Vacilla il trono dell’acqua regia!

Flaconi di acqua regia

L’acqua regia è una potente miscela di acidi inorganici che detiene l’indiscusso primato dell’agente ossidante più efficace oggi conosciuto, grazie alla sua prodigiosa capacità di dissolvere facilmente i metalli nobili.

La miscela, le cui origini storiche si perdono nell’impossibilità di accertare l’identità del misterioso Pseudo-Geber, è composta in genere da un volume di acido nitrico e tre di acido cloridrico entrambi concentrati, e viene preparata al momento dell’utilizzo, a causa della sua instabilità. Infatti dall’unione dei due acidi minerali si generano due gas, cloro e cloruro di nitrosile, che tendono a lasciare la soluzione nel tempo, rendendola progressivamente sempre più debole.

HNO3 (aq) + 3 HCl (aq) → NOCl (g) + Cl2 (g) + 2 H2(l)

I singoli componenti, se presi da soli, non sono in grado di attaccare i metalli nobili come l’oro e il platino,  mentre insieme formano un energico miscuglio ossidante in grado di estrarre con forza gli elettroni metallici dai loro gusci più esterni, che così passano allo stato ionico in soluzione. Tuttavia tantalio, iridio, osmio, titanio, rodio e pochi altri sono ancora in grado di resistere agli energici attacchi chimici dell’acqua regia.

La novità, che giunge dall’Institute of Technology di Atlanta, Georgia, aggiunge un posto al tavolo del reagentario dei metallurgici, e promette interessanti sviluppi nel settore del riciclaggio selettivo dei metalli nobili nei processi industriali e un inedito aiuto nella manifattura dei nanomateriali.

Wei Lin e i suoi colleghi, hanno dimostrato per la prima volta come una miscela organica con un elevato potere solvente anche in condizioni blande, sia risultata altamente selettiva per specifici metalli, variando alcuni singoli parametri.

Anaglifo della piridina. Per una corretta visualizzazione, indossare gli occhialini con lenti blu e rosse.

Il team casualmente (per la chimica serendipity multiple quest’anno!) ha scoperto che l’oro si scioglie quando viene lasciato in una miscela di cloruro di tionile (SOCl2) e di piridina (un solvente organico).

Ulteriori test sul processo hanno rivelato che da altri solventi organici e reagenti – come la N, N-dimetilformammide (DMF), insieme all’imidazolo e alla pirazina – si verificano effetti simili se mescolati con cloruro di tionile, producendo un residuo in cui l’oro è recuperabile con semplici calcinazioni successive.

Il cloruro di tionile.

Secondo Lin, variando gli ingredienti della ricetta e le condizioni di reazione, è possibile ottenere anche la dissoluzione selettiva di metalli nobili. Per esempio, una miscela SOCl2/DMF è in grado di sciogliere l’oro, ma non palladio o platino. La selettività può risultare determinante nel migliorare la purezza dei metalli nobili riciclati tramite catalisi e può trovare interessanti impieghi anche nell’industria elettronica e nelle nanotecnologie emergenti.

La spettacolare selettività di questa solvatazione si basa sulla versatilità intrinseca della chimica dei composti organici, così che presto saranno disponibili miscele di “acque regie” organiche altamente selettive che verranno utilizzate per separare il solo metallo desiderato, come sostiene Mario Pagliaro ricercatore chimico al Consiglio Nazionale delle Ricerche e docente. Una delle applicazioni più immediate, sarà il recupero integrale del platino dalle marmitte catalitiche esauste, e dai catalizzatori delle celle a combustibile smaltiti in un prossimo futuro.

Tuttavia, in termini di efficienza e di costi, Lin ammette che la sua acqua regia organica non è attualmente in grado di competere con l’acqua regia tradizionale, anche se offre un’alternativa valida e più sicura e che può trovare sbocchi oltre il semplice impiego nel riciclo di materiali. Ad esempio la sintesi di nanostrutture di metalli nobili o la rimozione selettiva di nanorivestimenti, potrebbero trarre indubbi benefici da questa soluzione, anche se le applicazioni pratiche sono ancora del tutto futuristiche.

Lin aggiunge che il team attualmente è al lavoro per capire meglio le dinamiche e le cinetiche dei processi di solvatazione, dato che esistono molti interessanti fenomeni ancora da pubblicare riguardo le straordinarie facoltà dell’acqua regia organica.

Fonte:  RSC – Challenging aqua regia’s throne – W Lin et alAngew. Chem., 2010, DOI: 10.1002/anie.201001244

Image credit: Wikimedia Commons

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