很可能是过硫酸铵(或者过硫酸钠)和食盐的混合物。
过硫酸根离子的氧化性极强,标准电极电势2.05V(相比之下高锰酸根离子在酸性环境下的标准电极电位也只有1.51V),因此过硫酸盐氧化铜的反应在热力学上是非常有利的,但在动力学上却不利,如果没有适当的催化剂,反应速率极慢,原因是过硫酸根离子比较稳定。
因此,过硫酸根离子作为氧化剂,一般都要加入适当的催化剂,最常见的催化剂是一价银离子(Ag+),因为一价银离子容易被过硫酸根离子氧化成为有强氧化性和较高活性的二价银离子(Ag2+),然后二价银离子再作为中间氧化剂进行氧化反应,自身再被还原为一价银离子。二价铜离子也可以代替一价银离子作为催化剂,反应机理可能是类似的,可能生成了三价铜化合物作为中间氧化剂。所谓蓝色腐蚀剂就是加入了少量无水硫酸铜作为催化剂,溶解后呈淡蓝色。
用纯过硫酸铵腐蚀电路板,会出现一开始反应速率极慢,一段时间后反应速率逐渐加快的现象,原因正是腐蚀反应生成了二价铜离子,起到了自催化作用。
因此,使用过硫酸铵作为腐蚀剂,关键是要解决一开始反应速率慢的问题,加入无水硫酸铜是一个方法,但还有一个更简单的方法——加入食盐。
食盐加入反应体系中,为反应体系提供了氯离子(Cl-),氯离子能起到以下作用:
1、氯离子被过硫酸根离子氧化为有强氧化性和高反应活性的氯气,甚至原子氯,以很高的反应活性与金属迅速反应。
2、高浓度氯离子对很多金属离子的配位能力较强,二价铜离子被络合成为[CuCl4]2-离子,降低了反应后金属离子的浓度,使得金属被氧化为金属离子的反应更加正向进行。
3、氯离子能迅速穿透和破坏很多金属表面的氧化层,活化金属表面,也使得反应速率加快。例如:铝片投入冷稀硫酸中基本不发生反应,但投入冷稀盐酸或者在稀硫酸中加入一些食盐,经过一段时间的活化诱导时间后,会发生相当激烈的反应。锌粒与稀盐酸反应,比与稀硫酸反应要激烈,也是同样的原因。
上述原因1和2也是王水能溶解金、铂等贵金属的重要原因。
因此,反应后的溶液因为[Cu(H2O)4]2-和[CuCl4]2-的存在,是绿色甚至黄绿色的,为什么反应后的溶液会成为“母液”,也不难理解,因为这种溶液中已经含有Cu2+,自催化能力更强,因此反应活性更高。
另外反应后,溶液中含有较高浓度的[Cu(H2O)4]2-、[CuCl4]2-、Cl-等离子,相当于含有CuCl2,CuCl2也可以腐蚀铜,生成CuCl,但在过量Cl-存在下,CuCl也形成[CuCl2]-、[CuCl4]3-等络离子,再被空气中的氧气氧化为二价铜离子或者二价铜离子的络离子,这就是所谓吸收氧气能“再生”的原理。