Lučavka královská

Rozbalit box

Obsah boxu

Lučavka královská (latinsky aqua regia, v překladu „královská voda“) je dýmavá, vysoce korozivní směs koncentrované kyseliny dusičné (HNO₃) a kyseliny chlorovodíkové (HCl), obvykle v molárním poměru 1:3. Je jednou z mála látek schopných rozpouštět i chemicky mimořádně odolné kovy, jako jsou zlato (Au) a platina (Pt), od čehož je odvozen její historický název. Její účinnost nespočívá v extrémně nízkém pH, ale v komplexní chemické reakci, při které vznikají vysoce reaktivní částice. Kvůli své nestabilitě se musí připravovat vždy čerstvá, těsně před použitím.

📜 Historie

🏛️ Objev v islámském světě

Objev lučavky královské je připisován islámskému alchymistovi a vědci Džábiru ibn Hajjánovi (v Evropě známému jako Geber), který žil v 8. století. Ve svých spisech popsal, jak smícháním kyseliny dusičné (připravené ze zelené skalice a ledku) a kyseliny chlorovodíkové (získané ze soli) vytvořil rozpouštědlo schopné narušit i zlato. Tento objev byl pro alchymii zásadní, protože umožnil manipulovat s „králem kovů“ a stal se důležitým nástrojem v hledání kamene mudrců.

⚗️ Využití v evropské alchymii

Znalost lučavky královské se dostala do Evropy prostřednictvím latinských překladů arabských textů. Evropští alchymisté, jako například Albert Veliký, ji intenzivně studovali a používali. Schopnost rozpustit zlato byla vnímána jako klíčový krok k pochopení podstaty hmoty a k transmutaci kovů. V pozdějších staletích se stala standardní chemikálií používanou v metalurgii pro oddělování zlata od jiných kovů.

🏅 Záchrana Nobelových medailí

Jedna z nejznámějších epizod spojených s lučavkou královskou se odehrála během druhé světové války. Když Německo v roce 1940 napadlo Dánsko, v Institutu Nielse Bohra v Kodani byly uloženy zlaté Nobelovy medaile německých fyziků Maxe von Laueho a Jamese Francka. Nacistický režim zakázal Němcům přijímat Nobelovy ceny a vývoz zlata z Německa byl trestným činem.

Chemik György de Hevesy, pracující v institutu, se rozhodl medaile ukrýt. Místo toho, aby je zakopal, což považoval za riskantní, rozpustil obě medaile v lučavce královské. Výsledný oranžový roztok kyseliny chlorozlatité uložil v nenápadné lahvi na polici ve své laboratoři. Přestože Gestapo institut prohledalo, lahev s rozpuštěným zlatem unikla jejich pozornosti. Po skončení války Hevesy zlato z roztoku vysrážel a odeslal jej Švédské královské akademii věd do Stockholmu. Nobelova nadace z něj nechala znovu odlít původní medaile, které byly následně vráceny jejich majitelům.

🔬 Chemické vlastnosti a složení

🧪 Příprava a složení

Lučavka královská se připravuje smícháním koncentrované kyseliny dusičné a koncentrované kyseliny chlorovodíkové, typicky v objemovém poměru 1:3. Tento poměr odpovídá přibližně molárnímu poměru 1:3. Směs je vysoce nestabilní a krátce po smíchání začne uvolňovat plynné produkty, jako jsou chlorid nitrosylu (NOCl) a volný chlor (Cl₂), které jí dodávají charakteristickou žlutou až červenou barvu a dýmavý vzhled.

Reakce probíhající po smíchání kyselin:

HNO₃ (aq) + 3 HCl (aq) → NOCl (g) + Cl₂ (g) + 2 H₂O (l)

Právě tyto vysoce reaktivní produkty, nikoliv samotné kyseliny, jsou zodpovědné za mimořádnou oxidační schopnost lučavky. Z tohoto důvodu se musí připravovat vždy čerstvá, protože postupným rozkladem rychle ztrácí svou účinnost.

⚙️ Mechanismus rozpouštění zlata

Rozpouštění zlata v lučavce královské je dvoustupňový proces:

Oxidace zlata: Kyselina dusičná, jako silné oxidační činidlo, oxiduje atomy zlata (Au) na zlatité ionty (Au³⁺). Tato reakce by se však za normálních okolností rychle zastavila, protože koncentrace vzniklých iontů by dosáhla rovnovážného stavu.
Au (s) + 3 NO₃⁻ (aq) + 6 H⁺ (aq) ⇌ Au³⁺ (aq) + 3 NO₂ (g) + 3 H₂O (l)

Tvorba komplexní sloučeniny: Zde vstupuje do hry kyselina chlorovodíková. Ta poskytuje chloridové ionty (Cl⁻), které okamžitě reagují se vzniklými zlatitými ionty (Au³⁺) a tvoří velmi stabilní komplexní anion, [AuCl₄]⁻ (anion tetrachlorozlatitanový).
Au³⁺ (aq) + 4 Cl⁻ (aq) → [AuCl₄]⁻ (aq)

Tím, že jsou ionty zlata neustále odstraňovány z roztoku ve formě stabilního komplexu, je porušena rovnováha první reakce. Podle Le Chatelierova principu se systém snaží tento úbytek kompenzovat, a proto pokračuje v rozpouštění dalšího kovového zlata. Kombinace silného oxidačního činidla a činidla tvořícího stabilní komplex je klíčem k účinnosti lučavky královské.

⚛️ Rozpouštění platiny a dalších kovů

Podobným mechanismem rozpouští lučavka královská i platinu, i když reakce je pomalejší. Vzniká kyselina hexachloroplatičitá (H₂[PtCl₆]). Rozpouští také další ušlechtilé kovy jako palladium (Pd) a rhodium (Rh).

Některé kovy jsou však vůči lučavce královské překvapivě odolné. Patří mezi ně iridium, osmium, ruthenium, tantal a titan. Stříbro se nerozpouští, protože na jeho povrchu se vytvoří tenká, nerozpustná vrstva chloridu stříbrného (AgCl), která zabraňuje další reakci (tzv. pasivace).

🏭 Využití

💰 Metalurgie a rafinace kovů

Historicky i v současnosti je hlavním využitím lučavky královské rafinace zlata a platiny. Používá se například ve Wohlwillově procesu k získání zlata o nejvyšší čistotě (99,999 %). V tomto procesu se surové zlato (anoda) elektrolyticky rozpouští v roztoku na bázi lučavky a čisté zlato se ukládá na katodě.

🧪 Analytická chemie

V laboratořích se lučavka královská používá k rozkladu a rozpouštění vzorků hornin, rud, slitin a dalších materiálů před jejich analýzou na obsah kovů. Metody jako atomová absorpční spektrometrie (AAS) nebo hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS) vyžadují, aby byl vzorek v kapalném stavu, což lučavka královská u odolných materiálů umožňuje.

🖼️ Leptání a umění

V omezené míře se používá k leptání vzorů do kovů, zejména ve specializovaných aplikacích v mikroelektronice nebo při výrobě šperků.

🧼 Čištění laboratorního skla

Dříve se používala k odstraňování kovových zbytků a organických nečistot z laboratorního skla. Dnes se od této praxe kvůli vysoké nebezpečnosti upouští ve prospěch bezpečnějších alternativ, jako jsou roztoky hydroxidu draselného v ethanolu nebo specializované čisticí lázně.

⚠️ Bezpečnost a manipulace

Lučavka královská je extrémně nebezpečná látka a vyžaduje přísná bezpečnostní opatření.

☣️ Hlavní rizika: Je silně žíravá, způsobuje těžké poleptání kůže, očí a dýchacích cest. Její výpary, zejména chlor, chlorid nitrosylu a oxidy dusíku, jsou vysoce toxické a mohou způsobit vážné poškození plic, včetně plicního edému.
🛡️ Ochranné pomůcky a postupy: Práce s lučavkou královskou se musí provádět výhradně v dobře fungující digestoři. Je nutné používat odpovídající osobní ochranné prostředky: chemicky odolné rukavice, ochranné brýle nebo obličejový štít a laboratorní plášť.
🔥 Reaktivita a skladování: Lučavka královská se nesmí nikdy skladovat v uzavřené nádobě. Při jejím rozkladu vznikají plynné produkty, které by mohly vést k nárůstu tlaku a explozi nádoby. Musí být uchovávána odděleně od organických látek, redukčních činidel a zásad, se kterými může prudce reagovat.
🚑 První pomoc: Při zasažení kůže nebo očí je nutné okamžitě oplachovat postižené místo velkým množstvím vody po dobu nejméně 15 minut a vyhledat lékařskou pomoc. Při nadýchání je třeba postiženého přenést na čerstvý vzduch a zajistit lékařské ošetření.

🧪 Pro laiky

Představte si zlato jako velmi pevně zamčený trezor. Běžné kyseliny, jako je kyselina chlorovodíková, jsou jako klíče, které do zámku nepasují – nedokážou se zlatem nic udělat. Lučavka královská funguje jako tým dvou specialistů:

1. **Specialista na otevírání (kyselina dusičná):** Tento první "agent" je velmi silný a dokáže z trezoru (kovového zlata) vyrvat jednotlivé zlaté cihličky (atomy zlata). Problém je, že bez pomoci by jich vyrval jen pár a pak by se unavil. 2. **Specialista na odnášení (kyselina chlorovodíková):** Jakmile první agent vyrve cihličku zlata, druhý agent (jeho chloridové části) ji okamžitě popadne, zamkne ji do speciálního "kufříku" (stabilního komplexu) a odnese pryč.

Tím, že druhý specialista neustále odnáší ukradené cihličky, uvolňuje místo prvnímu, aby mohl pokračovat v práci. Tato dokonalá spolupráce jim umožňuje rozebrat celý trezor (rozpustit kus zlata), což by ani jeden z nich sám nikdy nedokázal. Proto se jí říká "královská voda" – protože dokáže zdolat i "krále kovů".

Šablona:Aktualizováno