Πώς να φτιάξετε ένα όξινο διάλυμα Aqua Regia

Το Aqua regia είναι ένα ισχυρά οξειδωτικό μείγμα που παρασκευάζεται με ανάμειξη δύο ισχυρών συμπυκνωμένων ορυκτών οξέων, δηλαδή του πυκνού υδροχλωρικού οξέος (HCl) και του πυκνού νιτρικού οξέος (HNO ₃ ). Δεδομένων των όξινων και οξειδωτικών χαρακτηριστικών του aqua regia, είναι ικανό να διαλύει μια μεγάλη ποικιλία ορυκτών, συμπεριλαμβανομένων ορυκτών που περιέχουν χρυσό, πλατίνα και άλλα ευγενή μέταλλα.

Σύνθεση aqua regia

Το Aqua regia είναι κάτι περισσότερο από ένα μείγμα δύο ισχυρών οξέων. Σε αυτό το μείγμα, το υδροχλωρικό και το νιτρικό οξύ αντιδρούν μεταξύ τους για να δημιουργήσουν κάποια χημικά είδη υψηλής αντίδρασης. Αρχικά, αν και το νιτρικό οξύ είναι ισχυρό οξύ, είναι επίσης ισχυρό οξειδωτικό και είναι ικανό να οξειδώνει το υδροχλωρικό οξύ σε αέριο χλώριο και νερό, μετατρέποντας το ίδιο σε νιτροζυλοχλωρίδιο. Η αντίδραση είναι η εξής:

Το αέριο χλώριο είναι ένα ερεθιστικό και εξαιρετικά διαβρωτικό αέριο λόγω της έντονα οξειδωτικής του φύσης. Από την πλευρά του, το νιτροζυλοχλωρίδιο είναι ένα ασταθές είδος που υφίσταται μια αντίδραση δυσαναλογίας (οξειδώνεται και αυτοανάγεται) για να παράγει μονοξείδιο του αζώτου και ένα άλλο μόριο χλωρίου. Το μονοξείδιο του αζώτου μπορεί στη συνέχεια να αντιδράσει με το οξυγόνο του αέρα για να παράγει διοξείδιο του αζώτου.

Οι αντιδράσεις που περιγράφονται παρουσιάζονται παρακάτω:

Η συνολική αντίδραση είναι η εξής:

Όπως μπορούμε να δούμε, η αντίδραση απαιτεί μια στοιχειομετρική αναλογία 3 moles HCl για κάθε 1 mole HNO ₃ . Με αυτόν τον τρόπο, είναι ικανό να παράγει τρία mol αερίου χλωρίου, το οποίο μπορεί εύκολα να οξειδώσει τις περισσότερες οργανικές και ανόργανες ενώσεις.

Χρήσεις του aqua regia

Το Aqua regia έχει πολλές χρήσεις όπως:

• Χάραξη διαφορετικών επιφανειών.
• Η διύλιση ορισμένων ευγενών μετάλλων όπως ο χρυσός και η πλατίνα.
• Διύλιση χλωρίου.
• Χρησιμοποιούνται επίσης σε ορισμένα εργαστήρια για τον καθαρισμό γυαλικών.

Μέτρα ασφαλείας για την προετοιμασία και το χειρισμό του aqua regia

Τα χαρακτηριστικά του aqua regia το καθιστούν ένα πολύ τοξικό και διαβρωτικό μείγμα. Για το λόγο αυτό, πρέπει να αντιμετωπίζεται με εξαιρετική προσοχή. Μερικά βασικά μέτρα ασφαλείας για τον ασφαλή χειρισμό αυτής της ουσίας είναι:

• Απλώς προετοιμάστε το aqua regia και ανοίξτε τα δοχεία που το περιέχουν μέσα σε έναν απορροφητήρα καπνού.
• Προετοιμάστε μόνο την ποσότητα που πρόκειται να χρησιμοποιήσετε τη στιγμή που θα χρησιμοποιηθεί, καθώς το μείγμα είναι ασταθές.
• Να φοράτε πάντα γυαλιά ασφαλείας, γάντια νιτριλίου και παλτό εργαστηρίου κατά το χειρισμό.
• Εάν πρόκειται να το χειριστείτε εκτός κουκούλας, είναι προτιμότερο να χρησιμοποιήσετε μια μάσκα αερίων για να φιλτράρετε το χλώριο και τα διάφορα οξείδια του αζώτου που παράγονται από την αντίδραση μεταξύ υδροχλωρικού και νιτρικού οξέος.
• Σε περίπτωση επαφής με το δέρμα, εξουδετερώστε με διάλυμα διττανθρακικού νατρίου και πλύνετε με άφθονο νερό το συντομότερο δυνατό.

Βήματα για την παρασκευή ενός όξινου διαλύματος aqua regia

Το πυκνό νιτρικό οξύ έχει συγκέντρωση περίπου 14,4 γραμμομοριακά, ενώ το συμπυκνωμένο υδροχλωρικό οξύ έχει μοριακότητα περίπου 12 γραμμομοριακά. Εφόσον η αντίδραση απαιτεί αναλογία HCl:HNO 3 3:1 _, αυτό σημαίνει ότι θα απαιτούνται τουλάχιστον 3,6 mL πυκνού υδροχλωρικού οξέος για κάθε 1 mL πυκνού νιτρικού οξέος. Αυτή η αναλογία θα μπορούσε να αυξηθεί λίγο σε 4:1 για να αντισταθμίσει τις απώλειες εξάτμισης HCl στο συμπυκνωμένο οξύ.

Με αυτές τις πληροφορίες στο χέρι, παρακάτω είναι τα βήματα για την προετοιμασία του aqua regia στο εργαστήριο:

Βήμα 1: Προσδιορίστε τις ποσότητες κάθε οξέος προς ανάμιξη

Το πρώτο βήμα απαιτεί, πρώτα απ ‘όλα, να γνωρίζετε πόση aqua regia θέλετε να παράγετε. Στη συνέχεια, υποθέτοντας ότι οι όγκοι και των δύο διαλυμάτων είναι προσθετικοί και ότι το άθροισμα 4 mL HCl συν 1 mL HNO ₃ δίνει 5 mL aqua regia, μπορούμε να καθορίσουμε τις ακόλουθες αναλογίες για να προσδιορίσουμε την ποσότητα κάθε συστατικού που θα πρέπει να προετοιμάσετε την επιθυμητή ποσότητα aqua regia:

• Για κάθε 5 mL aqua regia, απαιτούνται 4 mL πυκνού HCl.
• Για κάθε 5 mL aqua regia, απαιτείται 1 mL πυκνού HNO ₃ .

Έτσι, αν θέλουμε να παρασκευάσουμε 100 mL aqua regia, τότε θα χρειαστούμε (100 mL aqua regia)*(4 mL HCl/ 5 mL aqua regia) = 80 mL συμπυκνωμένο HCl. Τα 20 mL που λείπουν αντιστοιχούν σε πυκνό νιτρικό οξύ.

Βήμα 2: Μετρήστε τις ποσότητες κάθε οξέος

Χρησιμοποιώντας μια βαθμονομημένη ή ογκομετρική πιπέτα, μετρήστε πρώτα τον όγκο του HCl (80 mL στο προηγούμενο παράδειγμά μας) και του HNO ₃ (20 mL στο ίδιο παράδειγμα).

Βήμα 3: Ανακατέψτε προσθέτοντας πρώτα το HCl

Αφού μετρηθούν και τα δύο οξέα, προσθέτουμε πρώτα την ποσότητα HCl σε ένα γυάλινο δοχείο, είτε πρόκειται για ογκομετρική φιάλη, είτε για φιαλίδιο είτε για ποτήρι ζέσεως. Στη συνέχεια, αργά και με συνεχή ανάδευση, προστίθεται το νιτρικό οξύ.

Βήμα 4: Χρησιμοποιήστε το αμέσως και μην αποθηκεύετε τα υπολείμματα σφραγισμένα

Το Aqua regia δεν είναι πολύ σταθερό, επομένως καλό είναι να το χρησιμοποιήσετε αμέσως. Σε περίπτωση που μας περισσέψει το aqua regia όταν τελειώσουμε τη χρήση του, μπορεί να αποθηκευτεί σε γυάλινο δοχείο αρκεί να μην είναι ερμητικά σφραγισμένο. Αυτό συμβαίνει επειδή τα αέρια μπορούν να συσσωρευτούν και να δημιουργήσουν πίεση μέχρι να σπάσει το δοχείο. Αν θέλετε να απορρίψετε την περίσσεια του aqua regia, μην την απορρίπτετε ποτέ απευθείας στην αποχέτευση, αλλά στο δοχείο όξινων απορριμμάτων στο εργαστήριο.

βιβλιογραφικές αναφορές

Ασκήσεις F&Q. (2019, 5 Μαΐου). Μοριακότητα και κανονικότητα υδροχλωρικού οξέος του εμπορίου – Ασκήσεις F&Q . https://ejercicios-fyq.com/Molaridad-y-normalidad-de-un-acido-clorhidrico-comercial

Χημείας.Ε.Σ. (ν). Agua_regia . https://www.quimica.es/enciclopedia/Agua_regia.html

SGS Λατινικής Αμερικής. (ν). Χρυσός με χρήση aqua regia . https://www.sgs-latam.com/es-es/mining/analytical-services/chemical-testing/precious-metals/gold-by-aqua-regia