghasilkan campuran asam kloroplatina(II) (H) dan nitrosoplatinat klorida ((NO)). Nitrosoplatinat klorida berupa padatan. Jika diinginkan pelarutan platina secara total, harus dilakukan ekstraksi padatan residu secara berulang dengan asam klorida pekat.

2Pt(s) + 2HNO(aq) + 8HCl(aq) → (NO)(s) + H(aq) + 4H(l)
(NO)(s) + 2HCl(aq) is in equilibrium with H(aq) + 2NOCl(g)

Asam kloroplatina(II) dapat dioksidasi menjadi asam kloroplatinat dengan cara menjenuhkan larutan dengan klorin saat pemanasan.

H(aq) + Cl(g) → H(aq)

Melarutkan platina dalam air raja adalah cara untuk mendapatkan logam yang paling padat, iridium dan osmium, keduanya ditemukan dalam bijih platina dan tidak dapat larut dalam asam, sehingga mengendap di dasar bejana.

Secara praktis, ketika logam golongan platina dimurnikan melalui pelarutan dalam air raja, emas (umumnya dikaitkan dengan PGM) diendapkan melalui perlakuan dengan besi(II) klorida. Platina dalam filtrat, seperti heksakloroplatinat(VI), diubah menjadi amonium heksakloroplatinat dengan penambahan amonium klorida. Garam amonium ini sangat tidak larut, dan bisa disaring. Pengapian (pemanasan kuat) mengubahnya menjadi logam platina:[7]

3(NH''"; → 3Pt + 2N + 2NH + 16HCl

Heksakloroplatinat(IV) yang tak mengendap direduksi dengan unsur zinc, dan metode serupa cocok untuk pemulihan platina dalam skala kecil dari residu laboratorium.[8]

Reaksi dengan timah

Air raja bereaksi dengan timah membentuk timah(IV) klorida, yang mengandung timah dalam tingkat oksidasi tertingginya:

4HCl + 2HNO + Sn → SnCl + NO + NO + 3H

Dekomposisi air raja

Reaksi kimia terjadi saat pencampuran asam klorida pekat dan asam nitrat pekat. Reaksi ini menghasilkan produk volatil nitrosil klorida dan klor yang dibuktikan dengan sifat dan karakteristik asap kuning air raja. Oleh karena produk volatil keluar dari larutan, air raja kehilangan potensinya.

HNO(aq) + 3HCl(aq) → NOCl(g) + Cl(g) + 2H(l)

Nitrosil klorida dapat terurai lebih lanjut menjadi nitrogen monoksida dan klor. Disosiasi ini adalah kesetimbangan terbatas. Oleh karena itu, selain nitrosil klorida dan klorin, asap di atas air raja mengandung nitrogen monoksida.

2NOCl(g) → 2NO(g) + Cl2(g)

Oleh karena nitrogen monoksida mudah bereaksi dengan oksigen atmosfer, gas yang dihasilkan juga mengandung nitrogen dioksida, NO.

2NO(g) + O(g) → 2NO(g)

Sejarah

Air raja pertama kali dibuat oleh Ibnu Al-Hayyan pada abad ke-8 dengan melarutkan amonium klorida ke dalam asam nitrat.

Rubah dalam Kunci Ketiga Basil Valentine merepresentasikan air raja, Musaeum Hermeticum, 1678

Air raja pertama kali muncul dalam karya ahli kimia Eropa Pseudo-Geber, yang berasal dari awal abad ke-14.[9] Kunci ketiga Basil Valentine menunjukkan naga di latar depan dan seekor rubah yang sedang memakan ayam jantan di latar belakang. Ayam jantan melambangkan emas (dari hubungannya dengan matahari terbit dan hubungan matahari dengan emas), dan rubah mewakili air raja. Pelarutan berulang, pemanasan, dan pelarutan kembali (ayam jantan yang memakan rubah memakan ayam jantan) menyebabkan penumpukan gas klor di dalam labu. Emas kemudian mengkristal dalam bentuk emas(III) klorida, yang kristal merahnya dikenal sebagai darah naga. Reaksi tersebut tidak dilaporkan dalam literatur kimia modern hingga tahun 1890.[9]

Antoine Lavoisier menyebut air raja sebagai asam nitro-muriatat pada tahun 1789.[10] Ketika Jerman menginvasi Denmark pada Perang Dunia II, kimiawan Hungaria George de Hevesy melarutkan emas Hadiah Nobel milik fisikawan Jerman Max von Laue (1914) dan James Franck (1925) dalam air raja untuk mencegah agar tidak disita Nazi. Pemerintah Jerman telah melarang warga Jerman untuk menerima atau menyimpan Hadiah Nobel apapun setelah aktivis perdamaian terpidana Carl von Ossietzky menerima Hadiah Nobel Perdamaian pada tahun 1935. De Hevesy meletakkan larutan yang dihasilkan pada sebuah rak dalam laboratoriumnya di Institut Niels Bohr. Hal itu kemudian diabaikan oleh Nazi yang menganggap botol—satu dari ratusan kemungkinan yang ada di atas rak—berisi bahan kimia umum. Setelah perang, Hevesy kembali menemukan larutannya yang tidak terganggu dan mengendapkan emas keluar dari asam. Emas itu dikembalikan ke Royal Swedish Academy of Sciences dan Yayasan Nobel. Mereka membuat ulang medali tersebut dan mempersembahkan kembali kepada Laue dan Frank.[11][12]

Lihat juga

Aqua fortis

Catatan

  1. ^ Informasi dalam infobox ini akurat jika dan hanya jika rasio molar asam nitrat terhadap asam klorida adalah 1:3.

Referensi

  1. ^ Konsentrasi relatif kedua asam dalam air berbeda, nilainya berkisar 65% b/v untuk asam nitrat dan 35% b/v untuk asam klorida — artinya, perbandingan massa aktual HNO:HCl adalah kurang dari 1:2
  2. ^ Hoffman, R. (10 March 2005) How to make an NMR sample, Hebrew University. Diakses 31 Oktober 2006.
  3. ^ American Industrial Hygiene Association, Laboratory Safety Incidents: Explosions. Diakses 8 September 2010.
  4. ^ Committee on Prudent Practices for Handling, Storage, and Disposal of Chemicals in Laboratories, National Research Council (1995). Prudent Practices in the Laboratory: Handling and Disposal of Chemicals (free fulltext). National Academies Press. hlm. 160–161. 
  5. ^ "Aqua Regia". Laboratory Safety Manual. Princeton University. [pranala nonaktif permanen]
  6. ^ Renner, Hermann; Schlamp, Günther; Hollmann, Dieter; Lüschow, Hans Martin; Tews, Peter; Rothaut, Josef; Dermann, Klaus; Knödler, Alfons; et al. (2005), "Gold, Gold Alloys, and Gold Compounds", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a12_499 
  7. ^ Hunt, L. B.; Lever, F. M. (1969). "Platinum Metals: A Survey of Productive Resources to industrial Uses" (PDF). Platinum Metals Review. 13 (4): 126–138. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2008-10-29. Diakses tanggal 2017-04-15. 
  8. ^ Kauffman, George B.; Teter, Larry A.; Rhoda, Richard N. (1963). "Recovery of Platinum from Laboratory Residues". Inorg. Synth. Inorganic Syntheses. 7: 232. doi:10.1002/9780470132388.ch61. ISBN 9780470132388. 
  9. ^ a b Principe, Lawrence M. (2012). The secrets of alchemy. Chicago: University of Chicago Press. ISBN 0226682951. 
  10. ^ Lavoisier, Antoine (1790). Elements of Chemistry, in a New Systematic Order, Containing All the Modern Discoveries. Edinburgh: William Creech. p. 116. ISBN 978-0-486-64624-4.
  11. ^ "Adventures in radioisotope research", George Hevesy
  12. ^ Birgitta Lemmel (2006). "The Nobel Prize Medals and the Medal for the Prize in Economics". The Nobel Foundation. 

Pranala luar