Précipité de la Pourpre de Cassius. Comment confirmer la présence d’or dans une roche ?

⚠ AVERTISSEMENT :

• Certaines méthodes énoncées dans cet article requièrent des produits chimiques dangereux et corrosifs, et impliquent des réactions chimiques qui dégagent des vapeurs toxiques pouvant entrainer de graves problèmes de santé, voire la mort.
• Surtout ne les reproduisez pas chez vous ! Cet article est à titre informatif, et vous ne devez pas mettre en pratique les méthodes énoncées.
• Nous déclinons toutes responsabilité si vous les mettez en pratique et qu’il vous arrive des désagréments. A vos risques et péril.
• Le contenu énoncé dans cet article ci-dessous est à des fins éducatives uniquement.

Bonjour les amis, j’espère que vous allez bien et que vous avez la forme et la santé !

Je souhaite vous remercier pour votre fidélité, pour vos nombreux messages, mails, et pour votre bienveillance.

Dans cet article, je vais vous présenter une méthode ancienne, mais efficace, qui permet de confirmer la présence d’or dans une roche aurifère.

Je vais tenter de vous expliquer tout ce que vous devez savoir sur le Précipité de la Pourpre de Cassius.

Plus précisément, il existe un test fiable de réaction chimique qui était autrefois utilisé par les scientifiques, chimistes et les géologues, nommé méthode du précipité de la Pourpre de Cassius.

Ce test est suffisamment sensible pour révéler la présence d’or dans une solution aqueuse si celle-ci est aurifère, dans le cadre d’études géochimiques.

Le but étant d’identifier les roches aurifères potentielles situées en amont, sources et origines des grains et des paillettes d’or visibles au fond du pan ou de la rampe, découverts dans les sables noirs des rivières des vallées situées en aval.

Dans certains cas, l’or présent dans les gisements métallifères est disséminé, réparti de manière invisible, sous la forme de nanoparticules ou au niveau moléculaire, atomique.

L’or peut aussi dans certains cas y être présent dans ses roches sous formes plus grosse, comme par exemple de filons, de cristaux ou d’objets millimétriques ou centimétriques, visibles à l’oeil nu.

Dans certains cas, dans certaines roches métallifères aurifères, il peut y avoir des concentrations de 0.1 gramme à 20 grammes par tonne de minerai.

Il faut donc trouver un moyen fiable et peu onéreux pour détecter l’or et identifier les gisements aurifères primaires, dans le cadre de recherches et de prospections aurifères. 

Tout d’abord, je vais vous présenter, en guise d’introduction, un rapport d’analyse très intéressant parce qu’il explique comment le test de la Pourpre de Cassius permet concrètement de déceler la présence d’or dans des minerais sulfurés.

Dans une seconde partie, je vais vous raconter l’histoire de la Pourpre de Cassius, qui à la base est une technique pour produire des verres en verrerie d’art, de la porcelaine pour les céramistes, notamment pour la production de pigments de couleur pourpre.

Enfin j’expliquerai plus en détail une méthodologie pour la mise en pratique d’un tel test.

Il faut d’abord obtenir de l’Eau Régale, une substance chimique toxique et dangereuse indispensable pour dissoudre l’Or en solution aqueuse, Or éventuellement présent dans des roches roches réduites en poudre.

Ensuite, il faut obtenir une solution aqueuse de Chlorure d’étain qui permet par précipitation de visualiser, via le précipité de Pourpre de Cassius, une couleur qui confirme la présence d’or dans les poudres de roches aurifères.

Tout les étapes des méthodologies sont expliquées en détail dans cet article très complet ci dessous.

• ⚠ AVERTISSEMENT :
• Introduction
• Histoire de la Pourpre de Cassius : invention de la verrerie d’art et de la porcelaine
• L’or colloidal et les couleurs de la Pourpre de Cassius
• Pourpre de Cassius : Andreas Cassius, Johann Christian Orschall, Johann Rudolf Glauber, Jean Kunckel
•  La Pourpre de Cassius : usages industriels pour colorer le verre et la porcelaine
• Des minerais métallifères sulfurés potentiellement aurifères ? (pyrite, blende, galène, chalcopyrite, pyrrhotite)
• Eau Régale (Aqua Regia), pour dissoudre l’or : recette et méthodologie, le guide complet
• Introduction à l’Eau Régale
• Composition de l’Eau Régale
• Eau Régale : méthodologie de préparation, guide étape par étape
• Eau Régale : matériel essentiel et verrerie
• Eau Régale : procédure détaillée de mélange
• Eau Régale : changements visuels et gazeux attendus pendant la préparation
• Eau Régale : principes chimiques de la dissolution de l’or
• Eau Régale : rôle de l’Acide Nitrique (Oxydation)
• Eau Régale : rôle de l’Acide Chlorhydrique (Complexation)
• Eau Régale : équation de la réaction globale de dissolution de l’Or
• Eau Régale : précautions de sécurité complètes
• Eau Régale :dangers dénéraux de l’Acide Chlorhydrique concentré (HCl)
• Eau Régale : dangers généraux de l’Acide Nitrique Concentré (HNO3)
• Eau Régale : dangers spécifiques de l’Eau Régale
• Eau Régale : dangers spécifiques de l’Eau Régale
• Équipements de Protection Individuelle (EPI) pour la Manipulation de l’Eau Régale
• Eau Régale : procédures de manipulation sûre
• Eau Régale : procédures d’urgence en cas de problèmes
• Stockage et stabilité del’Eau Régale
• Importance de la préparation fraîche de l’Eau Régale
• Eau Régale : produits de décomposition et leurs dangers
• Conditions de stockage recommandées pour l’Eau Régale
• Eau Régale : neutralisation et élimination
• Importance de la Neutralisation Immédiate
• Méthodes de Neutralisation
• Protocoles d’Élimination Sûre des Déchets Neutralisés
• L’Eau Régale : conclusions générales
• La recette du chlorure stanneux (chlorure d’étain) SnCl2
• 1831: Buisson étudie la Pourpre de Cassius et la production de chlorure stanneux
• Une recette artisanale pour produire du chlorure d’étain (chlorure stanneux)
• Préparation de la solution mère : chlorure d’étain(II) dihydraté ou anhydre dans l’acide chlorhydrique
• Équipements et matériaux
• Procédure
• Autre recette de préparation de solution mère aqueuse de chlorure d’étain(II)
• Pourpre de Cassius : méthodologie complète pour détécter de l’or dans une roche aurifère
• Méthode complète à partir de l’échantillon de roche à tester
• Principe Chimique et Formation des Nanoparticules d’Or
• Matériel Spécifique et Préparation de l’Échantillon
• Étapes du Test et Observations Visuelles
• Interprétation des Résultats et Sensibilité du Test
• Facteurs Critiques Affectant la Fiabilité (Température, pH, Interférences)
• Précautions de Sécurité Essentielles et Gestion des Déchets
• Équipement de Protection Individuelle (EPI) Recommandé
• Manipulation Sécurisée des Réactifs
• Gestion et Élimination des Déchets Chimiques
• Conclusions de cet article
•  Sources externes
• Web
• Or Colloïdal et Pourpre de Cassius
• Eau Régale
• Chlorure d’étain, chlorure stanneux

Introduction

Pour comprendre de quoi il est question, je vous présente ci-dessous un extrait de texte d’une analyse géochimique effectué avec la technique du précipité de la Pourpre de Cassius.

Il a été réalisé à partir de roches composées de sulfures métallifères, des minerais riches en sulfures de fer, sulfures de plomb, sulfures de zinc.

Plus précisément de la pyrite, chalcopyrite, blende, pyrrhotite, galène argentifère…

C’est la colorimétrie du précipité du Pourpre de Cassius qui indique la concentration en or.

Je développerai plus en détail la méthodologie complète plus bas dans cet article.

Le texte ci-dessous a sucité mon intérêt pour la rédaction de cet article :

Les quantités d’or ainsi isolées étant trop petites (de l’ordre du millième de milligramme ou gamma) pour être pesées, nous avons eu recours à la colorimétrie du pourpre de Cassius déposées sur papier filtre (confined spot). Cette méthode, très sensible et particulièrement adaptée aux études géochimiques, permet, en partant de prises d’essai de 30 grammes, de doser l’or dans ces minerais jusqu’à une teneur limite de 6.10-9. (6 mg par tonne/ 6 µg/kg)

Source ici : https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6556223b/f51.item

Voici le document en entier, rédigé en 1965 par Françis TOLLON, intitulé SUR LA MÉTALLOGÉNIE DE LA RÉGION DE VICDESSOS (ARIÈGE) – Bulletin de la Société d’histoire naturelle de Toulouse, à partir duquel l’extrait ci-dessus a été tiré :

Histoire de la Pourpre de Cassius : invention de la verrerie d’art et de la porcelaine

Pour bien comprendre de quoi il s’agit dans cet article, et de l’intérêt porté au test chimique du précipité de Pourpre de Cassius pour la détection de l’or dans certaines roches aurifères, il est utile de rappeler aux lecteurs certaines notions historiques et les principes scientifiques qui nous intéressent.

A cet effet, il faut comprendre plusieurs concepts :

• Qu’est ce qu’une solution aqueuse d’or colloïdal, composée de nanoparticules d’or ?
• Pourquoi les nanoparticules d’or en solution aqueuse sont elles pourpre et ont elles plusieurs tonalités de couleurs différentes ?
• La découverte de la couleur de la Pourpre de Cassius,
• L’usage de la Pourpre de Cassius dans l’industrie du verre et de la porcelaine.

L’or colloidal et les couleurs de la Pourpre de Cassius

L’or colloïdal est une suspension de nanoparticules d’or dans un milieu fluide qui peut être l’eau, un solvant organique ou un gel.

Selon la taille et la concentration des particules en suspension, sa couleur varie du rouge vif (pour des particules de moins de 100 nanomètres), au jaunâtre (pour les particules les plus grosses).

Pourquoi les nanoparticules d’or en solution aqueuse sont elles pourpre et ont elles plusieurs tonalités de couleurs différentes ?

Les nanoparticules d’or en solution aqueuse présentent des couleurs allant du rouge, au rose, au violet, voire au bleu ou même à l’infrarouge, alors que l’or massif est jaune. Ce phénomène fascinant s’explique principalement par le phénomène de résonance plasmon de surface localisée (LSPR) et dépend de plusieurs facteurs :

1. Résonance Plasmon de Surface Localisée (LSPR) :
   • L’or massif a une couleur jaune car il absorbe les longueurs d’onde bleues et renvoie les longueurs d’onde complémentaires (jaune).
   • À l’échelle nanométrique, les électrons libres à la surface des nanoparticules d’or peuvent osciller de manière cohérente lorsqu’ils sont exposés à la lumière. Ces oscillations, appelées « plasmons de surface« , absorbent sélectivement certaines longueurs d’onde de la lumière visible.
   • L’absorption maximale de la lumière se produit à des fréquences spécifiques, correspondant à la résonance plasmon. La couleur observée est alors la couleur complémentaire de celle qui est absorbée. Par exemple, si la nanoparticule absorbe le vert, la solution apparaît rouge rubis.
2. Taille des nanoparticules :
   • C’est le facteur le plus important. La taille des nanoparticules d’or influence directement la longueur d’onde à laquelle la résonance plasmon se produit.
   • Petites nanoparticules (quelques nanomètres, ~15 nm) : Elles absorbent principalement la lumière verte (~520 nm), ce qui donne à la solution une couleur rouge rubis ou rose.
   • Nanoparticules de taille moyenne (autour de 30 nm) : Elles peuvent donner une couleur pourpre ou violette.
   • Grosses nanoparticules (plusieurs dizaines de nanomètres) : À mesure que la taille des particules augmente, le pic d’absorption se décale vers des longueurs d’onde plus longues (vers le rouge puis l’infrarouge), ce qui peut faire apparaître la solution bleue ou gris-bleu.
3. Forme des nanoparticules :
   • La forme des nanoparticules a également un impact significatif sur la couleur. Des nanoparticules sphériques, en bâtonnets (nanorods), en étoiles (nanostars) ou d’autres morphologies auront des spectres d’absorption différents, menant à des couleurs variées.
   • Par exemple, les nanobâtonnets d’or peuvent présenter deux pics d’absorption distincts (transverse et longitudinal) en raison de leur anisotropie, ce qui leur confère des propriétés optiques uniques et des couleurs différentes.
4. Agrégation des nanoparticules :
   • Si les nanoparticules s’agrègent (se collent les unes aux autres), cela modifie leurs propriétés optiques et peut entraîner un changement de couleur. L’agrégation peut provoquer un décalage du pic d’absorption vers des longueurs d’onde plus longues, modifiant la couleur de la solution. Des agents stabilisants sont souvent ajoutés pour éviter cette agrégation.

En résumé, la couleur unique et variée des nanoparticules d’or en solution aqueuse est une manifestation des phénomènes de physique quantique à l’échelle nanométrique, où l’interaction de la lumière avec les électrons libres de l’or est dominée par la résonance plasmon de surface, fortement influencée par la taille et la forme des particules.

C’est quoi la résonance des plasmons de surface (ou en anglais : surface plasmon resonance) ?

• C’est un phénomène physique d’interaction lumière-matière principalement connu pour son utilisation comme méthode de mesure de la liaison d’un « ligand » sur un « récepteur » adsorbé à la surface d’une couche métallique.
• La résonance de plasmons de surface est une oscillation de densité de charges pouvant exister à l’interface entre deux milieux ou matériaux ayant des constantes diélectriques de signes opposés comme un conducteur immergé dans un liquide diélectrique.
• Dans le cas d’un conducteur, les électrons libres (couche de valence) constituent un gaz (plasma) à sa surface.
• Son oscillation peut être décrite par une onde ayant un maximum au niveau de l’interface avec le diélectrique et décroissante de façon exponentielle (évanescente) dans les deux milieux.
• Ces plasmons de surface peuvent être mis en résonance à l’aide d’une onde électromagnétique remplissant certains critères comme la longueur d’onde par rapport à la taille de la structure métallique.

Les électrons libres dans un métal peuvent se déplacer librement dans le matériau avec un libre parcours moyen d’environ 50 nm. Pour des particules de ce même ordre de grandeur, l’interaction onde-matière ne résulte plus en diffusion en volume mais en interactions de surface.

Quand l’onde incidente est de longueur d’onde bien supérieure à la taille de la couche métalliques (ou comme nous le verrons plus bas de la particule), elle peut générer une résonance stationnaire par interaction avec les électrons de la bande de conduction.

Quand l’onde est en résonance avec les plasmons de surface, les électrons libres oscillent de façon cohérente.

Alors que le front d’onde se propage, la densité de charge est polarisée et oscille selon la fréquence du champ dans le solide.

Cela entraîne des oscillations dipolaires stationnaires orientées selon le champ électrique de l’onde d’excitation. C’est ce que l’on appelle la Résonance de Plasmons de Surface.

Connu depuis une époque reculée, l’or colloïdal fut à l’origine utilisé pour colorer le verre et la porcelaine.

L’or colloïdal fut étudié par Richard Adolf Zsigmondy qui obtint le prix Nobel de chimie en 1925 pour ses travaux sur les colloïdes.

L’or colloïdal fut étudié par Richard Adolf Zsigmondy qui obtint le prix Nobel de chimie en 1925 pour ses travaux sur les colloïdes. Richard Adolf Zsigmondy (1er avril 1865 à Vienne, en Autriche – 23 septembre 1929 à Göttingen, Allemagne) était un chimiste austro-allemand qui a étudié les colloïdes. Il obtint le prix Nobel de chimie en 1925 – Source Wikipedia.

Comment sont préparées les solutions aqueuses d’or colloïdal ?

• Les solutions d’or colloïdal sont principalement préparées par réduction de sels d’or, typiquement l’acide chloraurique (HAuCl₄).
• Après dissolution du sel d’or, la solution est agitée vigoureusement et l’agent réducteur est ajouté, réduisant les ions Au³⁺ en atomes d’or neutres.
• Au cours de la réaction de plus en plus d’atomes d’or sont produits, la solution devient sursaturée et les atomes d’or commencent à précipiter sous la forme de particules sub-nanométriques.
• Les atomes d’or en solution s’agrègent autour de ces particules, et si la solution est bien agitée on peut obtenir une taille de particule homogène.
• Afin d’éviter que les particules s’agrègent entre elles, des agents stabilisant peuvent être ajoutés.

L’étude scientifique de ce mélange homogène ne débuta qu’avec les travaux de Michael Faraday dans les années 1850.

En raison de leurs propriétés optiques, électroniques et de reconnaissance moléculaire uniques, les nanoparticules d’or font l’objet de recherches approfondies, avec de multiples domaines d’applications comme la microscopie électronique, l’électronique, les nanotechnologies, la science des matériaux et la nanomédecine.

Les propriétés et les applications des nanoparticules d’or colloïdal dépendent de leur forme.

Par exemple les particules en bâtonnets ont un pic d’absorption lumineuse à la fois transverse et longitudinal, et cette anisotropie conditionne leur propre cohésion.

L’or colloïdal est connu et utilisé depuis l’antiquité romaine pour préparer les verres rubis couleur de sang Hematinum, d’après la lecture de Pline l’Ancien.

Au VVIII^e siècle, plusieurs chimistes s’intéressent à un procédé de fabrication par réaction de l’or avec l’étain, qui aboutit à un pigment de couleur pourpre.

Ce dernier, mis en suspension aqueuse, permet d’obtenir une variété d’or colloïdal.

Un article sur l’Or colloïdal, oublié sur Wikipedia. Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Or_collo%C3%AFdal

Pourpre de Cassius : Andreas Cassius, Johann Christian Orschall, Johann Rudolf Glauber, Jean Kunckel

Andreas Cassius, né à Schleswig en 1605 et mort à Hambourg en 1673, est un médecin et chimiste allemand. Il ne doit pas être confondu avec son fils Andreas Cassius (1645 – vers 1700), qui fut également médecin et chimiste.

Il fait ses études de médecine à Leyde où il obtient son diplôme en 1632. Il exerce par la suite en qualité de médecin du duc de Holstein et du prince-évêque de Lübeck.

Son nom a été donné à la pourpre de Cassius, un pigment minéral obtenu par réduction du chlorure aurique par le chlorure stanneux (chlorure d’étain).

C’est son fils homonyme, dit « de Hambourg » qui, en 1685, publie le procédé mis au point par son père (douze ans après la mort de ce dernier et sans le citer), dans un ouvrage en latin dont le titre extrêmement long est souvent abrégé en « De Auro » (l’Or).

Un an avant la publication par Cassius de son De Auro, un petit livre du métallurgiste Johann Christian Orschall recensait plusieurs de ses tentatives pour produire le précipité violet.

Le titre, Sol Sine Veste, L’or dévêtu, est suivi d’un sous-titre : « Trente expériences pour extraire le pourpre de l’or, qui proposent en partie la destruction de l’or, avec des instructions pour préparer le fondant rubis, ou verre rouge, tant recherché, à son état le plus parfait ; révélé par expérience personnelle. »

ET oui ! Les érudis appréciaient les titres très long à l’époque pour leurs bouquins ! 🙂

Livre écrit par le métallurgiste Johann Christian Orschall. – Sources : https://iiif.wellcomecollection.org/pdf/b32993766 et https://iiif.wellcomecollection.org/pdf/b32993766

Voici l’ouvrage de 1865, par Andreas Cassius, intitulé De extremo illo et perfectissimo naturae opificio ac principe terraenorum sidere auro: de admiranda ejus natura, generatione, affectionibus, effectis, atque ad operationes artis habitudine / Andreae Cassii D. …; cogitata nobilioribus experimentis illustrata. – Source : https://wellcomecollection.org/works/cj23bzzg

Bien que le précipité pourpre porte le nom d’Andreas Cassius père, Johann Rudolf Glauber en signale, dès 1659, une autre méthode de préparation, et il est déjà utilisé dans une usine de Potsdam en 1679.

 La Pourpre de Cassius : usages industriels pour colorer le verre et la porcelaine

Bien que cette préparation porte le nom d’Andreas Cassius (1605-1673), la préparation était déjà connue 25 ans auparavant et décrite par les chimistes allemands Johann Rudolf Glauber (1604-1670) et Johann Kunckel (1630-1703).

Cette « pourpre de Cassius » était d’ailleurs déjà utilisée dans une usine de Potsdam en 1679.

On retrouve la pourpre de Cassius à la manufacture royale de Sèvres, au début du XVIII^e siècle avec l’orfèvre Antoine Salomon Taunay.

Méthode d’utilisation de la Pourpre de Cassius pour colorer le verre :

• La préparation consistait à plonger une lame d’étain dans une solution contenant de l’or.
• On décompose le chlorure d’or par le protochlorure et le dichlorure d’étain.
• Le dépôt pourpre qu’on obtenait était lavé à l’eau distillée et séché avec soin.
• La « pourpre de Cassius » se dissout dans le verre fondu ou le cristal, qu’elle colore en rosé ou en rouge rubis foncé (« rubis de Kunkel »).

Ce « précipité d’or » fut exporté en Chine vers 1720.

Elle était aussi employée pour la porcelaine, notamment la réalisation des porcelaines dites de la « famille rose », sous la dynastie Qing.

Un article sur la Pourpre de Cassius – Source WIkipedia. https://fr.wikipedia.org/wiki/Pourpre_de_Cassius

Ci-dessous, pour celles et ceux qui veulent approfondir, je vous présente 2 publications en langue anglaise, sur la Pourpre de Cassius, qui complètent les aspects historiques de sa découverte et son l’utilisation industrielle :

Un article très intéressant, en langue anglaise, intitulé The True Story of Purple of Cassius THE BIRTH OF GOLD-BASED GLASS AND ENAMEL COLOURS par L. B. Hunt Johnson Matthey & Co Limited, London – Source : https://core.ac.uk/download/pdf/81819772.pdf

Un article en anglais intitulé PURPLE OF CASSIUS: NANO GOLD OR COLLOIDAL GOLD? rédigé par Fathi Habashi – Source : https://real-j.mtak.hu/8828/11/ECB2016.vol.5.no.10.p.416-464.pdf

Des minerais métallifères sulfurés potentiellement aurifères ? (pyrite, blende, galène, chalcopyrite, pyrrhotite)

Comme j’ai pu avoir l’occasion de vous expliquer dans mes précédents articles, il existe une quinzaine de types et de modèles de gisements aurifères dans la Nature.

Pour rappel, voici les articles qui étayent ce sujet :

• Cours d’orpaillage: Les types de gisements aurifères dans la nature : https://www.goldsnoop.com/2020/03/17/les-modeles-de-gisements-auriferes-dans-la-nature/

Cours d’orpaillage: Les types de gisements aurifères dans la nature

• Cours d’orpaillage: Géochimie, mobilisation et précipitation de l’or dans les cycles d’érosions : https://www.goldsnoop.com/2020/02/27/cycles-geochimiques-et-mobilisations-de-lor-par-lerosion-et-lalteration/

Cours d’orpaillage: Géochimie, mobilisation et précipitation de l’or dans les cycles d’érosions

• Cycle de l’or : géo-microbiologie et cycle biogénique de l’or (bactéries, champignons, archées, plantes) : https://www.goldsnoop.com/2024/01/04/cours-dorpaillage-la-geo-microbiologie-de-lor-le-cycle-bio-genique-de-lor-bacteries-archees-champignons-plantes/

Cycle de l’or : géo-microbiologie et cycle biogénique de l’or (bactéries, champignons, archées, plantes)

• L’or: montre moi tes formes et tes couleurs, et je te dirais qui tu es et d’ou tu viens! : https://www.goldsnoop.com/2019/08/21/lor-montre-moi-tes-formes-et-je-te-dirais-qui-tu-es-et-dou-tu-viens/

L’or: montre moi tes formes et tes couleurs, et je te dirais qui tu es et d’ou tu viens!

• Vidéos : les gisements de dépôts de minerais aurifères et métallifères dans la nature – SprottEDU : https://www.goldsnoop.com/2020/05/30/videos-les-depots-de-minerais-metalliferes-dans-la-nature-sprottedu/

Vidéos : les gisements de dépôts de minerais aurifères et métallifères dans la nature – SprottEDU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eau Régale (Aqua Regia), pour dissoudre l’or : recette et méthodologie, le guide complet

⚠ AVERTISSEMENT :

• Certaines méthodes énoncées dans cet article requièrent des produits chimiques dangereux et corrosifs, et impliquent des réactions chimiques qui dégagent des vapeurs toxiques pouvant entrainer de graves problèmes de santé, voire la mort.
• Surtout ne les reproduisez pas chez vous ! Cet article est à titre informatif, et vous ne devez pas mettre en pratique les méthodes énoncées.
• Nous déclinons toutes responsabilité si vous les mettez en pratique et qu’il vous arrive des désagréments. A vos risques et péril.
• Le contenu énoncé dans cet article ci-dessous est à des fins éducatives uniquement.

Introduction à l’Eau Régale

L’eau régale, ou « aqua regia » en latin, est un mélange d’acides minéraux concentrés d’une puissance remarquable, reconnue pour sa capacité unique à dissoudre des métaux nobles tels que l’or (Au) et le platine (Pt), qui sont par ailleurs insensibles aux acides concentrés pris individuellement.

Cette propriété exceptionnelle lui a valu son nom, signifiant littéralement « eau royale », soulignant son pouvoir sur les métaux considérés comme « royaux ».

Historiquement, l’eau régale est connue depuis le Moyen Âge, jouant un rôle significatif en alchimie avant de devenir un réactif essentiel en chimie moderne.  

Au-delà de sa capacité à attaquer les métaux nobles, l’eau régale trouve diverses applications cruciales.

Elle est notamment utilisée dans la production d’acide chloroaurique, un électrolyte indispensable au raffinage de l’or de très haute pureté (jusqu’à 99,999 %), par exemple via le procédé Wohlwill.

Elle sert également d’agent de gravure dans certaines industries et est précieuse pour des analyses chimiques spécifiques.

En laboratoire, l’eau régale est fréquemment employée pour le nettoyage de la verrerie, en particulier celle contaminée par des composés organiques et des particules métalliques.

Cette méthode est souvent préférée aux bains d’acide chromique traditionnels, ces derniers présentant des risques élevés de toxicité (en raison du chrome) et d’explosion.

L’utilisation de l’eau régale pour le nettoyage de tubes RMN illustre son efficacité pour des équipements sensibles, mais cette application souligne également la nécessité d’une extrême prudence, compte tenu des dangers inhérents à cette substance.  

Composition de l’Eau Régale

La préparation de l’eau régale repose sur un mélange précis de deux acides concentrés :

• l’acide chlorhydrique (HCl),
• l’acide nitrique (HNO3).

Les concentrations typiques de ces réactifs sont d’environ 37 % pour l’acide chlorhydrique et 70 % pour l’acide nitrique.  

La proportion standard et la plus couramment utilisée pour la recette de l’eau régale est :

• 3 volumes d’acide chlorhydrique concentré,
• pour 1 volume d’acide nitrique concentré (un rapport 3:1 de HCl:HNO3).

Bien que certaines sources mentionnent une plage allant de deux à quatre volumes d’acide chlorhydrique pour un volume d’acide nitrique , le rapport 3:1 est largement adopté pour garantir une dissolution optimale de l’or.  

Le tableau suivant récapitule la composition standard et les rôles de chaque composant :

Composition Standard de l’Eau Régale

Composant	Formule Chimique	Concentration (typique)	Proportion (volumes)	Rôle Principal
Acide Chlorhydrique	HCl	~37 %	3	Fournit les ions chlorure pour la complexation
Acide Nitrique	HNO3	~70 %	1	Agit comme un puissant agent oxydant

La clarté de ces dosages est fondamentale pour une préparation exacte et sécurisée en laboratoire.

Ce tableau offre une référence rapide et sans ambiguïté des paramètres essentiels de la « recette », ce qui est crucial pour la reproductibilité et la sécurité des manipulations.

Vidéo : méthodologie étape par étape pour faire de l’eau régale (ATTENTION DANGEREUX !)

• Mélanger 50 mL d’Acide Nitrique (HNO3) concentré à 56%
• avec 150 mL d’Acide Chloridrique (HCl) concentré à 33%,
• Ordre d’Addition (Étape de Sécurité CRITIQUE) : Il est absolument fondamental d’ajouter TOUJOURS l’acide nitrique à l’acide chlorhydrique, JAMAIS l’inverse. Cet ordre est vital pour maîtriser la réaction exothermique et minimiser les risques de projections ou de dégagement gazeux incontrôlé.
• Chauffer le mélange à 90°C pendant 10 minutes,
• Et vous obtenez de l’Eau Régale de qualité pour dissoudre de l’Or en solution aqueuse d’or colloïdal.

Comment faire Aqua Regia (AR) Pour dissoudre l’or ?

• Source : Iman Gold Recovery – Vidéo ici : https://youtu.be/SnUyObivTMo?si=LfbgJui0PjcZhcKG
• Lien interne de la vidéo en téléchargement : https://www.goldsnoop.com/wp-content/uploads/2024/04/How-to-make-Aqua-Regia-AR-To-dissolve-Gold-.Aqua-regia-for-dissolving-Gold-.mp4

Eau Régale : méthodologie de préparation, guide étape par étape

La préparation de l’eau régale est une opération délicate qui exige une rigueur absolue et le respect strict des protocoles de sécurité.

Eau Régale : matériel essentiel et verrerie

Pour la préparation, il est impératif de disposer du matériel adéquat :

• Verrerie appropriée : Des éprouvettes graduées pour des mesures précises, et un erlenmeyer ou un récipient à large ouverture pour le mélange.  
• Bain de refroidissement : Un bain de glace (mélange d’eau et de glace) est indispensable pour contrôler la chaleur dégagée par la réaction exothermique.  
• Système d’agitation : Un agitateur magnétique avec un barreau aimanté est recommandé pour assurer un mélange uniforme et contrôlé.  
• Note critique : Toute la verrerie utilisée doit être méticuleusement nettoyée pour éliminer tout résidu organique. La présence de composés organiques, même en infime quantité, peut entraîner des réactions violentes et des explosions avec l’eau régale.  

Eau Régale : procédure détaillée de mélange

1. Environnement de Préparation : Toutes les manipulations doivent être effectuées impérativement sous une hotte aspirante bien ventilée. Le châssis de la hotte doit être maintenu aussi bas que possible (idéalement 18 pouces ou moins) pour assurer une captation efficace des vapeurs toxiques.  
2. Mise en Place du Refroidissement : Placer le récipient de mélange (par exemple, un erlenmeyer) propre dans le bain de glace. Cela permettra de dissiper la chaleur générée par la réaction de mélange.  
3. Ordre d’Addition (Étape de Sécurité CRITIQUE) : Il est absolument fondamental d’ajouter TOUJOURS l’acide nitrique à l’acide chlorhydrique, JAMAIS l’inverse. Cet ordre est vital pour maîtriser la réaction exothermique et minimiser les risques de projections ou de dégagement gazeux incontrôlé.  
4. Addition Lente et Contrôlée : Verser très lentement et avec une grande précaution 1 volume d’acide nitrique concentré dans 3 volumes d’acide chlorhydrique concentré.  
5. Agitation Douce : Si un agitateur magnétique est utilisé, maintenir une agitation douce pendant l’addition pour faciliter un mélange homogène et une dissipation efficace de la chaleur.

Eau Régale : changements visuels et gazeux attendus pendant la préparation

Dès le mélange, la solution, initialement peu colorée, prendra rapidement une teinte orange prononcée, évoluant vers un rouge-brun.

Un dégagement gazeux toxique abondant sera observé presque immédiatement après le mélange.

Cette production de gaz est un indicateur visuel clair de la progression de la réaction, qui génère du chlorure de nitrosyle (NOCl) et du dichlore (Cl2).

L’apparition d’une couleur orange/rouge et de bulles de gaz confirme que la réaction se déroule comme prévu.  

La recherche indique clairement que l’eau régale n’est « pas très stable » et se « décompose rapidement ».

Cette décomposition produit des sous-produits gazeux tels que le chlorure de nitrosyle (NOCl) et le chlore (Cl2).

De plus, le chlorure de nitrosyle lui-même se décompose en monoxyde d’azote (NO) et en chlore supplémentaire, le NO s’auto-oxydant ensuite en dioxyde d’azote (NO2), un gaz toxique de couleur rouge-brun.

La formation continue de ces produits gazeux implique qu’un stockage de l’eau régale dans un récipient fermé entraînerait une accumulation dangereuse de pression, avec un risque significatif de rupture du contenant ou d’explosion.

Par ailleurs, cette décomposition progressive signifie que la solution perd son pouvoir oxydant au fil du temps.

Par conséquent, l’eau régale doit impérativement être préparée juste avant son utilisation et ne jamais être stockée dans un récipient scellé.

Ce principe est fondamental pour la sécurité et l’efficacité.

Les indicateurs visuels comme le changement de couleur et le dégagement gazeux sont des signes pratiques pour l’utilisateur que la solution est active et prête à l’emploi, mais aussi qu’elle est en cours de décomposition et donc instable pour un stockage prolongé.  

Eau Régale : principes chimiques de la dissolution de l’or

La capacité unique de l’eau régale à dissoudre l’or est le résultat d’une synergie chimique entre ses deux composants, l’acide nitrique et l’acide chlorhydrique.

Eau Régale : rôle de l’Acide Nitrique (Oxydation)

L’acide nitrique (HNO3) agit comme un puissant agent oxydant.

Il est capable d’oxyder l’or métallique (Au) en ions or(III) (Au3+).

Cependant, cette réaction, prise isolément, est un équilibre qui ne favorise pas significativement la formation d’ions Au3+ en solution :  

Au (s) + 3 NO3– (aq) + 6 H+ (aq) ⇌ Au3+ (aq) + 3 NO2 (aq) + 3 H2O (l)  

Eau Régale : rôle de l’Acide Chlorhydrique (Complexation)

L’acide chlorhydrique (HCl) fournit une concentration élevée d’ions chlorure (Cl–).

Ces ions chlorure ne sont pas des agents oxydants en eux-mêmes, mais ils jouent un rôle crucial en réagissant avec les ions or(III) (Au3+) formés par l’acide nitrique.

Cette réaction conduit à la formation d’anions tétrachloroaurate(III) (AuCl4–), qui sont très stables en solution :  

Au3+ (aq) + 4 Cl– (aq) ⇌ AuCl4– (aq)  

Eau Régale : équation de la réaction globale de dissolution de l’Or

La formation de ce complexe stable, AuCl4–, a pour effet de retirer continuellement les ions Au3+ de la solution.

Conformément au principe de Le Chatelier, ce déplacement de l’équilibre tire la réaction d’oxydation initiale vers la droite, permettant ainsi la dissolution complète de l’or :  

Au (s) + 3 NO3– (aq) + 6 H+ (aq) + 4 Cl– (aq) → AuCl4– (aq) + 3 NO2 (aq) + 3 H2O (l)  

Explications de la réaction chimique :

• Les acides individuels, nitrique et chlorhydrique, sont insuffisants à eux seuls pour dissoudre l’or.
• L’acide nitrique est un oxydant, mais le produit Au3+ n’est pas suffisamment stable en solution pour que la réaction se déroule complètement.
• L’acide chlorhydrique fournit des ions chlorure, mais sans pouvoir oxydant propre. Cependant, lorsqu’ils sont combinés, les ions chlorure se complexent avec les ions Au3+, formant le complexe très stable AuCl4–.
• Cette élimination des ions Au3+ du mélange réactionnel, en accord avec le principe de Le Chatelier, pousse continuellement la réaction d’oxydation vers l’avant.
• Il s’agit là d’un exemple éloquent de synergie chimique : l’effet combiné des deux acides est bien supérieur à la somme de leurs capacités individuelles.
• Cette compréhension est essentielle pour saisir pourquoi l’eau régale est si puissante et pourquoi le rapport spécifique de 3:1 est efficace, car il optimise à la fois le pouvoir oxydant et la capacité de complexation.
• Toute déviation de ce rapport optimal pourrait en réduire l’efficacité.

Eau Régale : précautions de sécurité complètes

La manipulation de l’eau régale présente des risques extrêmes, rendant impératives des précautions de sécurité rigoureuses.

Eau Régale :dangers dénéraux de l’Acide Chlorhydrique concentré (HCl)

L’acide chlorhydrique est un liquide hautement corrosif pour la peau, les yeux et les muqueuses, provoquant de graves brûlures.

Ses vapeurs (chlorure d’hydrogène gazeux) sont très irritantes et suffocantes, pouvant entraîner une irritation des voies respiratoires, de la toux, des difficultés respiratoires et un risque d’œdème pulmonaire.

Il est également corrosif pour les voies respiratoires (mention EUH071).

En cas d’ingestion, il provoque de graves brûlures de la bouche, de la gorge et du tractus gastro-intestinal, avec un risque de perforation de l’œsophage et de l’estomac, d’hémorragies internes et de détresse respiratoire.

Chimiquement, il est corrosif pour la plupart des métaux, entraînant un dégagement d’hydrogène inflammable et explosif, et est incompatible avec les agents oxydants et les bases.  

Eau Régale : dangers généraux de l’Acide Nitrique Concentré (HNO3)

L’acide nitrique est extrêmement corrosif pour la peau, les yeux et les voies respiratoires, causant des brûlures graves et des lésions tissulaires irréversibles.

C’est un puissant agent oxydant qui peut aggraver un incendie et réagir violemment ou de manière explosive avec des matières combustibles et des agents réducteurs puissants.

L’inhalation de ses vapeurs est toxique (H331) , et il émet des fumées (oxydes d’azote, NOx) très irritantes et toxiques, pouvant provoquer toux, dyspnée et œdème pulmonaire retardé.

Il est également corrosif pour les voies respiratoires (mention EUH071).

L’ingestion entraîne de graves brûlures et une perforation potentielle de l’œsophage et de l’estomac.

Il se décompose lentement sous l’effet de la lumière ou au contact de matières organiques, libérant des oxydes d’azote.  

Eau Régale : dangers spécifiques de l’Eau Régale

Le mélange d’acide chlorhydrique et d’acide nitrique confère à l’eau régale une corrosivité encore plus extrême que celle de ses composants individuels.

Elle produit en permanence des gaz hautement toxiques et corrosifs, notamment le chlorure de nitrosyle (NOCl), le chlore (Cl2), le monoxyde d’azote (NO) et le dioxyde d’azote (NO2).

Le dioxyde d’azote est un gaz toxique de couleur rouge-brun.

En raison de ce dégagement gazeux continu, l’eau régale ne doit jamais être stockée dans un récipient fermé , car l’accumulation de pression entraînerait une rupture du contenant ou une explosion.

De plus, il est impératif de ne JAMAIS ajouter de produits chimiques organiques (par exemple, acétone, isopropanol, éthanol, détergents, ou tout composé contenant une liaison C-H) à l’eau régale, car cela peut provoquer des réactions violentes, voire des explosions.

Ce point est crucial lors du nettoyage de la verrerie, qui doit être exempte de tout résidu organique.

L’eau régale est également instable et perd ses propriétés avec le temps en se décomposant.  

Eau Régale : dangers spécifiques de l’Eau Régale

Équipements de Protection Individuelle (EPI) pour la Manipulation de l’Eau Régale

La protection individuelle est primordiale lors de la manipulation de l’eau régale.

Le tableau suivant détaille les EPI requis :

Équipements de Protection Individuelle (EPI) pour la Manipulation de l’Eau Régale

Élément d’EPI	Exigence Spécifique	Justification
Blouse de Laboratoire	Blouse de laboratoire traditionnelle, longue	Protection de la peau et des vêtements contre les éclaboussures.
Gants	Gants résistants aux produits chimiques, épais (≥10 mm), en caoutchouc butyle, Viton ou équivalent	Prévention du contact cutané et de la perméation chimique.
Protection Oculaire	Lunettes de protection anti-éclaboussures conformes à la norme ANSI Z87.1	Protection des yeux contre les projections de liquide.
Écran Facial	Requis en présence de risque d’éclaboussures	Protection faciale additionnelle.
Protection Respiratoire	Non requise pour une utilisation sous hotte bien ventilée ; en cas de ventilation insuffisante ou de déversement. Un respirateur à cartouches pour gaz acides est obligatoire	Éviter l’inhalation des vapeurs toxiques.
Chaussures	Chaussures fermées, résistantes aux produits chimiques	Protection des pieds contre les déversements corrosifs.

Compte tenu des dangers sévères (corrosivité, toxicité, risque d’explosion) de l’eau régale et de ses composants , ce tableau fournit une liste de contrôle claire et pratique pour s’assurer que l’utilisateur est adéquatement protégé avant de manipuler ce mélange extrêmement dangereux.

Cela répond directement à l’exigence de sécurité de l’utilisateur de manière structurée et complète, minimisant ainsi les risques d’omission.  

Eau Régale : procédures de manipulation sûre

• Exigences de la Hotte Aspirante : Toujours travailler sous une hotte aspirante (sorbonne) fonctionnelle et bien ventilée. Maintenir le châssis aussi bas que possible.  
• Ventilation : Assurer une ventilation générale suffisante et une aspiration ponctuelle au niveau des points critiques.  
• Type de Récipient : Utiliser uniquement des récipients ouverts à large ouverture. Ne jamais utiliser de récipient scellé.  
• Éviter les Matériaux Incompatibles :
  • Éviter strictement tout contact avec des matières organiques (solvants, détergents, papier, peau).  
  • Ne pas introduire de spatules ou supports métalliques sous la hotte lors de la manipulation de l’eau régale.  
  • Éviter le contact avec des bases fortes, des agents réducteurs et d’autres substances incompatibles.  

Eau Régale : procédures d’urgence en cas de problèmes

• Premiers Secours (Principes Généraux) :
  • Contact Cutané : Retirer immédiatement les vêtements contaminés. Rincer la peau affectée abondamment à l’eau courante pendant au moins 15 à 20 minutes. Laver avec de l’eau et du savon. Consulter immédiatement un médecin. Les brûlures acides nécessitent des soins médicaux immédiats, car elles cicatrisent très mal.  
  • Contact Oculaire : Rincer immédiatement et abondamment les yeux à l’eau pendant au moins 15 minutes, y compris sous les paupières. Retirer les lentilles de contact si elles sont présentes et faciles à enlever. Consulter immédiatement un ophtalmologiste.  
  • Inhalation : Transporter la personne affectée à l’extérieur et la maintenir au repos dans une position où elle peut respirer confortablement. Consulter immédiatement un médecin. Surveiller pendant au moins 48 heures en raison du risque d’œdème pulmonaire retardé.  
  • Ingestion : Rincer la bouche avec de l’eau. NE PAS faire vomir. Ne jamais rien donner par la bouche à une personne inconsciente. Consulter immédiatement un médecin. Il existe un risque de perforation de l’œsophage et de l’estomac.  
• Gestion des Déversements :
  • Évacuer le personnel de la zone de déversement.
  • Porter les EPI appropriés (combinaison chimique complète, gants épais, écran facial complet, protection respiratoire si nécessaire).
  • Contenir le déversement et l’empêcher de pénétrer dans les égouts ou les cours d’eau.  
  • Neutraliser le déversement lentement avec un agent neutralisant approprié (par exemple, une solution de bicarbonate de sodium) dans un récipient à large ouverture, en assurant une ventilation et un refroidissement adéquats.  
  • Absorber le matériau neutralisé avec un absorbant inerte.
  • Éliminer les déchets conformément aux réglementations locales.

Les composants individuels, l’acide chlorhydrique et l’acide nitrique concentrés, sont chacun extrêmement dangereux (corrosifs, toxiques par inhalation, réactifs).

Lorsqu’ils sont combinés, non seulement ils conservent ces dangers, mais ils créent également des risques nouveaux et amplifiés : la génération de multiples gaz hautement toxiques (NOCl, Cl2, NO, NO2) , l’instabilité extrême menant à un risque d’explosion dans des récipients fermés , et la réactivité violente avec les matières organiques.

Cela signifie que les protocoles de sécurité pour l’eau régale ne peuvent pas être une simple addition des précautions pour ses composants individuels.

Ils doivent être spécifiquement conçus pour répondre aux dangers synergiques uniques du mélange.

L’accent mis sur la ventilation, l’utilisation de récipients ouverts et l’évitement strict des matières organiques n’est pas une simple recommandation, mais un ensemble de mesures critiques pour prévenir des incidents catastrophiques (explosions, brûlures chimiques graves, empoisonnements aigus).

Cela souligne la nécessité d’une formation complète et d’une adhésion stricte aux procédures opératoires standard.  

Stockage et stabilité del’Eau Régale

La stabilité de l’eau régale est un facteur critique qui dicte ses conditions de manipulation et de stockage.

Il ne faut JAMAIS conserver ou stocker de l’Eau Régale, sous quelque forme que ce soit.

Importance de la préparation fraîche de l’Eau Régale

L’eau régale est intrinsèquement instable et commence à se décomposer immédiatement après le mélange de ses composants.

Elle perd son efficacité au fil du temps, car les agents oxydants et complexants actifs sont consommés ou convertis en espèces moins réactives.

Par conséquent, elle doit être préparée fraîchement juste avant chaque utilisation.  

Eau Régale : produits de décomposition et leurs dangers

La réaction de décomposition primaire de l’eau régale forme du chlorure de nitrosyle (NOCl) et du dichlore gazeux (Cl2) :  

HNO3 (aq) + 3 HCl (aq) → NOCl (g) + Cl2 (g) + 2 H2O (l)  

Le chlorure de nitrosyle se décompose ensuite en monoxyde d’azote (NO) et en chlore gazeux supplémentaire (Cl2) :  

2 NOCl (g) → 2 NO (g) + Cl2 (g)  

Le monoxyde d’azote (NO) peut ensuite s’auto-oxyder en présence d’air pour former du dioxyde d’azote (NO2), un gaz toxique de couleur rouge-brun. `

Tous ces produits de décomposition gazeux (NOCl, Cl2, NO, NO2) sont hautement toxiques et corrosifs.  

Conditions de stockage recommandées pour l’Eau Régale

• Type de Récipient : L’eau régale ne doit jamais être stockée dans un récipient fermé ou hermétiquement scellé. L’évolution continue des gaz entraînerait une dangereuse accumulation de pression et un risque certain d’explosion.  
• Ventilation : Tout récipient contenant de l’eau régale, même temporairement, doit être maintenu sous une hotte aspirante bien ventilée pour permettre aux gaz de s’échapper en toute sécurité.  
• Durée : En raison de sa décomposition rapide, l’eau régale ne doit pas être stockée pendant une période significative. Il est préférable de l’utiliser immédiatement après sa préparation et de neutraliser toute solution restante.

Les réactions chimiques mêmes qui confèrent à l’eau régale son pouvoir exceptionnel (l’oxydation synergique et la complexation) sont également la source de son instabilité.

La formation d’espèces hautement réactives et gazeuses comme le NOCl et le Cl2 est intrinsèque à son fonctionnement, mais limite simultanément sa durée de vie et crée des risques de stockage importants.

Cette instabilité inhérente explique pourquoi elle perd ses propriétés « royales » au fil du temps. Cela met en évidence un principe chimique fondamental : une réactivité élevée est souvent corrélée à une faible stabilité.

Pour l’utilisateur, cela signifie que, bien que l’eau régale soit incroyablement efficace pour son usage prévu, elle exige une approche de préparation « juste à temps ».

Toute tentative de la stocker par commodité compromettra son efficacité et, plus grave encore, introduira de graves risques de sécurité.

Cela implique également que si la solution ne bulle plus activement ou a perdu sa couleur orange caractéristique, son efficacité pourrait être compromise et elle devrait être neutralisée et éliminée.  

Eau Régale : neutralisation et élimination

La neutralisation et l’élimination sûres de l’eau régale usée ou non utilisée sont des étapes critiques pour atténuer les risques.

Importance de la Neutralisation Immédiate

Toute eau régale restante, même si elle n’est pas entièrement consommée, doit être neutralisée immédiatement après utilisation. Il s’agit d’une étape de sécurité cruciale pour minimiser les risques de stockage.  

Méthodes de Neutralisation

• Dilution avec de la Glace : La première étape consiste à verser très lentement et avec précaution l’eau régale dans une grande quantité de glace (par exemple, 500 grammes de glace pour 100 mL d’eau régale) dans un récipient ouvert à large ouverture. Cela dilue les acides et aide à gérer la chaleur exothermique générée pendant la neutralisation. Il faut toujours ajouter l’acide à l’eau/glace, jamais l’inverse.  
• Neutralisation Basique : Une fois diluée, le mélange doit être neutralisé progressivement et lentement avec une solution basique aqueuse, telle qu’une solution saturée de bicarbonate de sodium (NaHCO3).  
• Surveillance du pH : Surveiller en permanence le pH à l’aide de bandelettes de test de pH pour confirmer que la solution atteint un pH neutre. Le processus de neutralisation doit être effectué lentement pour éviter un échauffement excessif et des projections.  

Protocoles d’Élimination Sûre des Déchets Neutralisés

• Élimination Professionnelle : Les déchets d’eau régale neutralisés, même si leur pH est neutre, peuvent toujours contenir des ions métalliques dissous (par exemple, or, platine) et d’autres sous-produits chimiques. Ils doivent être collectés et éliminés par des services spécialisés de gestion des déchets dangereux.  
• Étiquetage : Les récipients de déchets doivent être correctement étiquetés avec leur contenu et leurs dangers.  
• Ségrégation : S’assurer que les déchets neutralisés sont séparés des autres flux de déchets chimiques, en particulier ceux contenant des substances incompatibles.  
• Protection Environnementale : En aucun cas l’eau régale ou ses déchets ne doivent être rejetés dans les égouts, le sol ou les eaux de surface.  

Le processus de neutralisation (dilution avec de la glace, addition lente de base, surveillance du pH) n’est pas une simple étape d’élimination, mais une réaction chimique contrôlée conçue pour transformer une substance hautement dangereuse en une substance moins dangereuse.

L’insistance sur la lenteur et la prudence, ainsi que sur l’utilisation d’une grande quantité de glace, indique une réaction exothermique qui doit être gérée pour éviter l’ébullition, les projections ou un dégagement gazeux incontrôlé.

L’exigence d’une élimination professionnelle, même après neutralisation, reconnaît que, bien que l’acidité immédiate soit gérée, la solution contient toujours des espèces métalliques potentiellement dangereuses qui nécessitent un traitement spécialisé.

Cela démontre que l’ensemble du cycle de vie de l’eau régale, de la préparation à l’élimination, doit être traité comme un processus chimique à haut risque nécessitant un contrôle méticuleux et une adhésion stricte aux protocoles.

Cela met également en évidence la responsabilité plus large du personnel de laboratoire en matière de protection de l’environnement, en veillant à ce que les substances dangereuses ne soient pas rejetées dans les flux de déchets généraux.  

Le tableau suivant récapitule les dangers de l’eau régale et les mesures de sécurité correspondantes :

Synthèse des Dangers de l’Eau Régale et Mesures de Sécurité Associées

Danger	Risque Spécifique	Mesure de Sécurité (Préparation, Manipulation, Stockage, Urgence)	EPI Pertinent
Corrosivité Extrême	Brûlures graves, lésions tissulaires	Utilisation de verrerie propre, éviter tout contact, rinçage immédiat et abondant en cas de contact, consultation médicale urgente	Gants épais, blouse de laboratoire, lunettes de protection, écran facial
Dégagement Gazeux Toxique	Inhalation toxique, irritation respiratoire, œdème pulmonaire	Travailler sous hotte aspirante bien ventilée, ne jamais sceller le récipient, préparer juste avant utilisation	Protection respiratoire (si nécessaire), hotte aspirante
Accumulation de Pression	Rupture du récipient, explosion	Ne jamais stocker dans un récipient fermé, utiliser un récipient à large ouverture sous hotte	N/A (prévention par la procédure)
Réactivité avec les Organiques	Réactions violentes, explosions	S’assurer que la verrerie est exempte de résidus organiques, ne jamais ajouter de solvants ou détergents organiques	N/A (prévention par la procédure)
Instabilité Intrinsèque	Perte d’efficacité, décomposition en produits dangereux	Préparer juste avant utilisation, utiliser immédiatement, neutraliser rapidement les restes	N/A (prévention par la procédure)
Incompatibilité avec les Métaux	Dégagement d’hydrogène (inflammable/explosif)	Ne pas utiliser de spatules ou supports métalliques, éviter le contact avec les métaux	N/A (prévention par la procédure)

L’Eau Régale : conclusions générales

L’eau régale est un réactif chimique d’une puissance exceptionnelle, indispensable pour des applications spécifiques telles que la dissolution des métaux nobles et le nettoyage de la verrerie de laboratoire.

Cependant, sa nature hautement corrosive, sa toxicité et son instabilité inhérente en font une substance extrêmement dangereuse, exigeant le respect le plus strict des protocoles de sécurité.

La préparation de l’eau régale implique le mélange d’acide chlorhydrique et d’acide nitrique concentrés dans un rapport précis de 3:1 (HCl:HNO3).

Il est impératif d’ajouter toujours l’acide nitrique à l’acide chlorhydrique, jamais l’inverse, et de réaliser cette opération sous une hotte aspirante bien ventilée, idéalement avec un refroidissement pour contrôler la réaction exothermique.

Les propriétés chimiques de l’eau régale, notamment la synergie entre le pouvoir oxydant de l’acide nitrique et la capacité de complexation des ions chlorure de l’acide chlorhydrique, permettent la dissolution de l’or par la formation d’ions tétrachloroaurate(III) stables.

Cependant, cette réactivité même est la source de son instabilité, entraînant une décomposition rapide en gaz toxiques et corrosifs, ce qui génère un risque d’explosion si la solution est stockée dans un récipient fermé.

Pour une manipulation sécurisée, il est essentiel de toujours porter les Équipements de Protection Individuelle (EPI) appropriés, y compris des gants résistants, des lunettes de protection et un écran facial.

L’eau régale ne doit jamais être stockée dans un récipient scellé et doit être préparée fraîchement pour une utilisation immédiate.

Il est crucial de s’assurer que toute la verrerie est exempte de résidus organiques avant le nettoyage, car la réaction avec les matières organiques peut être violente.

Enfin, la neutralisation de l’eau régale usée ou non utilisée est une étape de sécurité non négociable.

Elle doit être effectuée immédiatement après usage, lentement et avec précaution, en diluant d’abord avec de la glace, puis en neutralisant avec une base faible comme le bicarbonate de sodium, tout en surveillant le pH.

Les déchets neutralisés doivent être éliminés par des services professionnels de gestion des déchets dangereux, sans jamais être rejetés dans les égouts ou l’environnement.

Une compréhension approfondie des principes chimiques sous-jacents et des dangers associés est primordiale pour la manipulation sûre et efficace de cette puissante « eau royale ».

La recette du chlorure stanneux (chlorure d’étain) SnCl2

⚠ AVERTISSEMENT :

• Certaines méthodes énoncées dans cet article requièrent des produits chimiques dangereux et corrosifs, et impliquent des réactions chimiques qui dégagent des vapeurs toxiques pouvant entrainer de graves problèmes de santé, voire la mort.
• Surtout ne les reproduisez pas chez vous ! Cet article est à titre informatif, et vous ne devez pas mettre en pratique les méthodes énoncées.
• Nous déclinons toutes responsabilité si vous les mettez en pratique et qu’il vous arrive des désagréments. A vos risques et péril.
• Le contenu énoncé dans cet article ci-dessous est à des fins éducatives uniquement.

Dans ce chapitre, nous allons voir comment produire une solution de chlorure stanneux ou chlorure d’étain de formula chimique SnCl2.

Cette solution chimique est indispensable pour pouvoir procéder à des tests de précipité de la Pourpre de Cassius dans le but de déceler de la présence d’or dans une solution aurifère aqueuse.

1831: Buisson étudie la Pourpre de Cassius et la production de chlorure stanneux

Ci-dessous, un document de référence à ce sujet écrit en 1831 par Buisson, pharmacien et chimiste, et intitulé : Recherches chimiques sur le précipité pourpre de Cassius, dans lequel il divulgue la recette et la méthodologie complète pour produire du chlorure stanneux ou di-chlorure d’étain (SnCl2).

Une recette artisanale pour produire du chlorure d’étain (chlorure stanneux)

 Vidéo : une méthode pour produire du chlorure d’étain, à partir d’un mélange de :

• 50 mL d’acide chloridrique concentré à 31,45%,
• avec 12 g d’étain pur,
• Chauffer à très feu doux et mélanger pendant 13 heures environ, compléter le niveau avec de l’HCl pour rester à 50 mL. Ne pas porter à ébullition, il faut chauffer sans faire bouillir.
• Refroidir le liquide, filtrer, mettre le liquide dans une bouteille en verre ambré.

• Source : NileRed – Vidéo : https://youtu.be/zziLOly2R8U?si=IMjULSDQHYfXMg4I
• Lien interne de la vidéo en téléchargement : https://www.goldsnoop.com/wp-content/uploads/2024/04/How-to-make-a-Stannous-Chloride-Solution-Tin-II-Chloride.mp4

Résumé de la vidéo : méthodologie pour fabriquer une solution aqueuse de chlorure stanneux :

D’autres vidéos : recettes et conseils sur la préparation d’une solution de chlorure d’étain pour le test du précipité de Pourpre de Cassius, pour la détection d’or dans une solution aqueuse.

Vidéo : Préparation d’une solution de chlorure stanneux pour tester l’or facilement et à moindre coût

Une démontration qui présente comment fabriquer une solution de chlorure stanneux et aussi comment réaliser un test de précipité de Pourpre de Cassius à partir d’une solution aqueuse d’Aqua Regia contenant de l’or dissout.

•  Source : omegageek64 – Vidéo : https://youtu.be/iyHtcoFR0Ig?si=Lnwmq6WK0_XHnNTI
• Lien interne de la vidéo en téléchargement : https://www.goldsnoop.com/wp-content/uploads/2024/04/Making-Stannous-Chloride-Solution-To-Test-For-Gold-Easily-Inexpensively.mp4

Vidéo : Comment je prépare une solution de chlorure stanneux pour tester la présence d’or dans la solution ?

•  Source : omegageek64 – Vidéo : https://youtu.be/D1uw4Wqh_6U?si=_ZleRWaXIbkqjFLt
• Lien de téléchargement interne vers la vidéo : https://www.goldsnoop.com/wp-content/uploads/2024/04/How-I-Make-Stannous-Chloride-Solution-for-testing-for-the-presence-of-gold-in-solution.mp4

Préparation de la solution mère : chlorure d’étain(II) dihydraté ou anhydre dans l’acide chlorhydrique

Le chlorure d’étain est disponible aussi dans le commerce sous une forme anhydre ou dihydratée ; il est possible d’en trouver ici :

• https://www.mon-droguiste.com/chlorure-etain.html
• https://www.merckmillipore.com/FR/fr/product/TinII-chloride-dihydrate,MDA_CHEM-107815
• https://labbox.fr/produit/etain-ii-chlorure-dihydrate-agr-acs/
• https://sordalab.com/FR/catalogue/chimie/etain-ii-chlorure-dihydrate,SA073-100G,SA073-250G,.php
• https://jeulin.com/jeulin_fr/pr-242052.html?srsltid=AfmBOopmRLGernkh7ozMBunc4YNjkvKgWpomy0XhmCMRiOJwEiEPvjqL

Certains sites internet propose à la vente du chlorure d’étain(II) dihydraté, sous la forme de sels ou de cristaux.

La procédure suivante permet de préparer 25 mL d’une solution contenant 20 % (p/v) de chlorure d’étain(II) (environ 1 M) dans 15 % (p/v) d’acide chlorhydrique (HCl, environ 4,4 M).

Le chlorure d’étain(II), également appelé « chlorure stanneux », est disponible sous forme anhydre (SnCl₂ _, masse moléculaire : 189,62 g/mol) ou dihydraté (SnCl₂ _· 2H₂O _, masse moléculaire : 225,63 g/mol).

Équipements et matériaux

• Chlorure d’étain(II) ou chlorure d’étain(II) dihydraté en sels ou en cristaux
• Acide chlorhydrique concentré, 36–38 % (p/p)*
• Eau (distillée ou déionisée)
• Fiole jaugée (25 mL)
• Cylindre gradué (10 ml)
• Pipettes (en verre ou en plastique) ou compte-gouttes
• Équilibre
• Pesée du papier
• Spatule
• Marqueur pour étiqueter les conteneurs
• Bouteille en verre brun (pour conserver la solution)

* L’acide chlorhydrique concentré contient 36 à 38 % (p/p) de HCl, ce qui correspond à 11,64 M à 12,39 M. Pour la procédure actuelle, le HCl concentré est supposé être de 37 % (p/p).

L’ajout d’HCl est crucial pour deux raisons :

• Premièrement, il prévient l’hydrolyse du SnCl2, qui formerait autrement un sel basique insoluble (Sn(OH)Cl) et provoquerait une turbidité.
• Deuxièmement, il contribue à prévenir l’oxydation du Sn(II). La concentration d’HCl doit idéalement être égale ou supérieure à la molarité du SnCl2 pour une stabilité optimale.

Cette double fonction de l’HCl est essentielle pour maintenir la solution de dichlorure d’étain dans un état actif et réduit, garantissant ainsi la durée de vie et la fiabilité du réactif.

La solution de dichlorure d’étain ne se conserve pas bien et doit être préparée en petites quantités juste avant utilisation.  

• Oxydation: Les solutions de SnCl2 sont intrinsèquement instables lorsqu’elles sont exposées à l’air et subissent une oxydation, formant du SnCl4 et du Sn(OH)Cl insoluble. La présence de morceaux d’étain métallique dans la solution est une stratégie clé pour prévenir cette oxydation en réduisant continuellement tout Sn(IV) formé en Sn(II).  
• Hydrolyse: Les solutions diluées de SnCl2 sont sujettes à l’hydrolyse, qui produit un sel basique insoluble, Sn(OH)Cl. L’acide chlorhydrique est ajouté pour supprimer cette hydrolyse, la concentration d’HCl étant idéalement égale ou supérieure à la molarité du SnCl2.  
• Test de validité: Pour vérifier si la solution est toujours efficace, ajouter une goutte à un petit échantillon d’une solution d’or connue. Si une réaction pourpre caractéristique se produit, la solution de test est toujours bonne.  

Procédure

1. Versez 6 mL d’eau dans une fiole jaugée de 25 mL.
2. Pour cette étape, travaillez sous une hotte aspirante. Mesurez soigneusement 9 ml d’acide chlorhydrique concentré dans une éprouvette graduée de 10 ml. Transférez lentement l’acide dans la fiole jaugée de 25 ml contenant l’eau. (Important : ajoutez toujours l’acide concentré à l’eau.) Bien mélanger.
3. À l’aide d’une spatule et d’une balance, peser soigneusement 5,95 g de chlorure d’étain dihydraté ou 5,0 g de chlorure d’étain anhydre sur du papier de pesée. Transférer dans une fiole jaugée de 25 mL. Agiter pour dissoudre le solide.
4. Ajoutez de l’eau dans le flacon de 25 ml jusqu’à ce que la solution atteigne le repère. Transférez la solution dans un flacon en verre brun et étiquetez-le.

Autre recette de préparation de solution mère aqueuse de chlorure d’étain(II)

• Étape 1: Dans un flacon compte-gouttes ambré de 30 mL, ajouter environ 1,6 g (un pennyweight ou moins) de cristaux de dichlorure d’étain dihydraté (SnCl2·2H2O).  
• Étape 2: Ajouter environ 0,8 g (un demi-pennyweight) d’étain métallique pur (en morceaux, en mousse, granulé ou en feuille). L’étain métallique est essentiel pour maintenir l’intégrité de la solution en agissant comme un agent réducteur sacrificiel, empêchant l’oxydation du Sn(II) en Sn(IV).  
• Étape 3: Remplir le flacon aux trois quarts avec de l’eau distillée ou déionisée (environ 22,5 mL pour un flacon de 30 mL).  
• Étape 4: Ajouter 20 à 30 gouttes d’acide chlorhydrique concentré au flacon. L’ajout d’HCl est crucial pour deux raisons. Premièrement, il prévient l’hydrolyse du SnCl2, qui formerait autrement un sel basique insoluble (Sn(OH)Cl) et provoquerait une turbidité. Deuxièmement, il contribue à prévenir l’oxydation du Sn(II). La concentration d’HCl doit idéalement être égale ou supérieure à la molarité du SnCl2 pour une stabilité optimale. Cette double fonction de l’HCl est essentielle pour maintenir la solution de dichlorure d’étain dans un état actif et réduit, garantissant ainsi la durée de vie et la fiabilité du réactif.  
• Étape 5: Agiter doucement le flacon pour mélanger le contenu jusqu’à dissolution des cristaux de SnCl2. La solution doit apparaître légèrement laiteuse et est alors prête à l’emploi. L’étain métallique se dissoudra très lentement au fil du temps, assurant continuellement la stabilité à long terme de la solution. Il est important de noter que l’aspect légèrement laiteux de la solution fraîchement préparée est normal et n’indique pas un défaut. Cela peut être dû à la formation de très fines particules colloïdales initiales ou à des impuretés traces, mais cela n’affecte pas l’efficacité de la solution pour la détection de l’or.  
• Étiquetage: Étiqueter clairement le flacon « Solution de Test SnCl2 » avec la date de préparation.

Ci-dessous : la fiche Wikipédia sur le chlorure d’étain.

Pourpre de Cassius : méthodologie complète pour détécter de l’or dans une roche aurifère

⚠ AVERTISSEMENT :

• Certaines méthodes énoncées dans cet article requièrent des produits chimiques dangereux et corrosifs, et impliquent des réactions chimiques qui dégagent des vapeurs toxiques pouvant entrainer de graves problèmes de santé, voire la mort.
• Surtout ne les reproduisez pas chez vous ! Cet article est à titre informatif, et vous ne devez pas mettre en pratique les méthodes énoncées.
• Nous déclinons toutes responsabilité si vous les mettez en pratique et qu’il vous arrive des désagréments. A vos risques et péril.
• Le contenu énoncé dans cet article ci-dessous est à des fins éducatives uniquement.

Le test du « Pourpre de Cassius » est une méthode qualitative reconnue pour sa grande sensibilité dans la détection de l’or en solution aqueuse.

Ce procédé repose sur une réaction d’oxydo-réduction où les ions or(III) sont réduits en nanoparticules d’or élémentaire par le chlorure d’étain(II), produisant une coloration pourpre caractéristique.

Ce chapitre décrit la méthodologie pour l’exécution du test du Pourpre de Cassius.

Une attention particulière est portée aux principes chimiques sous-jacents, aux paramètres critiques influençant la sensibilité et la fiabilité du test, ainsi qu’aux protocoles de sécurité indispensables pour la manipulation des réactifs dangereux et la gestion des déchets.

L’objectif est de permettre la réalisation de ce test de détection de l’or avec une précision et une sécurité optimales.

Méthode complète à partir de l’échantillon de roche à tester

Maintenant que nous avons sous la main :

• une solution fraiche d’Eau Régale (Aque Regia)
• et une solution fraiche de chlorure d’étain.

Il est maintenance possible de procéder à l’ensemble de la mise en oeuvre d’un test de précipité de Pourpre de Cassius.

Méthodologie :

Protections obligatoire et sécurité : ventilation, masque respiratoire, lunettes, gants, blouse blanche, tablier en plastique/caoutchouc, protection des yeux et du visage.

• Etape 1 : Prendre l’échantillon de roche à tester, par exemple 50 à 100 grammes, le broyer en particules fines, réserver dans un bécher propre ou un récipent en Pyrex propre. Etiqueter et référencer l’échantillon à tester pour bien l’identifier.
• Etape 2 : Verser une solution d’Eau Régale sur la poudre de roche et bien mélanger, laisser faire la réaction et la dissolution, pendant quelques heures. Durant cette étape, chauffer sans atteindre la température d’ébullition. Bien mélanger en permanence. Chauffer doucement la solution pour évaporer l’excès d’acide nitrique (gaz toxique).
• Etape 3 : Laisser refroidir et filtrer le liquide obtenu avec un entonnoir et filtre à café fin, dans un bécher propre, pour enlever toutes particules en suspention, broyats et autre. Laisser éventuellement décanter le résultat du filtrat.
• Etape 4 : Avec une pipette propre. Prélever et déposer une petite goutte de la solution aurifère filtrée obtenue dans l’étape 3, solution de l’échantillon qui doit être testé, sur une plaque à godets blanche ou un morceau de papier filtre blanc.  Certains utilisent des cuillères en plastique de couleur blanche, c’est d’ailleurs souvent la meilleure méthode pour observer facilement les couleurs du précipité.
• Etape 5 : Avec une autre pipette propre à part, ajouter une goutte de la solution de dichlorure d’étain fraîchement préparée sur la goutte d’échantillon.  
• Etape 6 : Observer attentivement le changement de couleur.
• Etape 7 : Après quelques instants, ajouter plusieurs gouttes supplémentaires de la solution de test si nécessaire pour intensifier la réaction.  
• Etape 8 : Noter la couleur initiale et son évolution. Pour l’or, une couleur intense allant du violet profond au noir est caractéristique. Après quelques minutes, une tache pourpre persistante doit être visible sur le fond blanc blanche.  
• Etape 9 : Noter les résultats obtenus, remaques et observations dans un carnet, avec la référence de l’échantillon étudié. Eventuellement prendre une photo, en lumière naturelle ou qualibrée naturelle.

Attention aux contaminations des échantillons !

• Il est très important que l’ensemble de la verrerie et des récipients, les pipettes soient bien propres, lavées à l’eau distilée et nettoyées, séchées.
• Chaque échantillon de roche doit avoir son propre bécher, son propre filtre.
• Ne pas mélanger les pipettes, 1 pipette par échantillon et 1 pipette pour la solution test.
• Il faut être très rigoureux et bien noter et référencer les échantillons, et ne rien faire pour contaminer les gouttes versées, ne pas mélanger, sinon cela risque de fausser les résultats ou de créer des faux négatifs ou des faux positifs.
• Il faut donc prendre son temps et rester concentré.

Principe Chimique et Formation des Nanoparticules d’Or

Le test du Pourpre de Cassius est fondé sur la réaction d’oxydo-réduction entre les ions or(III) (Au3+, généralement sous forme d’anion tétrachloroaurate, AuCl4-) et les ions étain(II) (Sn2+) en solution.

• Réaction clé: Les ions étain(II) agissent comme un puissant agent réducteur, transformant les ions or(III) en or élémentaire (Au0) sous forme de nanoparticules colloïdales. Simultanément, les ions étain(II) sont oxydés en ions étain(IV) (Sn4+).
  • Réduction de l’or : Au3+ + 3e- → Au(s)  
  • Oxydation de l’étain : Sn2+ → Sn4+ + 2e-  
  • Réaction globale : 2Au3+ + 3Sn2+ → 2Au(s) + 3Sn4+  
• Formation du précipité coloré: L’or élémentaire précipite sous forme de nanoparticules colloïdales extrêmement fines (AuNPs). Ces AuNPs interagissent avec la lumière visible via un phénomène appelé résonance plasmon de surface localisée (LSPR). La couleur observée (allant du rose, rouge, violet, bleu au noir) dépend fortement de la taille, de la forme, de l’état d’agrégation et de la concentration de ces nanoparticules d’or. Ce phénomène de LSPR est la raison pour laquelle le test est si sensible, permettant de détecter des quantités infimes d’or (jusqu’à un microgramme par millilitre) par une simple observation visuelle.  
• Le « Pourpre de Cassius » est spécifiquement décrit comme un colloïde d’or élémentaire supporté sur du dioxyde d’étain (SnO2), qui se forme par l’hydrolyse et la précipitation du sous-produit Sn4+

Une solution aqueuse aurifère réagit avec le chlorure stanneux (chlorure d’étain) et forme un précipité d’or de couleur pourpre (pourpre de Cassius) se forme suivant la réaction :

2 AuCI,H + 3 CI,Sn → 2 HCI + 3 Cl,Sn + 2 Au

Cette réaction est très sensible et permet de détecter la présence d’or en solution aqueuse, même avec des dosages infimes.

Ce test de réaction chimique est très sensible et il est particulièrement adaptée aux études géochimiques.

Par exemple cette méthode permet, en partant de prises d’essai de 30 grammes de roches, de doser l’or dans ces minerais jusqu’à une teneur limite de 6.10⁻⁹ (0,000 000 001 / milliardième / nano).

Matériel Spécifique et Préparation de l’Échantillon

• Matériel: Une plaque à godets en porcelaine blanche ou en céramique ou un morceau de papier filtre blanc propre. Le fond blanc est essentiel pour une observation claire de la couleur.  
• Préparation de l’échantillon d’or: L’échantillon à tester doit être une solution aqueuse d’or à l’Eau Régale. Si l’échantillon est un minerai ou un alliage, il doit d’abord être dissous dans l’eau régale, et tout acide nitrique résiduel doit être complètement éliminé.
  • Pour l’or dans les résidus de lavage, une méthode alternative impliquant la dissolution dans l’hypochlorite de calcium et l’HCl, suivie d’une ébullition pour éliminer le chlore, peut être utilisée avant d’ajouter le SnCl2.

L’élimination de l’acide nitrique résiduel présent dans la dissolution d’Eau Régale est une étape cruciale pour la fiabilité du test du Pourpre de Cassius.

L’acide nitrique est un agent oxydant puissant qui, s’il est présent, interférera avec le test en oxydant le réactif de dichlorure d’étain, le rendant inefficace pour la détection de l’or.

Son élimination complète est donc essentielle pour la sensibilité et la fiabilité du test :

• Chauffer doucement la solution pour évaporer l’excès d’acide nitrique. La solution se concentrera, devenant sirupeuse et changeant de couleur du jaune à un orange plus foncé. Ne pas la laisser sécher complètement.
• Après une évaporation significative, ajouter de l’acide chlorhydrique concentré (environ 10-20 mL pour une petite quantité de solution) et répéter l’évaporation jusqu’à obtenir à nouveau une consistance sirupeuse. Cette étape de « dénitration » est fondamentale pour éliminer l’acide nitrique et les oxydes d’azote. Répéter cette addition d’HCl et l’évaporation 2 à 3 fois pour assurer l’élimination complète de l’acide nitrique.

Test de l’absence d’acide nitrique: Un test qualitatif courant consiste à ajouter une petite quantité d’acide formique à une goutte refroidie de la solution sirupeuse. Si un gaz brun-rougeâtre (oxydes d’azote) est dégagé, de l’acide nitrique est toujours présent, et l’évaporation avec HCl doit être répétée. La présence d’acide nitrique résiduel consommerait prématurément le réactif de chlorure d’étain(II) avant qu’il ne puisse réagir avec l’or, ce qui entraînerait un faux négatif ou une réaction colorée faible et ambiguë, même en présence d’or. La dénitration répétée avec l’HCl est donc une étape cruciale pour garantir l’intégrité de la réaction colorimétrique ultérieure. Le contrôle visuel avec l’acide formique fournit un retour immédiat, bien que qualitatif, permettant un ajustement en temps réel du processus pour des résultats optimaux.

Une fois l’absence d’acide nitrique confirmée, diluer l’acide chloroaurique sirupeux avec de l’eau distillée ou déionisée jusqu’à la concentration désirée. Le test du Pourpre de Cassius est très sensible, de sorte qu’une solution d’or relativement diluée est souvent utilisée. La solution finale doit être d’un jaune clair, caractéristique de H[AuCl4].

Étapes du Test et Observations Visuelles

• Étape 1: Déposer une petite goutte de la solution d’or à tester sur une plaque à godets blanche ou un morceau de papier filtre blanc.  Certains utilisent des cuillères en plastique de couleur blanche, c’est d’ailleurs souvent la meilleure méthode pour observer facilement les couleurs du précipité.
• Étape 2: Ajouter une goutte de la solution de dichlorure d’étain fraîchement préparée à la goutte d’échantillon.  
• Étape 3: Observer attentivement le changement de couleur.
• Étape 4: Après quelques instants, ajouter plusieurs gouttes supplémentaires de la solution de test si nécessaire pour intensifier la réaction.  
• Étape 5: Noter la couleur initiale et son évolution. Pour l’or, une couleur intense allant du violet profond au noir est caractéristique. Après quelques minutes, une tache pourpre persistante doit être visible sur la porcelaine blanche.  
• Nettoyage: Laver immédiatement la plaque à godets après chaque test avec une goutte d’eau régale pour éliminer les taches, puis rincer abondamment à l’eau. Il est important de savoir que les taches pourpres résultantes peuvent être permanentes sur la peau.  

Interprétation des Résultats et Sensibilité du Test

• Sensibilité: Le test du Pourpre de Cassius est exceptionnellement sensible. Même de très faibles concentrations d’or (aussi peu que 1 microgramme par millilitre) peuvent produire une réaction colorée perceptible.  
• Intensité de la couleur: L’intensité de la couleur (allant du rose pâle au violet foncé/noir) est directement proportionnelle à la concentration d’or. Un violet plus foncé indique une concentration d’or plus élevée.  
• Interférences:
  • Platine (Pt): Réagit avec la solution de SnCl2 pour produire une couleur jaune pâle (pour les solutions faibles), jaune foncé ou marron (pour les solutions plus fortes), ou noire (pour les solutions très concentrées). Le platine et l’iridium donnent souvent une couleur jaune foncé.  
  • Palladium (Pd): Produit initialement une couleur jaune foncé, qui vire ensuite au bleu-vert après quelques minutes. Ce changement de couleur distinctif permet de le différencier de l’or.  
  • Argent (Ag): Ne donne pas de réaction colorée mais forme un précipité blanc et pâteux de chlorure d’argent (AgCl).  
  • Métaux de base (fer, cuivre, zinc, nickel, cadmium): Les solutions contenant uniquement ces métaux de base ne montrent généralement aucun changement de couleur avec le dichlorure d’étain.  
  • Plomb (Pb): Peut produire un précipité blanc ressemblant au chlorure d’argent.  

L’observation de couleurs distinctes pour différents métaux nobles (Pt, Pd, Ir) n’est pas une simple interférence, mais une indication de mécanismes de réduction différentiels ou de caractéristiques LSPR spécifiques à leurs nanoparticules ou complexes respectifs.

Par exemple, le complexe platine-étain peut produire une couleur rouge-orange , distincte du pourpre de l’or.

La capacité à distinguer ces nuances est cruciale pour éviter les faux positifs et assurer la spécificité diagnostique du test.  

Métal Présent	Couleur Observée avec SnCl2	Remarques
Or (Au)	Violet intense à noir	Une couleur plus foncée indique une concentration d’or plus élevée. Extrêmement sensible.
Platine (Pt)	Jaune pâle (faible), Jaune foncé/Marron (fort), Noir (très concentré)	Peut être confondu avec l’or à très fortes concentrations.
Palladium (Pd)	Jaune foncé virant au bleu-vert	Changement de couleur distinctif au fil du temps.
Iridium (Ir)	Jaune foncé	Similaire au platine.
Argent (Ag)	Précipité blanc (AgCl)	Pas de changement de couleur ; formation d’un précipité insoluble.
Métaux de base (Fe, Cu, Zn, Ni, Cd)	Pas de changement de couleur	Indique l’absence de métaux nobles réagissant avec SnCl2.
Plomb (Pb)	Précipité blanc	Peut ressembler au précipité d’AgCl.

Facteurs Critiques Affectant la Fiabilité (Température, pH, Interférences)

• Température: Bien que des études sur la synthèse des nanoparticules d’or indiquent que le pH peut ne pas affecter significativement la taille finale des nanoparticules , la température et la concentration d’or ont des effets significatifs sur la taille des AuNPs. La formation de nanoparticules d’or, et donc la couleur du Pourpre de Cassius, est un phénomène dépendant de la température. Des températures élevées peuvent affecter la stabilité des complexes d’or et la cinétique de la réaction de réduction. Pour un test qualitatif, les conditions de température ambiante sont généralement suffisantes.  
• pH: Comme mentionné, le pH de la solution d’or elle-même n’a pas d’impact significatif sur la taille des nanoparticules d’or formées lors de la réaction du Pourpre de Cassius. Cependant, il est primordial que la solution de dichlorure d’étain reste acide pour empêcher son hydrolyse et maintenir le Sn(II) en solution. Une solution de SnCl2 insuffisamment acide entraînerait la précipitation de composés d’étain inactifs, réduisant ainsi la concentration effective de l’agent réducteur actif et compromettant la capacité du test à détecter l’or avec précision, quelle que soit la concentration d’or.  
• Concentration de l’or: L’intensité de la couleur pourpre est directement proportionnelle à la concentration d’or. Une concentration d’or excessivement élevée peut saturer la réaction, conduisant à une couleur noire immédiate qui peut masquer les nuances, tandis qu’une concentration trop faible pourrait ne pas produire de changement de couleur visible, même si de l’or est présent.  
• Interférences: La présence d’autres métaux nobles (Pt, Pd, Ir) peut produire des couleurs similaires ou trompeuses. Il est crucial de bien connaître les couleurs caractéristiques produites par ces interférences pour une interprétation précise. Les métaux de base ne provoquent généralement pas de changements de couleur, mais peuvent former des précipités (Ag, Pb).  
• Oxydants résiduels: Comme souligné dans la Section 1, la présence d’agents oxydants résiduels (en particulier l’acide nitrique) dans la solution d’or peut oxyder prématurément le Sn(II) dans le réactif de dichlorure d’étain avant qu’il ne puisse réagir avec l’or, conduisant à des faux négatifs ou à une sensibilité significativement réduite. C’est pourquoi l’étape de dénitration approfondie est absolument essentielle pour des résultats fiables.  

Vidéo : Solutions de test pour la présence d’or grâce au di-chlorure d’étain ou chlorure stanneux.

Démonstration de l’utilisation d’une solution aqueuse de chorure d’étain pour déceler de la présence d’or dans une solution aqueuse aurifère. Cette vidéo a l’avantage de montrer des exemples concrets de résultats de tests. Elle montre aussi la sensibilité et l’efficacité du test en situation réelle. Le précipité de Pourpre de Cassius, de couleur violet ou pourpre est un indicateur fiable, comme il est possible de le constater ici.

• Source : Successful Engineer – Vidéo : https://youtu.be/ZKR674GWquQ?si=PgVbMhTb-XEKC2Aj
• Lien interne de la vidéo en téléchargement : https://www.goldsnoop.com/wp-content/uploads/2024/04/Testing-solutions-for-gold-presence.mp4

ÉTUDE GÉOCHIMIQUE ED LO’ R.
L’orpaillage dans les vallées du Vicdessos a été très sporadique au cours des siècles. Les nombreux essais à la battée que nous avons effectués en différents points des berges ne nous ont donné aucune paillette d’or. Nous nous sommes alors tournés vers la géo- chimie de ce métal dans les minerais sulfurés cités plus haut : pyrite, pyrrhotite, chalcopyrite, blende et des échantillons de pyrite et de pyrrhotite de la mine de Montalmayou, commune de Perles (Vallée de l’Ariège).
Les faibles teneurs en or de ces minerais nous ont obligé à faire une préconcentration du métal précieux par voie chimique. Nous avons adopté le procédé de Robert DE LUCE [1910] qui permet d’extraire l’or des minerais sulfurés sous forme d’une petite éponge.

Les quantités d’or ainsi isolées étant trop petites (de l’ordre du
millième de milligramme ou gamma) pour être pesées nous avons
eu recours à la colorimétrie du pourpre de Cassius déposées sur
papier filtre (confined spot). Cete méthode, très sensible et parti- culièrement adaptée aux études
géochimiques permet, en partant de prises d’essai de 30 grammes, de doser l’or dans ces minerais
jusqu’à une teneur limite de 6 . 1 0 . Le tableau suivant consigne la moyenne des résultats de nos analyses.

Ainsi les pyrites sont relativement pauvres en or. Les pyrrhotites sont dans l’ensemble assez riches avec 0,2 à 0,5 g Au/t. La chalco- pyrite du Couloumier est parmi les sulfures étudiés celui qui a la plus forte teneur 0,6 g Au/t; au contraire la blende du même gise- ment ne contient que 0,05 g Au/t.
Bien que tous ces sulfures aient des teneurs en or nettement plus
élevées que celles des roches éruptives analysées par VInCENT et
CROCKET [1960] (pyrite 0,017 g/t et pyrrhotite 0,0029 g/t), il est difficile d’admettre qu’ils soient à l’origine des pépites et même des paillettes trouvées dans les alluvions de l’Ariège.

 Précautions de Sécurité Essentielles et Gestion des Déchets

Cette section souligne l’importance primordiale de la sécurité lors de la manipulation de produits chimiques dangereux et décrit les procédures appropriées de gestion des déchets.

Précautions de Sécurité Essentielles et Gestion des Déchets

Équipement de Protection Individuelle (EPI) Recommandé

La manipulation d’acides concentrés et d’eau régale présente des risques significatifs de brûlures chimiques graves, d’irritation respiratoire et de lésions oculaires graves. Un équipement de protection individuelle (EPI) approprié est indispensable.  

• Protection des mains: Des gants chimiquement résistants (par exemple, en caoutchouc butyle, Viton ou équivalent) d’une épaisseur suffisante (≥10 mm) sont obligatoires. Le port de deux paires de gants en nitrile est recommandé pour les applications à faible volume afin de fournir une barrière supplémentaire.  
• Protection des yeux et du visage: Des lunettes de protection contre les éclaboussures conformes à la norme ANSI Z87.1 ou à la norme européenne EN166, ainsi qu’un écran facial complet, sont nécessaires pour se protéger contre les éclaboussures et les brouillards corrosifs.  
• Protection du corps: Une blouse de laboratoire à manches longues et boutonnée, ainsi qu’un tablier en plastique ou en caoutchouc, sont essentiels pour protéger la peau et les vêtements des déversements et des éclaboussures.  
• Protection respiratoire: Tous les travaux doivent être effectués sous une hotte aspirante fonctionnelle et bien ventilée (sorbonne) pour prévenir l’inhalation de vapeurs irritantes et toxiques (HCl, HNO3, NOCl, Cl2, NO, NO2). La vitesse frontale de la hotte doit être maintenue entre 80 et 125 pieds par minute pour une confinement efficace.  

Type d’EPI	Recommandation Spécifique	Risques Mitigés	Références
Gants	Caoutchouc butyle, Viton, ou nitrile (doubles couches pour faible volume)	Brûlures cutanées, absorption cutanée
Protection des yeux et du visage	Lunettes de protection contre les éclaboussures et écran facial	Lésions oculaires graves, brûlures du visage
Protection du corps	Blouse de laboratoire boutonnée, tablier en plastique/caoutchouc	Brûlures cutanées, contamination des vêtements
Protection respiratoire	Travail sous hotte aspirante bien ventilée	Inhalation de vapeurs toxiques et irritantes

Manipulation Sécurisée des Réactifs

• Ventilation: Toujours travailler dans un espace bien ventilé, de préférence sous une hotte aspirante, pour minimiser l’exposition aux vapeurs acides et aux gaz toxiques.  
• Ajout des acides: Lors de la préparation de l’eau régale, toujours ajouter l’acide nitrique à l’acide chlorhydrique, jamais l’inverse, et ce, très lentement. Cette précaution est essentielle pour contrôler la réaction exothermique et le dégagement de gaz.  
• Contenants: Ne jamais stocker l’eau régale dans un récipient hermétiquement fermé, car la pression des gaz générés peut provoquer une rupture ou une explosion. Utiliser des récipients non hermétiques sous une hotte ventilée.  
• Incompatibilités: Éviter tout contact de l’eau régale avec des matières organiques (acétone, éthanol, détergents), car cela peut provoquer des réactions violentes et des explosions. Ne pas stocker les acides concentrés avec des métaux ou des matières inflammables. Le dichlorure d’étain est un agent réducteur puissant et réagit avec les agents oxydants forts et les peroxydes.  
• Propreté: Maintenir la zone de travail propre et organisée. Nettoyer immédiatement tout déversement selon les procédures de gestion des déversements de produits chimiques dangereux.  

Gestion et Élimination des Déchets Chimiques

La gestion des déchets chimiques issus de ces procédures doit être effectuée avec la plus grande prudence, en respectant les réglementations locales et nationales.

• Neutralisation de l’Eau Régale: L’eau régale ne doit pas être rejetée directement dans l’environnement et doit être neutralisée avant élimination.
  • Procédure: Refroidir la solution d’eau régale usagée en la versant très lentement et avec précaution dans une grande quantité de glace (environ 500 grammes de glace pour 100 mL d’eau régale). La neutralisation doit être effectuée progressivement dans un récipient à large ouverture avec une solution basique aqueuse, telle que du bicarbonate de sodium saturé, jusqu’à ce que le pH soit neutre (vérifier avec du papier pH). Cette étape doit être réalisée sous hotte aspirante pour gérer les gaz résiduels.  
• Élimination de la Solution de Dichlorure d’Étain: La solution de dichlorure d’étain et les résidus du test du Pourpre de Cassius contiennent des métaux lourds (étain, or, platine, palladium).
  • Traitement: La solution de dichlorure d’étain peut être neutralisée avec du bicarbonate de sodium, ce qui produira un précipité blanc d’hydroxyde d’étain(II), qui s’oxydera lentement à l’air en dioxyde d’étain (SnO2) insoluble. Ce précipité doit être collecté.  
  • Déchets de nanoparticules d’or: Les nanoparticules d’or et les solutions utilisées dans le test du Pourpre de Cassius sont considérées comme des déchets dangereux en raison de leur toxicologie et de leur devenir environnemental encore largement inconnus.
    • Collecte: Tous les déchets de nanoparticules (matériaux solides et liquides), y compris les équipements de protection individuelle et le matériel de nettoyage contaminés, doivent être placés dans des conteneurs appropriés, bien scellés et doublement ensachés. Les conteneurs et sacs doivent être essuyés à l’humidité avant élimination.  
    • Étiquetage: Les conteneurs doivent être clairement étiquetés avec la composition des déchets, en indiquant les nanoparticules comme « traces » si nécessaire.  
    • Élimination: Ces déchets doivent être traités comme des déchets dangereux et éliminés par une filière agréée, souvent via des services spécialisés en gestion des déchets chimiques. Le rejet dans les égouts ou les cours d’eau est strictement interdit.  
• Nettoyage des déversements: Les déversements de nanoparticules doivent être nettoyés immédiatement en utilisant des méthodes humides (chiffons humides) ou un aspirateur équipé d’un filtre HEPA. Le balayage à sec ou l’utilisation d’aspirateurs conventionnels sont à proscrire, car ils peuvent disperser les nanoparticules dans l’air.  

Conclusions de cet article

La réalisation réussie du test du Pourpre de Cassius pour la détection de l’or en solution aqueuse repose sur une compréhension approfondie des principes chimiques et une application rigoureuse des protocoles. La préparation de la solution mère d’or via l’eau régale exige une attention particulière à la stœchiométrie et à l’élimination complète de l’acide nitrique résiduel, dont la présence compromettrait la réactivité du dichlorure d’étain et, par conséquent, la sensibilité du test. L’instabilité inhérente de l’eau régale, qui se décompose rapidement en gaz toxiques, dicte une préparation juste avant l’emploi et un stockage temporaire dans des récipients non hermétiques sous hotte pour la sécurité.

De même, la solution de dichlorure d’étain doit être préparée avec précision, en assurant une concentration suffisante d’acide chlorhydrique et la présence d’étain métallique pour prévenir l’hydrolyse et l’oxydation des ions étain(II). Cette double fonction de l’acide chlorhydrique est cruciale pour maintenir l’efficacité du réactif. L’observation d’un léger aspect laiteux de la solution de dichlorure d’étain est un phénomène normal et ne doit pas être interprétée comme un échec de la préparation.

Le test du Pourpre de Cassius, en tant que manifestation de la résonance plasmon de surface localisée (LSPR) des nanoparticules d’or, offre une sensibilité exceptionnelle, permettant la détection de traces infimes d’or. La couleur observée, allant du rose au noir, est un indicateur de la concentration d’or, mais une interprétation précise est essentielle en raison des interférences potentielles avec d’autres métaux nobles (platine, palladium, iridium) qui produisent des colorations distinctes. La capacité à différencier ces nuances est fondamentale pour la spécificité du diagnostic.

Enfin, la sécurité est une considération primordiale. L’utilisation d’équipements de protection individuelle adéquats et le respect strict des procédures de manipulation des acides concentrés et des déchets chimiques sont non négociables. La neutralisation appropriée des solutions usagées et la gestion des déchets de nanoparticules selon les réglementations en vigueur sont essentielles pour la protection de la santé humaine et de l’environnement. En adhérant à ces méthodologies précises et à ces protocoles de sécurité, les utilisateurs peuvent réaliser le test du Pourpre de Cassius de manière fiable et sécurisée.

 Sources externes

Web

Or Colloïdal et Pourpre de Cassius

• https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9sonance_plasmon_de_surface#:~:text=La%20r%C3%A9sonance%20des%20plasmons%20de,surface%20d’une%20couche%20m%C3%A9tallique.
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• http://blog.espci.fr/pse1/files/2017/05/m%C3%A9thodes-barrier-lottier-michon.pdf
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•  https://www.researchgate.net/publication/356388087_Synthese_et_determination_de_la_taille_de_nanoparticules_d’or
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•  https://www.spectroscopyeurope.com/applications/uv-vis-spectroscopy-characterising-optical-properties-gold-nanoparticles
• https://new.societechimiquedefrance.fr/wp-content/uploads/2019/12/2018-425-janvier-p21-burgin-hd.pdf
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• https://www.mdpi.com/2079-4991/10/10/2027#:~:text=Generally%2C%20the%20increase%20of%20gold,of%20colorimetric%20output%20of%20particles.
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Eau Régale

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• https://www.vienne.gouv.fr/contenu/telechargement/15617/101674/file/FDS+acide.pdf
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• https://www.techno-science.net/glossaire-definition/Eau-regale.html
• http://wiki.scienceamusante.net/index.php/Eau_r%C3%A9gale
• https://www.ucal.coop/wp-content/uploads/2014/09/ART_pdts-usuels-dangereux.pdf
• https://www.ctcgroupe.com/fr/blog/97/2020-08-28/equipements-de-protection-individuelle-contre-les-risques-chimiques.html
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• https://www.fishersci.fr/store/msds?partNumber=11331449&countryCode=FR&language=fr
• https://travail-emploi.gouv.fr/les-risques-lies-lacide-chlorhydrique-ou-chlorure-dhydrogene
• https://www.inrs.fr/publications/bdd/fichetox/fiche.html?refINRS=FICHETOX_13
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Chlorure d’étain, chlorure stanneux

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• https://www.sciencecompany.com/How-To-Make-Gold-Test-Solution.aspx#:~:text=STANNOUS%20CHLORIDE%20TESTING%20SOLUTION&text=It%20is%20easy%20to%20make,oz%20(30mL)%20dropping%20bottle.
• https://www.911metallurgist.com/blog/wet-metal-assay-techniques
• https://www.flinnsci.com/sds_395-hydrochloric-acid-6-m—12-m-concentrated/sds_395
• https://www.fishersci.com/store/msds?partNumber=A481212&productDescription=HYDROCHLORIC+ACID+NF%2FFCC+21%2F2L&vendorId=VN00033897&countryCode=US&language=en
• https://www.sigmaaldrich.com/sds/mm/8.18150
• https://www.researchgate.net/post/SnCl22H2O-is-not-dissolving-in-cold-and-hot-water-Solution-becomes-turbid-after-some-time-Please-suggest-how-to-remove-turbidity
• https://handletteringforum.com/forum/viewtopic.php?p=2072
• https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cr030698%2B
• https://www.911metallurgist.com/blog/preparation-purple-of-cassius
• https://patents.google.com/patent/CN85106332B/en
• https://www.911metallurgist.com/blog/how-to-use-aqua-regia-to-purify-gold
• https://digitalcommons.mtech.edu/cgi/viewcontent.cgi?params=/context/grad_rsch/article/1290/&path_info=BozerKathryn_thesis_final_version.pdf
• https://www.sciencecompany.com/Assets/NC-14858_Instructions.pdf
• https://www.911metallurgist.com/blog/gold-chloride