Perhlorna kiselina
Perhlorna kiselina je mineralna kiselina sa formulom HClO4. Obično se nalazi u vodenoj otopini, a ovo bezbojni spoj je jača kiselina od sumporne kiseline i dušićne kiseline. Moćan je oksidans kada je vruća, ali vodeni rastvor do približno 70 mas.% Na sobnoj temperaturi uglavnom je sigurna, pokazujući samo jake kiselinske osobine, a nema oksidacijska svojstva. Perhlorna kiselina je korisna za pripremu perhloratnih soli, posebno amonij-perhlorata, važne komponente raketnog goriva. Opasno je nagrizajuća i lahko stvara potencijalno eksplozivne smjese.
| Perhlorna kiselina | |
|---|---|
   | |
| Općenito | |
| Hemijski spoj | Perhlorna kiselina |
| Druga imena | Hiperhlorna kiselina [1] Sistematsko ime: hlorna(VII) kiselina |
| Molekularna formula | HClO4 |
| CAS registarski broj | 7601-90-3 |
| InChI | 1/ClHO4/c2-1(3,4)5/h(H,2,3,4,5) |
| Kratki opis | Bezbojna, bezmirisna tečnost |
| Osobine1 | |
| Molarna masa | 100,46 g/mol |
| Agregatno stanje | Tečnost |
| Gustoća | 1,768 g/cm3 |
| Tačka topljenja | −17)[2] −112 °C |
| Tačka ključanja | 203 |
| Rastvorljivost | Miješa se (mješljiva) |
| 1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima. | |
Proizvodnja
urediPerhlorna kiselina se industrijski proizvodi na dva načina. Uobičajeni metod iskorištava visoku topljivost natrij-perhlorata u vodi (209 g/100 ml vode na sobnoj temperaturi). Obrada takvih rastvora sa hlorovodoničnom kiselinom daje perhlornu kiselinu, taložeći čvrsti natrij-hlorid:
- NaClO4 + HCl → NaCl + HClO4
Kocentrirana kiselina može se pročistiti destilacijom. Alternativni put, koji je izravniji i izbjegava soli, uključuje anodnu oksidaciju vodenog hlora na platinskoj elektrodi.[3][4]
Laboratorijske pripreme
urediObrada barij-perhlorata sa sumpornom kiselinom taloži barij-sulfat, ostavljajući perhlornu kiselinu. Može se napraviti i mešanjem dušične kiseline sa amonij-perhloratom i ključanja, uz dodavanje hlorovodonične kiseline. Reakcija daje dušik-oksid i perhlornu kiselinu, uslijed istovremene reakcije koja uključuje amonijev ion i može se značajno koncentrirati i pročistiti vrenjem preostalih dušične i solne kiseline.
Svojstva
urediBezvodna perhlorna kiselina, na sobnoj temperaturi je nestabilna uljna tečnost. Oblikuje najmanje pet hidrata, od kojih je nekoliko okarakterizirano kristalografski. Te se čvrste supstance sastoje od perhloratnog aniona, povezanog preko vodikovih veza za centre H2O i H3O+.[5] Perhlorna kiselina sa vodom formira azeotrop, koji se sastoji od oko 72,5% perhlorne kiseline. Ovaj oblik kiseline stabilan je neograničeno i komercijalno je dostupan. Takvi rastvori su higroskopni. Dakle, ako se koncentrirana perhlorna kiselina ostavi otvorenom, razrjeđuje se upijajući vodu iz zraka.
Dehidratacija perhlorne kiseline daje anhidridni dihlor-heptoksid:[6]
- 2 HClO4 + P4O10 → Cl2O7 + H2P4O11
Upotreba
urediPerhlorna kiselina se uglavnom proizvodi kao preteča amonij-perhlorata, koji se koristi u raketnom gorivu. Rast raketne industrije doveo je do povećane proizvodnje perhlorne kiseline. Godišnje se proizvede nekoliko miliona kilograma.[3] Perhlorna kiselina je jedan od najproverenijih materijala za bakropis displeje sa tačkastim kristalima i kritičnih primena elektronike, kao i za vađenje rude, a ima i jedinstvena svojstva u analitičkoj hemiji.[7] Additionally it is a useful component in etching of chrome[8]
Kao kiselina
urediPerhlorna kiselina, superkiselina, jedna je od najsnažnijih Brønsted-Lowryjeva kiselina. Da je njen pKa niži od −9, svjedoči činjenica da njegov monohidrat sadrži diskretne hidronijeve ione i može se izolirati kao stabilna, kristalna čvrsta supstanca, formulirana kao [H3O+]ClO4-].[9] Najnovija procjena njenog vodenog pKa je Razvojna greška: Nije prepoznat karakter punktacije "–" 2.0. Pruža jaku kiselost uz minimalne smetnje, jer je perhlorat slabo nukleofilan (objašnjava visoku kiselost HClO4). Ostale kiseline nekoordirajućih aniona, kao što su fluoroborna i heksafluorofosforna kiselina, podložne su hidrolizi, dok perhlorna kiselina nije. Uprkos opasnostima povezanim s eksplozivnošću njegovih soli, kiselina je često preferirana u određenim sintezama. Iz sličnih razloga, koristan je eluent u ionoizmenjivačkoj hromatografiji.
Također se koristi za elektropoliranje ili nagrizanje aluminija, molibdena i drugih metala.
Sigurnost
urediS obzirom na svoja jaka oksidirajuća svojstva, perhlorna kiselina podliježe opsežnim propisima.[10] Vrlo je reaktivna s metalima (npr. aluminij) i organskim tvarima (drvo, plastika). Radovi s perhlornom kiselinom moraju se izvoditi u dimnim poklopcima koji imaju sposobnost ispiranja kako bi se spriječilo nakupljanje oksidanata u kanalu.
U u Los Angelesu, Kalifornija, 20. februara 1947., 17 ljudi je upoginulo i 150 ranjeno u eksploziji kad, e koja se sastojala od preko 1.000 litara 75%-tne perhlorne kiseline i 25% acetat-anhidrida. Postrojenje za galvanizaciju O'Connor, 25 drugih zgrada i 40 automobila je uništeno, a 250 obližnjih kuća je oštećeno. Kupka se koristila za elektropoliranje aluminijskog namještaja. Pored toga, u kupku za pregrevanje dodavani su organski spojevi, kada je gvozdeni stalak zamenjen onim obloženim celuloznim acetobutiratom (plastika Tenit-2). Nekoliko minuta kasnije kupka je eksplodirala.[11][12]
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ Samuel Fomon. Medicine and the Allied Sciences. 1. str. 148.
- ^ Safety data for concentrated perchloric acid, ca. 70% Arhivirano 2. 7. 2008. na Wayback Machine msds.chem.ox.ac.uk
- ^ a b Helmut Vogt, Jan Balej, John E. Bennett, Peter Wintzer, Saeed Akbar Sheikh, Patrizio Gallone "Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a06_483.
- ^ Müler, W.; Jönck, P. (1963). "Herstellung von Perchlorsäure durch anodische Oxydation von Chlor". Chemie Ingenieur Technik. 35 (2): 78. doi:10.1002/cite.330350203.; German patent DE1031288B; US patent US2846383A.
- ^ Almlöf, Jan; Lundgren, Jan O.; Olovsson, Ivar "Hydrogen Bond Studies. XLV. Crystal structure of perchloric acid 2.5 hydrate". Acta Crystallographica Section B: Structural Crystallography and Crystal Chemistry 1971, volume 27, pp. 898–904. doi:10.1107/S0567740871003236.
- ^ Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon (2001). Inorganic chemistry. Translated by Mary Eagleson, William Brewer. San Diego: Academic Press. str. 464. ISBN 0-12-352651-5.
- ^ "Perchloric Acid". GFS chemicals. Arhivirano s originala, 31. 1. 2015. Pristupljeno 14. 1. 2014.
- ^ "Metal Etching". Thayer School of Engineering.
- ^ Kathleen Sellers; Katherine Weeks; William R. Alsop; Stephen R. Clough; Marilyn Hoyt; Barbara Pugh (2006). Perchlorate: environmental problems and solutions. CRC Press. str. 16. ISBN 0-8493-8081-2.
- ^ Perchloric Acid, 60%, GR Material Safety Data Sheet Arhivirano 24. 3. 2012. na Wayback Machine Seton Resource Center.
- ^ R. C. Nester; G. F. Vander Voort (1992). Safety in the Metallographic Laboratory. ASTM Standardization News. str. 34.
- ^ "CALIFORNIA: The Amazing Brew". Time.com. 3. 3. 1947.