Come preparare una soluzione di acqua regia acida

L’acqua regia è una miscela fortemente ossidante preparata miscelando due acidi minerali concentrati forti, vale a dire l’acido cloridrico concentrato (HCl) e l’acido nitrico concentrato (HNO ₃ ). Date le caratteristiche acide e ossidanti dell’acqua regia, è in grado di dissolvere un’ampia varietà di minerali, inclusi minerali che contengono oro, platino e altri metalli nobili.

Composizione dell’acqua regia

L’acqua regia è più di una semplice miscela di due acidi forti. In questa miscela, l’acido cloridrico e l’acido nitrico reagiscono tra loro per generare alcune specie chimiche altamente reattive. Per cominciare, sebbene l’acido nitrico sia un acido forte, è anche un forte ossidante ed è in grado di ossidare l’acido cloridrico in gas di cloro e acqua, riducendosi a cloruro di nitrosile. La reazione è la seguente:

Il cloro gassoso è un gas irritante e altamente corrosivo per la sua natura fortemente ossidante. Da parte sua, il cloruro di nitrosile è una specie instabile che subisce una reazione di sproporzione (si ossida e si riduce) per produrre ossido nitrico e un’altra molecola di cloro. L’ossido nitrico può quindi reagire con l’ossigeno nell’aria per produrre biossido di azoto.

Le reazioni descritte sono presentate di seguito:

La reazione complessiva è la seguente:

Come si può vedere, la reazione richiede un rapporto stechiometrico di 3 moli di HCl per ogni 1 mole di HNO ₃ . In questo modo è in grado di generare tre moli di cloro gassoso, che può facilmente ossidare la maggior parte dei composti organici e inorganici.

Usi dell’acqua regia

L’acqua regia ha molti usi tra cui:

• Incisione di diverse superfici.
• La raffinazione di alcuni metalli nobili come l’oro e il platino.
• Raffinazione del cloro.
• Sono utilizzati anche in alcuni laboratori per la pulizia della vetreria.

Misure di sicurezza per la preparazione e la manipolazione dell’acqua regia

Le caratteristiche dell’acqua regia la rendono una miscela molto tossica e corrosiva. Per questo motivo, deve essere maneggiato con estrema cura. Alcune misure di sicurezza essenziali per la manipolazione sicura di questa sostanza sono:

• Basta preparare l’acqua regia e aprire i contenitori che la contengono all’interno di una cappa aspirante.
• Preparare solo la quantità che verrà utilizzata al momento in cui verrà utilizzata, poiché la miscela è instabile.
• Indossare sempre occhiali di sicurezza, guanti in nitrile e camice da laboratorio durante la manipolazione.
• Se verrà maneggiato al di fuori di una cappa, è preferibile utilizzare una maschera antigas per filtrare il cloro ei vari ossidi di azoto generati dalla reazione tra acido cloridrico e acido nitrico.
• In caso di contatto con la pelle neutralizzare con una soluzione di bicarbonato di sodio e lavare quanto prima con abbondante acqua.

Passaggi per preparare una soluzione acida di acqua regia

L’acido nitrico concentrato ha una concentrazione di circa 14,4 molare, mentre l’acido cloridrico concentrato ha una molarità di circa 12 molare. Poiché la reazione richiede un rapporto HCl:HNO 3 di 3:1 _, ciò implica che saranno necessari un minimo di 3,6 mL di acido cloridrico concentrato per ogni 1 mL di acido nitrico concentrato. Questo rapporto potrebbe essere leggermente aumentato a 4:1 per compensare le perdite per evaporazione di HCl nell’acido concentrato.

Con queste informazioni in mano, di seguito sono riportati i passaggi per preparare l’acqua regia in laboratorio:

Passaggio 1: determinare la quantità di ciascun acido da miscelare

Il primo passo richiede, prima di tutto, di sapere quanta acqua regia si vuole produrre. Quindi, supponendo che i volumi di entrambe le soluzioni siano additivi e che la somma di 4 mL di HCl più 1 mL di HNO ₃ dia 5 mL di acqua regia, possiamo stabilire le seguenti proporzioni per determinare la quantità di ciascun componente che dovremo occorre preparare la quantità desiderata di acqua regia:

• Per ogni 5 ml di acqua regia, sono necessari 4 ml di HCl concentrato.
• Per ogni 5 ml di acqua regia è necessario 1 ml di HNO ₃ concentrato .

Quindi, se vogliamo preparare 100 mL di acqua regia, avremo bisogno di (100 mL di acqua regia)*(4 mL HCl/ 5 mL di acqua regia) = 80 mL di HCl concentrato. I 20 ml mancanti corrispondono all’acido nitrico concentrato.

Passaggio 2: misurare le quantità di ciascun acido

Utilizzando una pipetta graduata o volumetrica, misurare prima il volume di HCl (80 mL nel nostro esempio precedente) e HNO ₃ (20 mL nello stesso esempio).

Passaggio 3: mescolare aggiungendo prima l’HCl

Una volta misurati entrambi gli acidi, si procede ad aggiungere prima la quantità di HCl in un contenitore di vetro, sia esso un matraccio tarato, una fiala o un bicchiere. Quindi, lentamente e con costante agitazione, si aggiunge l’acido nitrico.

Passaggio 4: utilizzare immediatamente e non conservare gli avanzi sigillati

L’acqua regia non è molto stabile, quindi è consigliabile utilizzarla immediatamente. Nel caso in cui avessimo dell’acqua regia avanzata quando finiamo di usarla, possiamo conservarla in un contenitore di vetro purché non sia chiuso ermeticamente. Questo perché i gas possono accumularsi e aumentare la pressione fino alla rottura del contenitore. Se invece si desidera smaltire l’acqua regia in eccesso, non gettarla mai direttamente nello scarico, ma piuttosto nel contenitore dei rifiuti acidi in laboratorio.

Riferimenti

Esercizi F&Q. (2019, 5 maggio). Molarità e normalità di un acido cloridrico commerciale – Esercizi F&Q . https://ejercicios-fyq.com/Molaridad-y-normalidad-de-un-acido-clorhidrico-comercial

Chimica.ES. (nd). Acqua_regia . https://www.quimica.es/enciclopedia/Agua_regia.html

SGS America Latina. (nd). Oro con acqua regia . https://www.sgs-latam.com/es-es/mining/analytical-services/chemical-testing/precious-metals/gold-by-aqua-regia