Aqua régia

A aqua régia (do latim, “água real”) é um composto altamente corrosivo e volátil formado pelos ácidos clorídrico e nítrico. Há documentação do seu uso desde o século XIV. A aqua régia era utilizada em experimentos conduzidos por alquimistas e químicos da época em busca de compostos como a pedra filosofal, o solvente universal ou a transmutação de elementos. Atualmente, esse reagente é muito utilizado em procedimentos analíticos como responsável por abrir/digerir amostras, em processos galvânicos ou até como produto de limpeza de vidrarias de laboratórios contaminadas com compostos orgânicos ou metálicos.

Figura 1. Béqueres contendo aqua régia (à esquerda) e um béquer contendo aqua régia + ouro (à direita). Fonte: Oficina 70.

Obtenção e características

Para produzir aqua régia é necessário apenas misturar dois reagentes: o ácido clorídrico (HCl) e o ácido nítrico (HNO3). Esses ácidos, fortes e misturados em sua forma concentrada, são adicionados em uma proporção em volume de 3 HCl para 1 HNO3. Ou seja, se quisermos preparar uma solução de aqua régia e dispomos de 3 mL de ácido clorídrico, necessitamos de mais 1 mL de ácido nítrico para completar o processo.

A aqua régia tem forte poder oxidante e corrosivo. Tal característica provém da mistura ácida que forma o composto, e isso torna-o um produto químico perigoso. Portanto, deve ser manuseado em locais apropriados e com a devida proteção (óculos de segurança, jaleco e luvas). Assim, o diagrama de Hommel da aqua régia (Figura 2), utilizado para mostrar as propriedades e os riscos de uma substância em uma escala numérica de 0 a 4, possui os seguintes parâmetros:

●      Perigo para saúde (azul): risco nível 3, que caracteriza um produto severamente perigoso e danoso.

●      Inflamabilidade (vermelho): risco nível 0, que caracteriza um produto que não entra em ignição.

●      Reatividade (amarelo): risco nível 2, que caracteriza um produto que realiza uma reação química violenta quando é exposto a pressões ou temperaturas elevadas.

●      Riscos específicos (branco): é um produto corrosivo.

Figura 2. Diagrama de Hommel da aqua régia.

A reação para obtenção da aqua régia envolve dois ácidos incolores, o que gera, de início, uma mistura também incolor. Contudo, após alguns segundos, nota-se a mudança de coloração para um amarelo/laranja característico do composto. Isso se dá pela formação de cloreto de nitrosilo (NOCl), conforme mostra a equação química abaixo.

Figura 3. Equação química de formação e decomposição da aqua régia.

Além disso, a reação química acima nos mostra também que ocorre o desprendimento de gás após a reação dos ácidos clorídrico e nítrico. A volatilidade dos produtos dessa reação gera perdas no sistema, o que diminui a “potência” e a reatividade da aqua régia, decompondo-a. Por esse motivo, este reagente deve ser preparado momentos antes de seu uso, já que o seu armazenamento pode ocasionar alteração no conteúdo químico do frasco (ou seja, quando for utilizado não reagirá da forma esperada) e causar danos ao material em que foi armazenado, caso esse não tenha sido escolhido de forma ideal.

Vale destacar, também, que o manuseio da aqua régia deve ser realizado sempre em uma capela de exaustão. Isso porque os gases liberados podem reagir com o oxigênio do ar formando dióxido de nitrogênio (NO2), um gás tóxico de coloração amarronzada. A reação em questão pode ser observada na Figura 4 abaixo.

Figura 4. Reações químicas envolvendo os produtos da decomposição da aqua régia. A primeira reação indica a decomposição do cloreto de nitrosilo em gás cloro e monóxido de nitrogênio. Já a segunda reação mostra a reação do monóxido de nitrogênio com o oxigênio do ar, formando o dióxido de nitrogênio.

A aqua régia no processo de refino de metais

A aqua régia tem uma forte capacidade de dissolver metais nobres (que são pouco reativos) com facilidade. Logo, o ouro, a platina e o paládio sólidos podem ser convertidos em solução quando esse poderoso reagente é utilizado. A principal explicação para a dissolução desses metais pela aqua régia é devido a atuação em separado dos ácidos constituintes. Eles realizam a oxidação do metal e a “captura” dos cátions em uma molécula solúvel (função dos ácidos nítrico e clorídrico, respectivamente).

A seguir, explicaremos de forma mais detalhada esse processo, mostrando também as reações químicas envolvidas.

 

Dissolução do ouro por aqua régia

A etapa de dissolução de ouro ocorre após a retirada de toda prata do sistema, realizada a partir da adição de ácido nítrico. Assim, como o ouro não reage com esse ácido, a mistura apresenta duas fases (o ouro sólido e a solução de nitrato de prata) que são separadas por filtração à vácuo.

Feito isso e garantindo a retirada de todo resquício de prata, o ouro sólido restante é tratado com a aqua régia. Para tanto, costuma-se utilizar 3 mL de HCl para cada grama de ouro. Porém, sabe-se que o ouro também não reage com o ácido clorídrico e, portanto, a adição do ácido nítrico é essencial. A adição deste ácido deve ser feita aos poucos, normalmente utilizando 1 mL para cada grama de ouro.

Em seguida, com a adição dos ácidos que compõem a aqua régia, a reação tem início. O ácido nítrico oxida uma pequena parcela do ouro sólido, transformando-o em Au3+, que  reage, então, com o ácido clorídrico. Este “doa” ao cátion metálico os íons cloro, formando um íon complexo de ouro solúvel de coloração laranja intensa denominado íon tetracloroáurico. Observe a reação nas Figuras 5 e 6.

Figura 5. Reação de oxidação do ouro (Au0 -> Au3+) promovida pelo ácido nítrico.

Figura 6. Complexação dos cátions de ouro pelos ânions cloreto, formando um composto de ouro solúvel.

Como a reação entre os cátions de ouro e os cloretos é uma reação em equilíbrio que favorece a formação de [AuCl4]-, cada vez mais íons Au3+ são liberados no sistema a partir da oxidação promovida pelo ácido nítrico. Logo, ao final do processo, todo o ouro se encontra em solução e o processo de refino pode ser continuado. Todo esse processo pode ser observado na Figura 7.

Figura 7. Processo da dissolução de ouro metálico no refino: (1) solução de AgNO3 resultante da dissolução da prata com ácido nítrico; (2) ouro sólido retido no papel filtro durante a filtração da solução de Ag; (3) ouro sólido em reação com a aqua régia; (4) ouro totalmente dissolvido.

Figura 8. Equação química global do processo de dissolução do ouro por aqua régia.

Esse processo ocorre de maneira análoga nas etapas de dissolução dos outros metais, como platina e paládio, visto que a função da aqua régia em ambos os casos permanece inalterada.

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