Perchloorsuur
Perchloorsuur is 'n minerale suur met die formule HClO4. Gewoonlik as 'n waterige oplossing gevind, is hierdie kleurlose verbinding 'n sterker suur as swaelsuur, salpetersuur en soutsuur. Dit is 'n kragtige oksideermiddel wanneer dit warm is, maar waterige oplossings tot ongeveer 70% per gewig by kamertemperatuur (wat aseotrope genoem word) is oor die algemeen veilig, en vertoon slegs sterk suur eienskappe en geen oksiderende eienskappe nie. Perchloorsuur is nuttig vir die voorbereiding van perchloraatsoute, veral ammoniumperchloraat, 'n belangrike vuurpylbrandstofkomponent. Perchloorsuur is soms gevaarlik en vorm maklik potensieelplofbare mengsels.
|
Algemeen | |
|---|---|
| Naam | Perchloorsuur |
| Sistematiese naam | Chloor(VII)suur |
| Ander name | Hiperchloorsuur[1] |
 |
 |
| Chemiese formule | HClO4 |
| Molêre massa | 100,46 g•mol-1 |
| CAS-nommer | 7601-90-3 |
| Voorkoms | kleurlose vloeistof |
| Reuk | reukloos |
| Fasegedrag | |
| Smeltpunt |
|
| Kookpunt | 203 °C (aseotroop)[2] |
| Digtheid | 1,768 g•cm-3 |
| Oplosbaarheid | mengbaar in water |
|
Suur-basis eienskappe | |
| pKa | −15,2 |
|
Veiligheid | |
| Flitspunt | 113 °C[2] (geslote koppie) |
|
Tensy anders vermeld is alle data vir standaardtemperatuur en -druk toestande. | |
Portaal  Chemie
| |
Produksie
wysigPerchloorsuur word industrieel deur twee roetes vervaardig. Die tradisionele metode benut die hoë wateroplosbaarheid van natriumperchloraat (209 g/100 ml water teen kamertemperatuur). Behandeling van sulke oplossings met soutsuur gee perchloorsuur, wat soliede natriumchloried presipiteer:
- NaClO4 + HCl → NaCl + HClO4
Die gekonsentreerde suur kan deur distillasie gesuiwer word. Die alternatiewe roete, wat meer direk is en soute vermy, behels anodiese oksidasie van waterige chloor by 'n platinumelektrode.[3][4]
Laboratorium voorbereidings
wysigBehandeling van bariumperchloraat met swaelsuur presipiteer bariumsulfaat en laat perchloorsuur oor. Dit kan ook gemaak word deur salpetersuur met ammoniumperchloraat te meng en te kook terwyl soutsuur bygevoeg word. Die reaksie gee stikstofoksied en perchloorsuur as gevolg van 'n gelyktydige reaksie wat die ammoniumioon gebruik. Dit kan aansienlik gekonsentreer en gesuiwer word deur die oorblywende salpeter- en soutsuur af te kook.
Eienskappe
wysigWatervrye perchloorsuur is 'n onstabiele olierige vloeistof teen kamertemperatuur. Dit vorm ten minste vyf hidrate, waarvan verskeie gekarakteriseer met kristallografie is. Hierdie vaste stowwe bestaan uit die perchloraatanioon wat via waterstofbindings aan H2O- en H3O+-sentrums gekoppel is.[5] Perchloorsuur vorm 'n aseotroop met water, wat uit ongeveer 72,5% perchloorsuur bestaan. Hierdie vorm van die suur is onbepaald stabiel en is kommersieel beskikbaar. Sulke oplossings is higroskopies[Nota 1] en dus as dit oopgelaat word aan die lug verdun gekonsentreerde perchloorsuur homself deur water uit die lug te absorbeer.
Dehidrasie van perchloorsuur gee die anhidried dichloorheptoksied:[6]
- 2 HClO4 + P4O10 → Cl2O7 + H2P4O11
Gebruike
wysigPerchloorsuur word hoofsaaklik geproduseer as 'n voorloper van ammoniumperchloraat, wat in vuurpylbrandstof gebruik word. Die groei in vuurpylgebruik het gelei tot verhoogde produksie van perchloorsuur. Etlike miljoene kilogram word jaarliks geproduseer.[3] Perchloorsuur is een van die mees bewese materiale vir ets van vloeikristalskerms en kritieke elektroniese toepassings sowel as in ertsekstraksie. Dit het ook unieke eienskappe in analitiese chemie[7] en is 'n nuttige komponent in ets van chroom.[8] Dit word ook gebruik vir elektropolering of ets van aluminium, molibdeen en ander metale.
As 'n suur
wysigPerchloorsuur, 'n supersuur,[Nota 2] is een van die sterkste Brønsted-Lowry-sure. Dat sy pKa laer as -9 is, word bewys deur die feit dat sy monohidraat diskrete hidroniumione bevat en geïsoleer kan word as 'n stabiele, kristallyne vaste stof, geformuleer as [H3O+][ClO–4].[9] Die mees onlangse skatting van sy waterige pKa is -15,2±2,0.[10] Dit verskaf sterk suurheid met minimale inmenging omdat perchloraat swak nukleofiel is (wat die hoë suurheid van HClO4 verduidelik). Ander sure van nie-koördinerende anione, soos fluoroboorsuur en heksafluorfosforsuur is vatbaar vir hidrolise, terwyl perchloorsuur nie. Ten spyte van gevare wat verband hou met die plofbaarheid van die soute, word die suur dikwels in sekere sinteses verkies.[11] Om soortgelyke redes is dit 'n nuttige aftrekker in ioonuitruilchromatografie.
Veiligheid
wysigGegewe sy sterk oksiderende eienskappe, is perchloorsuur onderworpe aan uitgebreide regulasies.[12] Dit is hoogs reaktief met metale (bv. aluminium) en organiese materiaal (hout, plastiek). Werk wat met perchloorsuur uitgevoer word, moet uitgevoer word in dampkappe met 'n afwasvermoë om ophoping van oksideermiddels in die kanaalwerk te voorkom.
Geval
wysigOp 20 Februarie 1947, in Los Angeles, Kalifornië, is 17 mense dood en 150 beseer toe 'n bad, bestaande uit meer as 1000 liter 75% perchloorsuur en 25% asynanhidried per volume, ontplof het. Die O'Connor Electro-Plating-aanleg, 25 ander geboue en 40 motors is uitgewis, en 250 nabygeleë huise is beskadig. Die bad is gebruik om aluminiummeubels te elektropoleer. Daarbenewens is organiese verbindings by die oorverhittingsbad gevoeg toe 'n ysterrak vervang is met een wat met sellulose-asetobutyraat-plastiek bedek is. 'n Paar minute later het die bad ontplof.[13][14]
Kyk ook
wysigAantekeninge
wysigVerwysings
wysig- ↑ Fomon, S. (1920). Medicine and the Allied Sciences. Medicine and the Allied Sciences. D. Appleton. p. 148.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 "Safety (MSDS) data for perchloric acid, 70%". msds.chem.ox.ac.uk. 2 Julie 2008. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 2 Julie 2008. Besoek op 24 Februarie 2022.
- ↑ 3,0 3,1 Vogt, Helmut; Balej, Jan; Bennett, John E.; Wintzer, Peter; Sheikh, Saeed Akbar; Gallone, Patrizio (15 Junie 2000). "Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids". In Ullmann, Fritz (red.). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (in Engels). Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. doi:10.1002/14356007.a06_483.
- ↑ Müler, W.; Jönck, P. (1963). "Herstellung von Perchlorsäure durch anodische Oxydation von Chlor" [Produksie van perchloorsuur deur anodiese oksidasie van chloor]. Chemie Ingenieur Technik (in Duits). 35 (2): 78–80. doi:10.1002/cite.330350203. ISSN 0009-286X.
- ↑ Almlöf, J.; Lundgren, J. O.; Olovsson, I. (15 Mei 1971). "Hydrogen bond studies. XLV. The crystal structure of HClO4.2.5H2O". Acta Crystallographica Section B: Structural Crystallography and Crystal Chemistry (in Engels). International Union of Crystallography (IUCr). 27 (5): 898–904. doi:10.1107/s0567740871003236. ISSN 0567-7408.
- ↑ Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon (2001). Inorganic chemistry (in Engels). Vertaal deur Mary Eagleson, William Brewer. San Diego: Academic Press. p. 464. ISBN 0-12-352651-5.
- ↑ "Perchloric Acid". GFS chemicals (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 31 Januarie 2015. Besoek op 24 Februarie 2022.
- ↑ "Metal Etching". Thayer School of Engineering (in Engels). Besoek op 24 Februarie 2022.
- ↑ Kathleen Sellers; Katherine Weeks; William R. Alsop; Stephen R. Clough; Marilyn Hoyt; Barbara Pugh (2006). Perchlorate: environmental problems and solutions (in Engels). CRC Press. p. 16. ISBN 0-8493-8081-2.
- ↑ Trummal, Aleksander; Lipping, Lauri; Kaljurand, Ivari; Koppel, Ilmar A.; Leito, Ivo (6 Mei 2016). "Acidity of Strong Acids in Water and Dimethyl Sulfoxide". The Journal of Physical Chemistry A (in Engels). American Chemical Society (ACS). 120 (20): 3663–3669. doi:10.1021/acs.jpca.6b02253. ISSN 1089-5639.
- ↑ Balaban, A. T.; Nenitzescu, C. D.; Hafner, K.; Kaiser, H. "2,4,6-Trimethylpyrilium Perchlorate". Organic Syntheses: Collective volume (in Engels). 5: 1106.
- ↑ "Materials Safety Data Sheet - Perchloric Acid, 60%, GR" (PDF). emd chemicals (in Engels). 2003. Geargiveer vanaf die oorspronklike (PDF) op 24 Maart 2012. Besoek op 24 Februarie 2022.
- ↑ R. C. Nester; G. F. Vander Voort (1992). Safety in the Metallographic Laboratory (in Engels). ASTM Standardization News. p. 34.
- ↑ "CALIFORNIA: The Amazing Brew" (in Engels). Time.com. 3 Maart 1947.