4. Перед оккупацией Дании гитлеровскими войсками выдающийся физик Нильс Бор спас от конфискации свою золотую нобелевскую медаль, растворив её в «царской водке». После освобождения Европы в 1945 г. Бор выделил золото из раствора, и Нобелевский комитет отчеканил медаль заново. Напишите уравнение реакции взаимодействия золота с «царской водкой».

Решение:

«Царская водка» — это смесь концентрированных азотной (HNO₃) и соляной (HCl) кислот в объемном соотношении 1:3. Золото (Au) — благородный металл, который не растворяется в отдельных кислотах, но может быть растворено в «царской водке» благодаря совместному действию окислительных свойств азотной кислоты и комплексообразующих свойств соляной кислоты.

Уравнение реакции:

Au + 3HNO₃ (конц.) + 4HCl (конц.) → H[AuCl₄] + 3NO₂↑ + 3H₂O

Электронный баланс:

Au⁰ - 3e⁻ → Au⁺³ (восстановитель)

N⁺⁵ + e⁻ → N⁺² (окислитель)

(Умножаем второе уравнение на 3)

3N⁺⁵ + 3e⁻ → 3N⁺²

Расшифровка:

• Азотная кислота окисляет золото до степени окисления +3.
• Образующийся ион Au³⁺ затем взаимодействует с хлорид-ионами (Cl⁻) из соляной кислоты, образуя комплексный ион тетрахлороаурат(III) [AuCl₄]⁻.
• Соляная кислота в данном случае выступает и как источник хлорид-ионов для комплексообразования, и как восстановитель, помогая протекать реакции, хотя основное окисление проводит азотная кислота.

Ответ: Au + 3HNO₃ (конц.) + 4HCl (конц.) → H[AuCl₄] + 3NO₂↑ + 3H₂O