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¿Qué es el agua regia?
El agua regia es una mezcla fuertemente oxidante preparada mezclando dos ácidos minerales fuertes concentrados, a saber, ácido clorhídrico concentrado (HCl) y ácido nítrico concentrado(HNO3). Dadas las características ácidas y oxidantes del agua regia, esta es capaz de disolver una gran variedad de minerales, incluyendo minerales que contienen oro, platino y otros metales nobles.
Composición del agua regia
El agua regia es más que una simple mezcla de dos ácidos fuertes. En esta mezcla, el ácido clorhídrico y nítrico reaccionan entre sí para generar algunas especies químicas muy reactivas. Para empezar, a pesar de que el ácido nítrico es un ácido fuerte, también es un oxidante fuerte, y es capaz de oxidar el ácido clorhídrico a cloro gaseoso y agua, reduciéndose a cloruro de nitrosilo. La reacción es la siguiente:
El cloro gaseoso es un gas irritante y altamente corrosivo debido a su carácter fuertemente oxidante. Por su parte, el cloruro de nitrosilo es una especie inestable que sufre una reacción de desproporción (se oxida y reduce a sí mismo) para producir óxido nítrico y otra molécula de cloro. El óxido nítrico luego puede reaccionar con el oxígeno del aire para producir dióxido de nitrógeno.
Las reacciones descritas se presentan a continuación:
La reacción global es la siguiente:
Como podemos observar, la reacción requiere una proporción estequiométrica de 3 moles de HCl por cada 1 mol de HNO3. De esta manera, es capaz de generar tres moles de cloro gaseoso, el cual puede fácilmente oxidar a la mayoría de los compuestos tanto orgánicos como inorgánicos.
Usos del agua regia
El agua regia tiene muchos usos entre los que se encuentran:
- El grabado de distintas superficies.
- La refinación de algunos metales nobles como el oro y el platino.
- La refinación de cloro.
- También se utilizan en algunos laboratorios para la limpieza de material de vidrio.
Medidas de seguridad para la preparación y manipulación del agua regia
Las características del agua regia la convierten en una mezcla muy tóxica y corrosiva. Por esta razón, debe manejarse con extremo cuidado. Algunas medidas de seguridad esenciales para el manejo seguro de esta sustancia son:
- Solo preparar el agua regia y abrir recipientes que la contengan dentro de una campana de extracción de gases.
- Solo preparar la cantidad que se vaya a utilizar en el momento en que se vaya a utilizar, ya que la mezcla es inestable.
- Utilizar siempre lentes de seguridad, guantes de nitrilo y bata de laboratorio al manejarlo.
- Si se manipulará fuera de una campana, es preferible utilizar una máscara de gas para filtrar el cloro y los distintos óxidos de nitrógeno generados por la reacción entre el ácido clorhídrico y el nítrico.
- En caso de entrar en contacto con la piel, neutralizar con una disolución de bicarbonato de sodio y lavar con abundante agua lo antes posible.
Pasos para preparar una disolución ácida de agua regia
El ácido nítrico concentrado posee una concentración de aproximadamente 14,4 molar, mientras que el ácido clorhídrico concentrado posee una molaridad de alrededor de 12 molar. Dado que la reacción requiere una proporción de HCl:HNO3 de 3:1, lo anterior implica que se requerirán como mínimo 3,6 mL de ácido clorhídrico concentrado por cada 1 mL de ácido nítrico concentrado. Esta relación podría incrementarse un poco hasta 4:1 para compensar las pérdidas de HCl por evaporación en el ácido concentrado.
Con esta información a la mano, a continuación se presentan los pasos para preparar agua regia en el laboratorio:
Paso 1: Determinar las cantidades de cada ácido que se debe mezclar
El primer paso requiere, en primer lugar, saber qué cantidad de agua regia se desea producir. Luego, asumiendo que los volúmenes de ambas disoluciones son aditivos, y que la suma de 4 mL de HCl más 1 mL de HNO3 da 5 mL de agua regia, podemos establecer las siguientes proporciones para determinar la cantidad de cada componente que necesitaremos para preparar la cantidad deseada de agua regia:
- Por cada 5 mL de agua regia se requiere 4 mL de HCl concentrado.
- Por cada 5 mL de agua regia se requiere 1 mL de HNO3 concentrado.
Así, si deseamos preparar 100 mL de agua regia, entonces necesitaremos (100 mL agua regia)*(4 mL HCl/ 5 mL agua regia) = 80 mL de HCl concentrado. Los 20 mL faltantes corresponden a ácido nítrico concentrado.
Paso 2: Mida las cantidades de cada ácido
Utilizando una pipeta graduada o volumétrica, se mide en primer lugar el volumen de HCl (80 mL en nuestro ejemplo anterior) y de HNO3 (20 mL en el mismo ejemplo).
Paso 3: Mezclar añadiendo primero el HCl
Una vez medidos ambos ácidos, se procede a añadir la cantidad de HCl en primer lugar en un recipiente de vidrio, sea este un balón aforado, un vial o un vaso de precipitado. Luego, lentamente y con agitación constante, se añade el ácido nítrico.
Paso 4: Utilizar de inmediato y no almacenar el sobrante sellado
El agua regia es poco estable, por lo que se aconseja utilizarla inmediatamente. En caso de que nos sobre agua regia al terminar de utilizarla, se puede almacenar en un recipiente de vidrio siempre y cuando no se selle herméticamente. Esto se debe a que se pueden acumular los gases y aumentar la presión hasta romper el recipiente. Si, en su lugar, se desea descartar el exceso de agua regia, nunca la descarte directamente en el drenaje, sino en el recipiente de desechos ácidos del laboratorio.
Referencias
Ejercicios F&Q. (2019, 5 mayo). Molaridad y normalidad de un ácido clorhídrico comercial – Ejercicios FyQ. https://ejercicios-fyq.com/Molaridad-y-normalidad-de-un-acido-clorhidrico-comercial
Química.ES. (s. f.). Agua_regia. https://www.quimica.es/enciclopedia/Agua_regia.html
SGS América Latina. (s. f.). Oro mediante agua regia. https://www.sgs-latam.com/es-es/mining/analytical-services/chemical-testing/precious-metals/gold-by-aqua-regia
