Bonjour dans le cadre de mon TPE sur la Magie je m'intéresse à la réaction de l'or avec l'eau régale ( Derrière l'Alchimie ancienne, la chimie)

L'or réputé indissoluble avant l'invention de l'eau régale, l'était à l'aide de celle ci. L'eau régale se compose d'un mélange d'acide nitrique et d'acide chlorhydrique en dimension 1:3 (c'est à dire 3 fois plus d'acide chlorhydrique que d'acide nitrique).

Alors voilà, comment écrire cette équation de réaction ???

Il m'a semblé comprendre en feuilletant la page Wikipédia, qu'il s'agissant d'une oxydation, chose que je ne comprends pas actuellement avec ce que l'on a vu en classe. Seule la dissolution m'est à ce jour connu.

D'après Internet :

- Acide nitrique = H+ ; NO3-

- Acide chlorhydrique = H3O+ ; Cl-

Je ne comprends pas tout ce qui se trouve sur cette page https://fr.wikipedia.org/wiki/Eau_r%C3%A9gale

Notamment la partie sur '' un équilibre, qui n'est pas déplacé dans le sens de la formation de l'ion aurique.''

D'ailleurs, est- ce normal que la solution ait une charge?

Au_(s) + 3 NO₃^-_(aq) + 6 H⁺_(aq) + 4 Cl^-_(aq) AuCl₄^-_(aq) + 3 NO_2(aq) + 3 H₂O_(l)

Je sais que les ions sont chargés électriquement de manière négative ou positive mais il ne me semble pas que l'on risque la décharge si l'on touche un mélange :/ . 

Quelqu'un pourrait-il m'expliquer plus simplement ou alors me donner quelques explications non induites?

Les réactions d'oxydo-réduction ressemblent aux réactions acido-basiques.

• Dans une réaction acido-basique : Base + H+ -> Acide
• Dans une réaction d'oxydo-réduction : Oxydant + ne- -> Réducteur

ne- signifie n électrons. Par exemple Fe3+ + 3e- -> Fe.

Concrètement j'ai besoin de deux "demi-équation" du type "Oxydant + ne- -> Réducteur" pour obtenir une équation correspondant à une équation :

• Fe3+ + 3e- -> Fe
• Cu -> Cu2+ + 2e-

En combinant les deux :

• 2Fe3+ 3Cu -> 2Fe + 3Cu2+

Dans cette réaction, Fe3+ est l'oxydant puisqu'il capte les électrons et Cu est le réducteur. Fe3+ est donc réduit par Cu et Cu est oxydé par Fe3+ simultanément.

Après, on dit qu'un atome est oxydé même sans réellement céder des électrons si il forme une liaison polaire avec un autre atome, par exemple avec l'oxygène qui est très électronégatif et qui attire fortement les électrons de la liaisons vers lui. De même, l'hydrogène sera souvent moins électronégatif et donc former une liaison avec lui aura pour conséquence une liaison polaire mais dans l'autre sens, donc former une liaison avec un atome d'hydrogène sera souvent synonyme de réduction.

Un équilibre, c'est une réaction chimique qui n'est pas totale : elle est équilibrée. On va prendre un exemple de réaction simple : A + B <-> C.

Au niveau microscopique, les particules A et B vont se déplacer dans la solution en suivant un mouvement aléatoire. A un moment ou un autre, elles finissent par se cogner. Il y a deux types de chocs :

• Les chocs inefficaces : les particules rebondissent juste et repartent dans un mouvement aléatoire.
• Les chocs efficaces : les particules A et B qui se sont cognées vont réagir et former la particule C.

Donc au bout d'un moment, on ne devrait plus avoir de particules A et B puisqu'elles auront formé des particules C. Oui mais si les particules C peuvent se casser à nouveau et former deux particules A et B après un choc?

Alors dans ce cas, on a deux réactions en concurrence : A + B -> C et C -> A + B. Chacune de ces réactions est favorisée par la concentration de ses réactifs :

• Plus les A et B sont nombreux, plus ils vont réagir entre eux pour former C (et donc la proportion de C augmente)
• Plus les C sont nombreux, plus ils vont réagir pour former A + B (et donc a proportion de C diminue)

L'état final de notre mélange de A et B et de C dépend de la vitesse des réactions dans les deux sens et on peut le prévoir à l'avance.

Dans ton exemple Au + 3NO3- + 6H+ + 4Cl- -> AuCl4- + 3NO2 + 3H2O, la réaction produit de l'eau. Cela signifie que si tu rajoutes de l'eau, si tu dilue l'eau régale, tu déplace l'équilibre dans le sens inverse de la production d'eau et donc de la dissolution de l'or parce que l'eau en plus va chercher à réagir en sens inverse.

La solution enfin n'a pas de charge, mais les ions qui ne participent pas au bilan de la réaction n'interviennent pas dans l'équation. Dans les réactif, tu as : Au + 3NO3- + 6H+ + 4Cl- mais 3NO3- viennent avec 3H+ et 4Cl- viennent avec 4 H+ or on en prend seulement 6 en compte dans l'équation bilan au lieu de 7 (3+4). Il y a aussi déjà de l'eau à l'état initial mais celle-ci n'intervient pas dans le bilan.

Si tu t’intéresse à l'eau régale, il ne faut pas que "electrochimiquement" tu te focalise sur l'acide nitrique et a l'acide chlorhydrique. Ces deux espèces n'oxydent pas l'or. Lorsque l'on met ces deux acides ensemble, une réaction provoque la formation d'un composé instable (comprendre ici, très réactif).

Ce composé c'est le chlorure de nitrosyle, c'est l'espèce oxydante et volatil peut rester en solution un cours instant et dissoudre l'or. Il faut donc voir son potentiel standard et ses demi-equation redox a lui (de mémoire son potentiel standard en solution est d'environ 3.70 V)

Dans l’article de Wikipédia que tu cite quand on te dis que l'équilibre "n'est pas déplacé dans le sens de la formation de l'ion aurique''ça veut juste dire que la réaction écrite juste au dessus :

Au_(s) + 3 NO₃^-_(aq) + 6 H⁺_(aq) → {\displaystyle \to } Au³⁺_(aq) + 3 NO_2(aq) + 3 H₂O_(l)

n'est pas favorisée par la thermodynamique. En gros, si tu met de l'or dans de l'acide nitrique seul il ne se passe (presque) rien. Je dis presque parce que cette réaction se fait quand même mais de façon très limitée, on arrive très vite à un équilibre avec une quantité ridicule d'ion Au³⁺ en solution.

L'idée, c'est que pour que cette réaction se poursuive, on retire cette ion au fur et a mesure. Pour faire ça on a mis de l'acide chlorhydrique qui va venir transformer ces 2-3 ions Au³⁺ qui trainent en AuCl₄^- via la deuxième équation :

Au³⁺_(aq) + 4 Cl^-_(aq) → {\displaystyle \to } AuCl₄^-_(aq)

Et cette réaction est bien plus favorisée, donc dès qu'un ion aurique se forme "par chance" lors de la première réaction, il est immédiatement attaqué par les ions chlorures qui trainent autour, et comme il n'y a plus d'ion Au³⁺en solution, la première réaction peut continuer de se faire (donc évidement c'est long de dissoudre de l'or puisque qu'on doit "attendre" après cette première réaction)

Par contre attention a Wikipédia, si ces équations sont bien faites pour expliquer, elles ne sont pas du tout équilibrées comme elles le devraient.

Ensuite, Comme Blackline l'a dit, quand on prépare de l'eau régale, sans même parler d'or, il se forme du nitrosyl et on peut tout aussi bien expliquer la dissolution de l'or de cette façon :

HNO_3(aq) + 3 HCl _(aq) → NOCl _(g) + Cl_2(g) + 2 H₂O _(l)

2 Au + 2 NOCl + 3 Cl₂ + 3 HNO₃ → 2 HAuCl₄ + 4 NO₂

Après, je ne saurait pas dire quel modèle des deux est le plus proche de la réalité, il me manque des données pour vérifier

A ne pas oublier , que l eau regale n est pas stable , se decompose avec le temps en format chlorure de nitrosyl et chlore.

Donc , il faut l utilisee juste avant l'analyse pour eviter toute decomposition.