Agua regia
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El Agua regia (del lat. Aqua regia, Agua real) es una solución altamente corrosiva y fumante, de color amarillo, formada por la mezcla de ácido nítrico concentrado y ácido clorhídrico concentrado generalmente en la proporción de una en tres. Fue llamada de esa forma porque puede disolver aquellos llamados metales regios, reales, o metales nobles. Es utilizada en el aguafuerte y algunos procedimientos analíticos. El agua regia no es muy estable, por lo que debe ser preparada antes de ser utilizada.
Sumario
Historia
El ácido clorhídrico fue descubierto alrededor del año 800 por el alquimistapersa Jabir ibn Hayyan (Geber), por la mezcla de la sal común con vitriolo (ácido sulfúrico). La invención de Jabir que logró disolver el oro en agua regia, contribuyó al esfuerzo de los primeros alquimistas en su búsqueda de la piedra filosofal.Cuando Alemania invadió Dinamarca durante la Segunda Guerra Mundial, el químico húngaro George de Hevesy disolvió las medallas de los premios Nobel de Max von Laue y James Franck en agua regia, para así evitar que los Nazis las robaran. Colocó esta solución en una estantería de su laboratorio en el Instituto Niels Bohr. Después de la Segunda Guerra Mundial, volvió al laboratorio y precipitó el oro para sacarlo de la mezcla. El oro fue devuelto a la Real Academia de las Ciencias deSuecia y la Fundación Nobel entregó nuevas medallas a von Laue y a Franck.La necesidad técnica de un método selectivo para poder recuperar unos metales que cada vez tienen más aplicaciones técnicas (nanotecnología, catalizadores, etc.) ha encontrado una solución por la vía menos esperada: usando disolventes orgánicos.
Un equipo liderado por Wei Lin, del Instituto de Tecnología de Georgia (EE.UU.), ha descubierto una serie de mezclas de disolventes que consiguen disolver los metales nobles con altas tasas de especificidad en condiciones moderadas. El hallazgo se publica en Angewandte Chemie.El equipo de investigadores descubrió por accidente que el oro se disuelve cuando se le deja en una mezcla de cloruro de tionilo (SOCl2) y piridina (C5H5N, estructura hexagonal heterocíclica). Experimentos posteriores pusieron de manifiesto que otros compuestos orgánicos, como la style="mso-bidi-font-style:normal"N,N-dimetilformamida ((CH3)2-N-CHO, DMF), el imidazol (C3H4N2, estructura pentagonal heterocíclica) o la pirazina (C4H4N2, estructura hexagonal heterocíclica), podían conseguir efectos similares cuando se les mezcla con cloruro de tionilo. En todos los casos el oro se recupera por calcinación.La disolución selectiva de los metales nobles se consigue variando la receta y las condiciones de reacción. Así, por ejemplo una mezcla SOCl2/DMF disuelve el oro pero no el paladio ni el platino.
Si bien la selectividad conseguida es espectacular y permitiría el uso de estas mezclas en el reciclaje de los metales nobles, en términos de eficiencia/coste el agua regia orgánica no es competitiva actualmente con el agua regia tradicional. Ofrece, eso sí, una alternativa más segura (en términos de prevención de riesgos laborales) y podrían encontrarse aplicaciones más allá del reciclado, como la síntesis de nanoestructuras de metales nobles o la eliminación selectiva de nanorrecubrimientos. Con todo, el agua regia orgánica todavía está lejos de tener un uso industrial.
Propiedades
Es uno de los pocos reactivos que son capaces de disolver el oro, el platino y el resto de los metales. Fue llamada de esa forma porque puede disolver aquellos llamados metales regios, reales, o metales nobles. Es utilizada en el aguafuerte y algunos procedimientos analíticos. El agua regia no es muy estable, por lo que debe ser preparada justo antes de ser utilizada.
Aunque el agua regia disuelve dichos metales, ninguno de sus ácidos constituyentes puede hacerlo por sí solo. El ácido nítrico, es un potente oxidante, que puede disolver una cantidad minúscula (prácticamente indetectable) de oro, formando iones de oro. El ácido clorhídrico, por su parte, proporciona iones cloruro, que reaccionan con los iones de oro, sacando el oro de la disolución. Esto permite que siga oxidándose el oro, por lo que el oro acaba disolviéndose.
El agua regia es un disolvente poderoso debido al efecto combinado de los iones H+, NO3-, y Cl- en disolución. Los tres iones reaccionan con los átomos del oro, por ejemplo, para formar agua, óxido nítrico o monóxido de nitrógeno (NO) y el ion estable AuCl-4, que permanece en disolución.
Composición
Agua Regia:Una mezcla formada por tres volúmenes de HCl y por una de HNO3 se la llama “Agua Regia” por atacar al Oro y al Platino:
nítrico es concentrado, la reacción es esta:
este Cloro atómico reacciona con el Oro y elPlatino.
Equilibrio con los metales
Aunque el agua regia disuelve dichos metales y los modela de una forma indescriptible, ninguno de sus ácidos constituyentes puede hacerlo por sí solo. El ácido nítrico, es un potente oxidante, que puede disolver una cantidad minúscula (prácticamente indetectable) de oro, formando iones de oro. El ácido clorhídrico, por su parte, proporciona iones cloruro, que coordina a los iones de oro, sacando el oro de la disolución. Esto permite que siga oxidándose el oro, por lo que el oro acaba disolviéndose. El agua regia es un disolvente poderoso debido al efecto combinado de los iones H+, NO3-, y Cl- en disolución ( La oxidación se favorese por la capacidad complejante del ión Cl-2 ) . Los tres iones reaccionan con los átomos del oro, por ejemplo, para formar agua, óxido nítrico y el ion complejo estable tetracloruro aurico (AuCl4-), que permanece en disolución.
1Au(s) + 3HNO3(ac) + 4HCl(ac) ——> HAuCl4(ac)+ 3H2O(l) + 3NO2(g)2
Modos de preparación
Agua Regia (1)
Su base es el Espíritu de Nitro, o el Aqua Fortis, la que se vuelve Regia por adición de Sal Amoniaco purificada, o de sal común, de la siguiente manera:Se ponen cuatro onzas de Sal Amoniaco purificada y pulverizada en un matráz y se adiciona una libra de Aqua Fortis canónica.Se calienta en baño de arena a calor suave para que se disuelva la Sal Amoniaco.Hay que trabajar a matráz abierto, en lugar ventilado y con campana de humos pues hay abundante desprendimiento de gases.Se termina la reacción y se deja enfriar, guardando el líquido resultante en un frasco bien cerrado.
Agua Regia (2)
Ponga en una retorta media libra de sal marina o de Sal Gema en polvo. Agregar una libra de Espíritu de Nitro o de Aqua Fortis y destile a sequedad en baño de arena.Recoja el destilado y guárdelo en frasco bien cerrado.
Agua Regia (3)
Rubellus Petrinus: " A Grande Obra Alquímica "; links de esta homepage)Se pone en un matráz b alón de vidrio pirex de un litro, 250 ml de Espíritu de Nitro a calentar a 30o C, en una parilla eléctrica de temperatura controlable y en baño de arena.Se traslada el matráz con el Espíritu de Nitro precalentado a un lugar ventilado o a la campana de humos para que los vapores salgan libremente al exterior.Se le agregan poco a poco y agitando 60 g de Sal amoniaco. La reacción química puede no comenzar inmediatamente, más luego que inicie, es incontrolable, por eso el líquido no deberá ocupar más de ¼ de la capacidad en volumen del balón.Después de la reacción química y que se acaba de disolver toda la Sal Amoníaco, el agua tendrá un bello color amarillo. Dejarla enfriar y guardarla en frasco con tapón esmerilado.
Espíritu de Nitro
(Rubellus Petrinus, " A Grande Obra Alquímica "; links de esta homepage)Para prepararlo es necesario destilar en un alambique de buen vidrio pirex, o mejor aún de cerámica, en un horno a gas con temperatura controlada y en baño de arena, una mezcla de dos libras de Vitriolo de Marte o de Venus y una libra de nitro revivificado, en polvo fino.Comenzar la destilación a fuego suave, para extraer la flema, y después se aumenta la temperatura, hasta que destile el Espíritu de Nitro, lo que se advierte por el desprendimiento de vapores rutilantes color castaño que llenan completamente la cucúrbita.Luego que todo el Espíritu de Nitro ha pasado al matráz colector, se suspende el calentamiento del alambique, se deja enfriar y se retiran de la cucúrbita las heces, con una cucharilla de madera de mango duro.Repetir la misma operación a fin de conseguir un litro del Espíritu de Nitro.Rectificarlo hasta obtener un espíritu más fuerte a más de 30o Baumé.
Enlaces externos
Fuentes
- Lin, W., Zhang, R., Jang, S., Wong, C., & Hong, J. (2010). “Organic Aqua Regia”-Powerful Liquids for Dissolving Noble Metals Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.201001244
- Morcillo, Jesús (1989). Temas básicos de química (2ª edición). Alhambra Universidad. p. 405. ISBN9788420507828.
- Chang, Raymond (2002). Química General (7ª edición). Mc Graw-Hill Interamericana. p. 853. ISBN970-10-3894-0.
