El agua regia ( del latín , "agua regia " o "agua real") es una mezcla de ácido nítrico y ácido clorhídrico , óptimamente en una proporción molar de 1 :3. [ b] El agua regia es un líquido humeante . El agua regia recién preparada es incolora, pero se vuelve amarilla, naranja o roja en cuestión de segundos a partir de la formación de cloruro de nitrosilo y dióxido de nitrógeno . Los alquimistas la llamaron así porque puede disolver metales nobles como el oro y el platino , aunque no todos los metales.
Al mezclar ácido clorhídrico concentrado y ácido nítrico concentrado, se producen reacciones químicas que dan lugar a los productos volátiles cloruro de nitrosilo y gas cloro :
como lo demuestra la naturaleza humeante y el color amarillo característico del agua regia. A medida que los productos volátiles se escapan de la solución, el agua regia pierde su potencia. El cloruro de nitrosilo (NOCl) puede descomponerse aún más en óxido nítrico (NO) y cloro elemental ( Cl 2 ):
Esta disociación está limitada por el equilibrio. Por lo tanto, además de cloruro de nitrosilo y cloro, los vapores sobre el agua regia también contienen óxido nítrico (NO). Debido a que el óxido nítrico reacciona fácilmente con el oxígeno atmosférico , los gases producidos también contienen dióxido de nitrógeno , NO 2 (humo rojo):
El agua regia se utiliza principalmente para producir ácido cloroáurico , el electrolito en el proceso Wohlwill para refinar oro de máxima pureza (99,999%) .
El agua regia también se utiliza en el grabado y en procedimientos analíticos específicos . También se utiliza en algunos laboratorios para limpiar material de vidrio de compuestos orgánicos y partículas metálicas. Este método es el preferido por la mayoría sobre el baño de ácido crómico más tradicional para limpiar tubos de RMN , porque no pueden quedar rastros de cromo paramagnético que estropeen los espectros. [1] Si bien los baños de ácido crómico se desaconsejan debido a la alta toxicidad del cromo y el potencial de explosiones, el agua regia en sí es muy corrosiva y se ha visto implicada en varias explosiones debido a una mala manipulación. [2]
Debido a que sus componentes reaccionan rápidamente, dando lugar a su descomposición, el agua regia pierde rápidamente su eficacia (aunque sigue siendo un ácido fuerte), por lo que sus componentes normalmente sólo se mezclan inmediatamente antes de su uso.
El agua regia disuelve el oro , aunque ninguno de los ácidos constituyentes lo hará por sí solo. El ácido nítrico es un oxidante potente, que disolverá una cantidad muy pequeña de oro, formando iones de oro (III) ( 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) ( [AuCl 4 ] − ), también en solución. La reacción con ácido clorhídrico es una reacción de equilibrio que favorece la formación de aniones de tetracloroaurato (III). Esto da como resultado una eliminación de iones de oro de la solución y permite que se produzca una mayor oxidación del oro. El oro se disuelve para convertirse en ácido cloroáurico . Además, el oro puede disolverse por el cloro presente en el agua regia. Las ecuaciones apropiadas son:
o
El ácido tetracloroáurico sólido se puede aislar evaporando el exceso de agua regia y descomponiendo el ácido nítrico residual calentando repetidamente la solución con ácido clorhídrico adicional. Ese paso reduce el ácido nítrico (ver descomposición del agua regia). Si se desea oro elemental, se puede reducir selectivamente con agentes reductores como dióxido de azufre , hidrazina , ácido oxálico , etc. [3] La ecuación para la reducción del oro oxidado ( Au 3+ ) por dióxido de azufre ( SO 2 ) es la siguiente:
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:
El ion platino oxidado luego reacciona con los iones cloruro dando como resultado el ion cloroplatinato:
La evidencia experimental revela que la reacción del platino con agua regia es considerablemente más compleja. Las reacciones iniciales producen una mezcla de ácido cloroplatinoso ( H2 [ PtCl4 ] ) y cloruro nitrosoplatínico ( [NO] 2 [PtCl4 ] ) . 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:
y
El ácido cloroplatinoso se puede oxidar a ácido cloroplatínico saturando la solución con cloro molecular ( Cl 2 ) mientras se calienta:
La disolución de sólidos de platino en agua regia fue el modo de descubrimiento de los metales más densos, el iridio y el osmio , ambos encontrados en minerales de platino y que no se disuelven en agua regia, sino que se acumulan como polvo metálico insoluble (Ir, Os elementales) en el fondo del recipiente.
En la 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 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. La ignición (calentamiento fuerte) lo convierte en metal platino: [4]
El hexacloroplatinato (IV) no precipitado se reduce con zinc elemental y un método similar es adecuado para la recuperación a pequeña escala de platino a partir de residuos de laboratorio. [5]
El agua regia reacciona con el estaño para formar cloruro de estaño (IV) , que contiene estaño en su estado de oxidación más alto:
Puede reaccionar con pirita de hierro para formar cloruro de hierro (III) :
El agua regia apareció por primera vez en De inventione veritatis ("Sobre el descubrimiento de la verdad") de pseudo-Geber (después de c. 1300 ), quien la produjo añadiendo sal amónica ( cloruro de amonio ) al ácido nítrico. [6] [d] La preparación de agua regia mezclando directamente ácido clorhídrico con ácido nítrico solo se hizo posible después del descubrimiento a fines del siglo XVI del proceso por el cual se puede producir ácido clorhídrico libre. [8]
La tercera de las claves de Basilio Valentín ( c. 1600 ) muestra un dragón en primer plano y un zorro devorando un gallo en el fondo. El gallo simboliza el oro (por su asociación con el amanecer y la asociación del sol con el oro), y el zorro representa el agua regia. La disolución, el calentamiento y la redisolución repetitivos (el gallo devorando al zorro devorando al gallo) conducen a la acumulación de gas cloro en el matraz. El oro luego cristaliza en forma de cloruro de oro (III) , cuyos cristales rojos Basilio llamó "la rosa de nuestros amos" y "la sangre del dragón rojo". [9] La reacción no fue reportada nuevamente en la literatura química hasta 1895. [10]
Antoine Lavoisier llamó al agua regia ácido nitromuriático en 1789. [11]
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 agua regia para evitar que los nazis los confiscaran. El gobierno alemán había prohibido a los alemanes aceptar o conservar cualquier premio Nobel después de que el activista por la paz encarcelado Carl von Ossietzky hubiera recibido el Premio Nobel de la Paz en 1935. De Hevesy colocó la solución resultante en un estante en su laboratorio en el Instituto Niels Bohr . Posteriormente, los nazis la ignoraron y pensaron que el frasco, uno de los cientos que había en el estante, contenía sustancias químicas comunes. Después de la guerra, De Hevesy regresó y encontró 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 fundir las medallas y se las entregaron nuevamente a Laue y Franck. [12] [13]
