Agua regia ( / r eɪ ɡ i ə , r i dʒ i ə / ; de América , lit. "agua regia" o "agua real") es una mezcla de ácido nítrico y ácido clorhídrico , de manera óptima en un molar relación de 1: 3. [nota 2] El agua regia es un líquido humeante de color amarillo anaranjado (a veces rojo), llamado así por los alquimistas porque puede disolver los metales nobles oro y platino , aunque no todos los metales.
Nombres | |
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Nombre IUPAC clorhidrato de ácido nítrico | |
Otros nombres
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Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
HNO 3 + 3 HCl | |
Apariencia | Líquido humeante rojo, amarillo u dorado |
Densidad | 1,01–1,21 g / cm 3 |
Punto de fusion | -42 ° C (-44 ° F; 231 K) |
Punto de ebullición | 108 ° C (226 ° F; 381 K) |
Miscible | |
Presión de vapor | 21 mbar |
Peligros | |
NFPA 704 (diamante de fuego) | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Fabricación y descomposición
Al mezclar ácido clorhídrico concentrado y ácido nítrico concentrado, ocurren reacciones químicas. Estas reacciones dan como resultado los productos volátiles cloruro de nitrosilo y cloro gaseoso:
- HNO 3 + 3 HCl → NOCl + Cl 2 + 2 H 2 O
como lo demuestra la naturaleza humeante y el color amarillo característico del agua regia. A medida que los productos volátiles escapan de la solución, el agua regia pierde su potencia. El cloruro de nitrosilo puede descomponerse aún más en óxido nítrico y cloro:
- 2 NOCl → 2 NO + Cl 2
Esta disociación está limitada por el equilibrio. Por lo tanto, además del cloruro de nitrosilo y el cloro, los vapores del agua regia contienen óxido nítrico. Debido a que el óxido nítrico reacciona fácilmente con el oxígeno atmosférico , los gases producidos también contienen dióxido de nitrógeno , NO 2 :
- 2 NO + O 2 → 2 NO 2
Aplicaciones
El agua regia se utiliza principalmente para producir ácido cloroáurico , el electrolito del proceso Wohlwill para refinar oro de la más alta calidad (99,999%) .
El agua regia también se utiliza en el grabado y en procedimientos analíticos específicos . También se utiliza en algunos laboratorios para limpiar la cristalería de compuestos orgánicos y partículas metálicas. Este método es el preferido entre la mayoría sobre el baño de ácido crómico más tradicional para limpiar tubos de RMN , porque no pueden quedar trazas de cromo paramagnético que estropeen los espectros. [1] Si bien se desaconsejan los baños de ácido crómico [¿ según quién? ] debido a la alta toxicidad del cromo y el potencial de explosiones, el agua regia es en sí misma muy corrosiva y ha estado implicada en varias explosiones debido a un mal manejo. [2]
Debido a la reacción entre sus componentes que resulta en su descomposición , el agua regia pierde rápidamente su efectividad (pero sigue siendo un ácido fuerte), por lo que sus componentes generalmente solo se mezclan inmediatamente antes de su uso.
Si bien las regulaciones locales pueden variar, el agua regia se puede eliminar mediante una cuidadosa neutralización , antes de verterla en el fregadero. Si hay contaminación por metales disueltos, la solución neutralizada debe recogerse para su eliminación. [3] [4]
Química
Disolver el oro
Aqua regia disuelve el oro , aunque ninguno de los ácidos constituyentes lo hará solo. El ácido nítrico es un oxidante poderoso, que en realidad disuelve una cantidad virtualmente indetectable de oro, formando iones de oro (Au 3+ ). El ácido clorhídrico proporciona un suministro inmediato de iones de cloruro (Cl - ), que reaccionan con los iones de oro para producir aniones de tetracloroaurato (III) , también en solución. La reacción con ácido clorhídrico es una reacción de equilibrio que favorece la formación de aniones cloroaurato (AuCl 4 - ). Esto da como resultado la eliminación de iones de oro de la solución y permite que tenga lugar una mayor oxidación del oro. El oro se disuelve para convertirse en ácido cloroáurico . Además, el cloro presente en el agua regia puede disolver el oro. Las ecuaciones apropiadas son:
- Au + 3 HNO
3 + 4 HCl [AuCl
4]-
+ 3 [NO
2] + [H
3O]+
+ 2 H
2O - o
- Au + HNO
3 + 4 HCl [AuCl
4]-
+ [NO] + [H
3O]+
+ H
2O .
El ácido tetracloroáurico sólido puede aislarse evaporando el exceso de agua regia y eliminando el ácido nítrico residual calentando repetidamente con ácido clorhídrico. Ese paso reduce el ácido nítrico (ver descomposición del agua regia ). Si se desea oro elemental, se puede reducir selectivamente con dióxido de azufre , hidracina , ácido oxálico , etc. [5] La ecuación para la reducción de oro por dióxido de azufre es:
- 2 AuCl-
4(aq) + 3 SO
2(g) + 6 H
2O (l) → 2 Au (s) + 12 H+
(aq) + 3 SO2−
4(aq) + 8 Cl-
(aq) .
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Disolver el platino
Se pueden escribir ecuaciones similares para el platino . Al igual que con el oro, la reacción de oxidación se puede escribir con óxido nítrico o dióxido de nitrógeno como producto de óxido de nitrógeno:
- Pt (s) + 4 NO-
3(ac) + 8 H + (ac) → Pt 4+ (ac) + 4 NO 2 (g) + 4 H 2 O (l)
- 3Pt (s) + 4 NO-
3(ac) + 16 H + (ac) → 3Pt 4+ (ac) + 4 NO (g) + 8 H 2 O (l) .
El ión de platino oxidado luego reacciona con los iones de cloruro dando como resultado el ión de cloroplatinato:
- Pt 4+ (ac) + 6 Cl - (ac) → PtCl2−
6(aq) .
La evidencia experimental revela que la reacción del platino con el agua regia es considerablemente más compleja. Las reacciones iniciales producen una mezcla de ácido cloroplatinoso (H 2 PtCl 4 ) y cloruro nitrosoplatínico ((NO) 2 PtCl 4 ). El cloruro nitrosoplatínico es un producto sólido. Si se desea la disolución completa del platino, se deben realizar extracciones repetidas de los sólidos residuales con ácido clorhídrico concentrado:
- 2Pt (s) + 2HNO 3 (ac) + 8 HCl (ac) → (NO) 2 PtCl 4 (s) + H 2 PtCl 4 (ac) + 4 H 2 O (l)
y
- (NO) 2 PtCl 4 (s) + 2 HCl (ac) ⇌ H 2 PtCl 4 (ac) + 2 NOCl (g) .
El ácido cloroplatinoso se puede oxidar a ácido cloroplatínico saturando la solución con cloro mientras se calienta:
- H 2 PtCl 4 (ac) + Cl 2 (g) → H 2 PtCl 6 (ac) .
Disolver los sólidos de platino en agua regia fue el modo de descubrimiento de los metales más densos, el iridio y el osmio , los cuales se encuentran en el mineral de platino y no serán disueltos por el ácido, sino que se acumularán en la base del recipiente.
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Precipitando platino disuelto
Como cuestión práctica, cuando los metales del grupo del platino se purifican mediante disolución en agua regia, el oro (comúnmente asociado con los PGM) se precipita mediante el tratamiento con cloruro de hierro (II) . El platino en el filtrado, como hexacloroplatinato (IV), se convierte en hexacloroplatinato de amonio mediante la adición de cloruro de amonio . Esta sal de amonio es extremadamente insoluble y se puede filtrar. El encendido (calentamiento fuerte) lo convierte en metal platino: [6]
- 3 (NH 4 ) 2 PtCl 6 → 3 Pt + 2 N 2 + 2 NH 4 Cl + 16 HCl
El hexacloroplatinato (IV) no precipitado se reduce con zinc elemental , y un método similar es adecuado para la recuperación a pequeña escala de platino de residuos de laboratorio. [7]
Reacción con estaño
Aqua regia reacciona con el estaño para formar cloruro de estaño (IV) , que contiene estaño en su estado de oxidación más alto:
- 4 HCl + 2 HNO 3 + Sn → SnCl 4 + NO 2 + NO + 3 H 2 O
Reacción con otras sustancias.
Puede reaccionar con pirita de hierro para formar cloruro de hierro (III) :
- FeS 2 + 5 HNO 3 + 3 HCl → FeCl 3 + 2 H 2 SO 4 + 5 NO + 2 H 2 O
Historia
Aqua regia apareció por primera vez en el Deventione veritatis ("Sobre el descubrimiento de la verdad") por pseudo-Geber (después de c. 1300), quien lo produjo agregando sal amoniacal ( cloruro de amonio ) al ácido nítrico. [8] La preparación de agua regia mediante la mezcla directa de ácido clorhídrico con ácido nítrico solo fue posible después del descubrimiento, a fines del siglo XVI, del proceso mediante el cual se puede producir ácido clorhídrico libre. [9]
La tercera de las llaves de Basil Valentine (ca. 1600) muestra un dragón en primer plano y un zorro comiendo un gallo en el fondo. El gallo simboliza el oro (por su asociación con la salida del sol y la asociación del sol con el oro), y el zorro representa el agua regia. La repetición de disolver, calentar y redisolver (el gallo se come al zorro se come al gallo) conduce a la acumulación de cloro gaseoso en el matraz. El oro luego cristaliza en forma de cloruro de oro (III) , cuyos cristales rojos Basilio llama "la rosa de nuestros amos" y "la sangre del dragón rojo". [10] La reacción no se informó nuevamente en la literatura química hasta 1895. [11]
Antoine Lavoisier llamó ácido nitro-muriático aqua regia en 1789. [12]
Cuando Alemania invadió Dinamarca en la Segunda Guerra Mundial, el químico húngaro George de Hevesy disolvió los premios Nobel de oro de los físicos alemanes Max von Laue (1914) y James Franck (1925) en aqua regia para evitar que los nazis los confiscaran. El gobierno alemán había prohibido a los alemanes aceptar o quedarse con cualquier Premio Nobel después de que el activista por la paz encarcelado Carl von Ossietzky recibió el Premio Nobel de la Paz en 1935. De Hevesy colocó la solución resultante en un estante de su laboratorio en el Instituto Niels Bohr . Posteriormente fue ignorado por los nazis que pensaron que el frasco —uno de quizás cientos en las estanterías— contenía sustancias químicas comunes. Después de la guerra, De Hevesy regresó para encontrar la solución intacta y precipitó el oro del ácido. El oro fue devuelto a la Real Academia Sueca de Ciencias y a la Fundación Nobel. Volvieron a lanzar las medallas y se las entregaron de nuevo a Laue y Franck. [13] [14]
Ver también
- La solución de piraña a veces también se usa para limpiar cristalería.
Notas
- ^ La información del cuadro de información es específica para una relación molar de 1: 3 entre ácido nítrico y ácido clorhídrico .
- ^ Las concentraciones relativas de los dos ácidos en el agua difieren; los valores podrían ser 65% p / v para ácido nítrico y 35% p / v para ácido clorhídrico, es decir, larelación de masareal HNO 3 : HCl es inferior a 1: 2,
- ^ Una moneda conmemorativa soviética de platino para ser precisos.
Referencias
- ^ Hoffman, R. (10 de marzo de 2005) Cómo hacer una muestra de RMN , Universidad Hebrea . Consultado el 31 de octubre de 2006.
- ^ Asociación americana de higiene industrial , Incidentes de seguridad de laboratorio: explosiones . Consultado el 8 de septiembre de 2010.
- ^ Comité de prácticas prudentes para la manipulación, almacenamiento y eliminación de productos químicos en laboratorios, Consejo Nacional de Investigación (1995). Prácticas prudentes en el laboratorio: manipulación y eliminación de productos químicos (texto completo gratuito) . Prensa de Academias Nacionales. págs. 160-161.Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ "Aqua Regia" . Manual de seguridad de laboratorio . Universidad de Princeton.[ enlace muerto permanente ]
- ^ Renner, Hermann; Schlamp, Günther; Hollmann, Dieter; Lüschow, Hans Martin; Tews, Peter; Rothaut, Josef; Dermann, Klaus; Knödler, Alfons; et al. "Oro, aleaciones de oro y compuestos de oro". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a12_499 .
- ^ Hunt, LB; Palanca, FM (1969). "Metales de platino: una encuesta de recursos productivos para usos industriales" (PDF) . Revisión de metales de platino . 13 (4): 126-138.
- ^ Kauffman, George B .; Teter, Larry A .; Rhoda, Richard N. (1963). Recuperación de platino de residuos de laboratorio . Inorg. Synth . Síntesis inorgánica. 7 . pag. 232. doi : 10.1002 / 9780470132388.ch61 . ISBN 9780470132388.
- ^ Karpenko, Vladimír; Norris, John A. (2002). "Vitriolo en la Historia de la Química" . Chemické listy . 96 (12): 997–1005.pag. 1002. Como señalan Karpenko y Norris, la datación incierta del corpus pseudo-Geber (que probablemente fue escrito por más de un autor) hace que la datación de aqua regia sea igualmente incierta.
- ^ Multhauf, Robert P. (1966). Los orígenes de la química . Londres: Oldbourne.pag. 208, nota 29; cf. pag. 142, nota 79.
- ^ Principe, Lawrence M. (2013). Los secretos de la alquimia . Chicago: Prensa de la Universidad de Chicago. ISBN 978-0226682952. págs. 149-153.
- ^ Rose, Thomas Kirke (1895). "La disociación del cloruro de oro". Revista de la Sociedad Química . 67 : 881–904.Cf. Principe 2013 , pág. 152.
- ^ Lavoisier, Antoine (1790). Elementos de la química. en un nuevo orden sistemático, que contiene todos los descubrimientos modernos . Edimburgo: William Creech. pag. 116. ISBN 978-0486646244..
- ^ "Aventuras en la investigación de radioisótopos" , George Hevesy
- ^ Birgitta Lemmel (2006). "Las Medallas del Premio Nobel y la Medalla del Premio de Economía" . La Fundación Nobel.
enlaces externos
- ¡La química cobra vida! Agua regia
- Aqua Regia en The Periodic Table of Videos (Universidad de Nottingham)
- Demostración de la disolución de una moneda de oro en ácido (Aqua Regia)