Spessore doratura

[Mario]

Prologo: quando la canicola si accanisce, come in questo infuocato scorcio d'agosto, vengono a galla insolite elucubrazioni.
Poco prima lo sguardo si era posato, per l'ennesima volta, sul tavolo ingombro di ogni cianfrusaglia, indeciso se procedere ad un repulisti generale o trarre spunto per l'ennesimo esperimento. Preso dalla vergogna decido di procedere alla cosidetta decimazione (ossia tengo una cosa e ne butto via dieci). Ma già alla prima occhiata capisco che le buoni intenzioni sono andate a farsi benedire.
Con che coraggio posso avviare all'oblio differenziato quelle due schede di memoria della fotocamera digitale da tempo defunte e che imperterrite ammiccano maliziose lanciando bagliori dorati ?
La voglia di indagare è subito divampata alimentata da quel desiderio di dare finalmente risposta a quel tormentoso interrogativo da tempo implorante e mai placato: ma quanto oro c'è su quelle piste?

Affinchè la cosa risulti pure divertente, mi sono dato una sola regola sul come procedere, tassativa e non trattabile: qualsiasi mezzo è lecito purchè alla portata di un homelab.
Sono escluse quindi strumentazioni come spettrofotometri, bilancie analitiche, reagenti chimici speciali e quant'altro diverso dalla spartana vetreria normalmente disponibile. Niente che costi più di 30 Euri al pezzo  

E' una "mission impossible" oppure pensate che ce la possa fare?

cordialmente vostro
Mario

[Mario]

Passiamo adesso alla sperimentazione vera e propria.
Come vedrete tra poco, non solo misureremo lo spessore della doratura, ma apprenderemo anche come sia posibile ricavare il nobile metallo con procedure assai semplificate.

Vediamo subito la lista dei reagenti e della vetreria:

Reagenti:
- acido cloridrico concentrato. Va benissimo quello al 35% o dintorni.
- acido nitrico 65%.
- acetato di etile   (CAS n°141-78-6)
- acqua ossigenata al 35%. Si può usare anche quella al 3% che è più facilmente disponibile tra le mura domestiche, basta usarne una quantità corrispondente.
- bastoncini sodati. Si preparano immergendo dei bastoncini di legno non resinoso diametro circa 2mm ben secchi in una soluzione concentrata calda di carbonato di sodio per 1-2 giorni. Si lasciano asciugare all'aria e poi sulla fiamma del Bunsen fino ad inizio carbonizzazione.


Vetreria
- bagnomaria  bollente
- provetta con tappo a vite. Meno comodo ma quasi altrettanto valido è l'utilizzo di una provetta con tappo in sughero.
- pipetta Pasteur o in vetro, meglio se con punta fine
- calibro corsoio digitale centesimale. Il mio, della Valex, lo si trova nei bricocenter o direttamente su eBay a circa 25 Euri. Chi possiede un microscopio dotato di oculare con reticolo può farne a meno.
- apparecchio per la filtrazione soto vuoto. Se non lo si ha va bene anche la filtrazione tradizionale, solo che ci vuole più tempo.

Procedimento:
Si attaccano i due piccoli pezzi di circuito stampato,

   

posti in un piccolo becker, con 1,5 mL di HCl 37% + 0,5 ml di HNO3 65%. Un leggero riscaldamento accelera la dissoluzione.
L’oro e il rame passano in soluzione sotto forma acido cloroaurico HAuCl4 e anione tetraclorocuprato CuCl4--.
Si ottiene un liquido color giallo-verde che viene diluito con 5 ml di acqua. Ora il colore è verde chiaro.
Si filtra dalle impurità usando un piccolo imbuto nel cui gambo è stato pressato un poco di cotone idrofilo. In questo modo si evita di usare troppa acqua per i lavaggi. Lavare poi il filtro con poca acqua raccogliando il filtrato in un picolo becker.
Si porta a secco (meglio su bagnomaria bollente) aggiungendo 0,5 ml di HCl 37%. Si ripete l’operazione in modo da eliminare l’acido nitrico dalla soluzione. Il residuo, di colore giallo-verde, deve risultare umido e non secco.

   

Si scioglie il residuo in 10 ml di acqua, si trasferisce la soluzione in una provetta (la soluzione deve risultare perfettamente limpida e di colore verde-azzurro)

   

e si aggiungono 1 ml di HCl 37% e 3 ml di acetato di etile. Si agita per estrarre l’oro che va a raccogliersi nella fase organica superiore conferendogli un colore giallo. Notare come il colore della sottostante soluzione sia cambiato dal verde-azzurro (dovuto ad HAuCl4 e Cu++) all'azzurro tipico del solo catione rameico.

   

la quale è poi trasferita in un becker per decantazione aiutandosi con una picola pipetta. Si ripete l’estrazione con due porzioni da 2 ml cadauna di acetato di etile.
Le fasi organiche riunite nel becker si fanno evaporare a bagnomaria (volendo recuperare il solvente si può distillare in rotovapor). Rimane un residuo sciropposo di acido cloroaurico giallo che viene ripreso con 20 ml di acqua. Alla soluzione appena giallina si aggiunge NaOH 1M fino ad aversi un pH > di 12 (bastano 1-2 mL).
Infine si dosano 2-3 gocce di H2O2 al 35%.
Si forma immediatamente un precipitato nero e la soluzione assume una tonalità bluastra.

   

In ambiente progressivamente alcalino l’acido cloroaurico dapprima precipita, se la soluzione non è troppo diluita, come Au(OH)3 e poi si trasforma in anione tetraidrossoaurato Au(OH)4-. In presenza di acqua ossigenata, questa agisce da riducente precipitando l’oro come metallo:
2Au(OH)4- + 3H2O2   2Au + 3O2 + 6H2O + 2OH-

Si fa bollire circa 10 minuti per eliminare l’eccesso di H2O2. La maggior parte dell'oro precipita e il liquido rimane di colore bluastro.

   

Poi si aggiungono alcune gocce di HCl 37% fino a pH fortemente acido e si prosegue con l’ebollizione. La soluzione si scolora e l’oro precipitato si rapprende in una massa bruna.

   

Si filtra sotto vuoto su filtro di carta fascia blu lavando con acqua tiepida. l'oro è sotto forma di un grumo rappreso di colore marrone.

   

Questo oro precipitato viene raccolto sulla punta di un bastoncino di legno umido precedentemente impregnato con carbonato di sodio. Si porta alla fiamma ossidante di un Bunsen per alcuni secondi. Occorre una certa abilità, ma se si opera bene si riesce ad ottenere un globulo d’oro aderente sulla punta carbonizzata, ben visibile ad occhio nudo, ancor di più se lo si osserva allo stereomicroscopio a 10X .

   

Nell’esempio della foto il globulo, perfettamente sferico, ha un diametro di 550 µm.
Bastano alcuni semplici calcoli per valutarne il peso: 1,33*3,14*(0,275^3)*19,3= 1,7 mg
 
Ed ora il calcolo dello spessore.
La superficie dorata è di 225 mm^2. Ne consegue che ogni µm di spessore comporta un volume di 0,225 mm^3 e un peso di 4,3 mg. Lo spessore è perciò di 0,4 µm.

saluti
Mario

[Igor]

Bella procedura, bell'esperimento, bello tutto (tranne i bastoncini ).

Alla quotazione di oggi, quella caccola d'oro vale 0,054€ .