Eau régale

Eau régale
Eau régale utilisée pour le nettoyage de tubes RMN.
Identification
Synonymes	aqua regia, eau royale
No CAS	8007-56-5
SMILES	[N+](O)(=O)[O-].Cl PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/ClH.HNO3/c;2-1(3)4/h1H;(H,2,3,4)
Apparence	liquide jaune à rouge-brun
Propriétés chimiques
Formule	HNO3 + 3 HCl
Propriétés physiques
T° fusion	−42 °C
T° ébullition	108 °C
Solubilité	miscible avec l’eau
Masse volumique	1,01 à 1,21 g cm−3
Pression de vapeur saturante	21 mbar (20 °C)
Précautions
SGH
NFPA 704
0 3 0 OX
Directive 67/548/EEC
C O Symboles : C : Corrosif O : Comburant Phrases R : R8 : Favorise l’inflammation des matières combustibles. R35 : Provoque de graves brûlures. Phrases S : S23 : Ne pas respirer les gaz/fumées/vapeurs/aérosols [terme(s) approprié(s) à indiquer par le fabricant]. S26 : En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un spécialiste. S36 : Porter un vêtement de protection approprié. S45 : En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette). Phrases R : 8, 35, Phrases S : 23, 26, 36, 45,
Transport
-    1798    Numéro ONU : 1798 : ACIDE CHLORHYDRIQUE ET ACIDE NITRIQUE EN MÉLANGE Classe : 8 Étiquette : 8 : Matières corrosives Emballage : Groupe d'emballage I : matières très dangereuses ; Selon le chapitre 2.2.8.2, cette matière n'est pas autorisé au transport par l'ADR « ADR 2021 Vol 1 » [PDF], Nations unies, 2020 (ISBN 978-92-1-139177-0, consulté le 30 avril 2021), p. 232
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L’eau régale ou eau royale (aqua regia en latin) est un mélange d’acide chlorhydrique et d’acide nitrique concentrés dans une proportion de deux à quatre volumes d’acide chlorhydrique pour un d’acide nitrique. Elle est appelée ainsi parce qu’elle est capable de dissoudre certains métaux nobles tels le platine, l'or ou le tantale insolubles dans ces acides seuls ou dans tout autre acide simple concentré.

Applications

L'eau régale est avant tout utilisée dans la production d'acide chloraurique, l'électrolyte utilisé dans le procédé Wohlwill. Ce procédé est utilisé pour le raffinage d'or de très grande pureté (99,999 %).

L'eau régale est aussi utilisée comme agent de gravure et pour certaines analyses chimiques. Elle est aussi utilisée dans certains laboratoires pour nettoyer la verrerie des composés organiques et des particules de métal. Cette méthode est d'ailleurs préférée pour le nettoyage des tubes RMN (en) à la méthode « traditionnelle » du bain dans l'acide chromique, cette dernière pouvant laisser des traces de chrome susceptibles de perturber le spectre de l'analyse suivante. De plus, les bains d'acides chromiques sont dangereux du fait de la haute toxicité du chrome et des risques d'explosion. Cependant l'eau régale est elle-même très corrosive, et a été à l'origine de nombreuses explosions dues à de mauvaises manipulations.

Réactions chimiques

Dissolution de l'or

Chaque constituant de l'eau régale joue un rôle dans la dissolution de l'or.

L'acide nitrique est un puissant oxydant, mais pas assez pour permettre l'oxydation de quantités significatives d'or :

${\ce {{Au_{(m)}}+3{NO_{3(aq)}^{-}}+6H^{+}<<=>{Au_{(aq)}^{3+}}+3{NO_{2(g)}}+3H2O_{(l)}}}$

Cette réaction est en effet un équilibre, qui n'est pas déplacé dans le sens de la formation de l'ion aurique.

L'acide chlorhydrique fournit des ions chlorure (${\ce {Cl^-}}$) qui permettent le déplacement de l'équilibre d'oxydoréduction par la complexation des ions auriques (formation des anions chloraurates ${\ce {AuCl_{4}^{-}}}$, très stables) :

${\ce {{Au_{(aq)}^{3+}}+4{Cl_{(aq)}^{-}}<=>>AuCl_{4(aq)}^{-}}}$

La réaction d'oxydation est donc :

${\ce {{Au_{(m)}}+3{NO_{3(aq)}^{-}}+6{H^{+}}+4{Cl_{(aq)}^{-}}<=>>{AuCl_{4(aq)}^{-}}+3{NO_{2(g)}}+3H2O_{(l)}}}$

Dissolution de l'or par l'eau régale.

État initial de la transformation.

État intermédiaire de la transformation.

État final de la transformation.

Dissolution du platine

La réaction avec le platine est un peu plus complexe, mais similaire. La réaction initiale produit un mélange d'acide chloroplatineux (H₂PtCl₄) et de chlorure nitrosoplatinique ((NO)₂PtCl₄). Ce dernier est un solide qui peut être redissous par lavage à l'acide chlorhydrique concentré.

Pt _(s) + 2 HNO_{3 (aq)} + 4 HCl _(aq) $\to$ (NO)₂PtCl_{4 (s)} + 3 H₂O _(l) + ½ O_{2 (g)}

(NO)₂PtCl_{4 (s)} + 2 HCl _(aq) $\to$ H₂PtCl_{4 (aq)} + 2 NOCl _(g)

Dissolution du platine par l'eau régale.

État initial de la transformation.

État intermédiaire de la transformation.

État final de la transformation.

Décomposition

L'eau régale n'est pas très stable, elle se décompose rapidement par formation de chlorure de nitrosyle et de dichlore :

HNO_{3 (aq)} + 3 HCl _(aq) $\to$ NOCl _(g) + Cl_{2 (g)} + 2 H₂O _(l)

Le chlorure de nitrosyle se décompose par la suite :

2 NOCl _(g) $\to$ 2 NO _(g) + Cl_{2 (g)}

Les produits de ces réactions n'ont pas le pouvoir oxydant de l'acide nitrique, donc avec le temps l'eau régale perd ses propriétés. Elle doit donc être préparée juste avant utilisation.

Histoire

La troisième clef des Douze Clefs de philosophie (1599) évoquant l'eau régale.

L'eau régale fut mentionnée pour la première fois dans une œuvre de Pseudo-Geber datée d'environ 1300.

En 1599, la troisième des Douze Clefs de philosophie (livre d'alchimie) de Basilius Valentinus montre un dragon au premier plan et un renard mangeant un coq au second plan, lui-même attaqué par un coq. Le coq symbolise l'or (de son association avec le lever du soleil et l'association du soleil avec l'or), et le renard représente l'eau régale. La dissolution répétitive, le chauffage et la nouvelle dissolution (le coq qui mange le renard qui mange le coq) entraînent l'accumulation de chlore gazeux dans le ballon de l'alchimiste. L'or se cristallise alors sous forme de chlorure d'or(III), dont les cristaux rouges étaient connus sous le nom de sang de dragon^{[citation nécessaire]}.

L'eau régale est constamment évoquée par le philosophe John Locke tout au long son Essai sur l'entendement humain (1690) pour illustrer l'idée de propriété essentielle^[pas clair] (en l'occurrence, celle de l'or)^{[réf. nécessaire]}.

La réaction n'a pas été rapportée de nouveau dans la littérature chimique avant 1890.

Cette capacité à dissoudre l'or fut utilisée pendant la Seconde Guerre mondiale, au moment de la conquête du Danemark par le troisième Reich, par le chimiste hongrois George de Hevesy. Il voulait éviter le vol par les Nazis du prix Nobel en or de Max von Laue et James Franck en dissolvant les deux médailles dans de l'eau régale. La solution résultante fut gardée dans un laboratoire à l’institut Niels Bohr, où George de Hevesy la récupéra après la guerre. George de Hevesy précipita le sel d’or, et récupéra l'or. La société Nobel le refondit, et refabriqua la médaille.

Notes et références

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Aqua Regia » (voir la liste des auteurs).