Comment préparer une solution d’eau régale acide

L’eau régale est un mélange fortement oxydant préparé en mélangeant deux acides minéraux concentrés forts, à savoir l’acide chlorhydrique concentré (HCl) et l’acide nitrique concentré (HNO ₃ ). Compte tenu des caractéristiques acides et oxydantes de l’eau régale, elle est capable de dissoudre une grande variété de minéraux, y compris des minéraux contenant de l’or, du platine et d’autres métaux nobles.

Composition de l’eau régale

L’eau régale est plus qu’un simple mélange de deux acides forts. Dans ce mélange, l’acide chlorhydrique et l’acide nitrique réagissent l’un avec l’autre pour générer des espèces chimiques hautement réactives. Pour commencer, bien que l’acide nitrique soit un acide fort, il est également un oxydant puissant et est capable d’oxyder l’acide chlorhydrique en chlore gazeux et en eau, se réduisant en chlorure de nitrosyle. La réaction est la suivante :

Le chlore gazeux est un gaz irritant et très corrosif en raison de sa nature fortement oxydante. De son côté, le chlorure de nitrosyle est une espèce instable qui subit une réaction de dismutation (il s’oxyde et se réduit) pour produire du monoxyde d’azote et une autre molécule de chlore. L’oxyde nitrique peut alors réagir avec l’oxygène de l’air pour produire du dioxyde d’azote.

Les réactions décrites sont présentées ci-dessous :

La réaction globale est la suivante :

Comme on peut le voir, la réaction nécessite un rapport stoechiométrique de 3 moles de HCl pour 1 mole de HNO ₃ . De cette manière, il est capable de générer trois moles de chlore gazeux, qui peut facilement oxyder la plupart des composés organiques et inorganiques.

Utilisations de l’eau régale

L’eau régale a de nombreuses utilisations, notamment :

• Gravure de différentes surfaces.
• Le raffinage de certains métaux nobles comme l’or et le platine.
• Raffinage du chlore.
• Ils sont également utilisés dans certains laboratoires pour nettoyer la verrerie.

Mesures de sécurité pour la préparation et la manipulation de l’eau régale

Les caractéristiques de l’eau régale en font un mélange très toxique et corrosif. Pour cette raison, il doit être manipulé avec une extrême prudence. Certaines mesures de sécurité essentielles pour la manipulation en toute sécurité de cette substance sont les suivantes :

• Il suffit de préparer l’eau régale et d’ouvrir les récipients qui la contiennent à l’intérieur d’une hotte aspirante.
• Ne préparez que la quantité qui va être utilisée au moment où elle va être utilisée, car le mélange est instable.
• Portez toujours des lunettes de sécurité, des gants en nitrile et une blouse de laboratoire lors de la manipulation.
• S’il sera manipulé hors hotte, il est préférable d’utiliser un masque à gaz pour filtrer le chlore et les différents oxydes d’azote générés par la réaction entre les acides chlorhydrique et nitrique.
• En cas de contact avec la peau, neutraliser avec une solution de bicarbonate de sodium et laver abondamment à l’eau dès que possible.

Étapes pour préparer une solution acide d’eau régale

L’acide nitrique concentré a une concentration d’environ 14,4 molaires, tandis que l’acide chlorhydrique concentré a une molarité d’environ 12 molaires. Étant donné que la réaction nécessite un rapport HCl:HNO ₃ de 3:1 , cela implique qu’un minimum de 3,6 mL d’acide chlorhydrique concentré sera nécessaire pour chaque 1 mL d’acide nitrique concentré. Ce rapport pourrait être légèrement augmenté à 4:1 pour compenser les pertes par évaporation de HCl dans l’acide concentré.

Avec ces informations en main, voici les étapes de préparation de l’eau régale en laboratoire :

Étape 1 : déterminer les quantités de chaque acide à mélanger

La première étape nécessite, tout d’abord, de savoir quelle quantité d’eau régale vous souhaitez produire. Ensuite, en supposant que les volumes des deux solutions s’additionnent, et que la somme de 4 mL de HCl plus 1 mL de HNO ₃ donne 5 mL d’eau régale, on peut établir les proportions suivantes pour déterminer la quantité de chaque composant que l’on va besoin de préparer la quantité désirée d’eau régale:

• Pour chaque 5 ml d’eau régale, 4 ml de HCl concentré sont nécessaires.
• _{Pour chaque 5 ml d’eau régale, 1 ml de HNO 3} concentré est nécessaire .

Ainsi, si nous voulons préparer 100 mL d’eau régale, nous aurons besoin de (100 mL d’eau régale)*(4 mL HCl/ 5 mL d’eau régale) = 80 mL de HCl concentré. Les 20 mL manquants correspondent à de l’acide nitrique concentré.

Étape 2 : mesurer les quantités de chaque acide

À l’aide d’une pipette graduée ou volumétrique, mesurez d’abord le volume de HCl (80 ml dans notre exemple précédent) et de HNO ₃ (20 ml dans le même exemple).

Étape 3 : Mélanger en ajoutant d’abord le HCl

Une fois que les deux acides ont été mesurés, nous procédons d’abord à l’ajout de la quantité de HCl dans un récipient en verre, qu’il s’agisse d’une fiole jaugée, d’un flacon ou d’un bécher. Puis, lentement et sous agitation constante, l’acide nitrique est ajouté.

Étape 4 : Utilisez immédiatement et ne conservez pas les restes scellés

L’eau régale n’est pas très stable, il est donc conseillé de l’utiliser immédiatement. Dans le cas où il nous resterait de l’eau régale à la fin de son utilisation, elle peut être conservée dans un récipient en verre tant qu’elle n’est pas hermétiquement fermée. En effet, les gaz peuvent s’accumuler et augmenter la pression jusqu’à ce que le conteneur se rompe. Si vous souhaitez vous débarrasser de l’excès d’eau régale à la place, ne le jetez jamais directement dans les égouts, mais plutôt dans le conteneur de déchets acides du laboratoire.

Les références

Exercices F&Q. (2019, 5 mai). Molarité et normalité d’un acide chlorhydrique commercial – Exercices F&Q . https://ejercicios-fyq.com/Molaridad-y-normalidad-de-un-acido-clorhidrico-comercial

Chimie.ES. (sd). Agua_regia . https://www.quimica.es/enciclopedia/Agua_regia.html

SGS Amérique latine. (sd). Or à l’aide d’eau régale . https://www.sgs-latam.com/es-es/mining/analytical-services/chemical-testing/precious-metals/gold-by-aqua-regia