Перхлор қышқылы: қасиеттері, қолданылуы және қауіпсіздік шаралары
Perchloric acid
Хлорлы қышқыл (HClO4) – күшті тотықтырғыш, ракета отынының құрамында қолданылады. Қауіпті, жарылғыш қоспалар құрауы мүмкін. Химиялық қасиеттері туралы біліңіз!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Перхлор қышқылы — формуласы HClO4 болатын минералды қышқыл. Көбінесе сулы ерітінді түрінде кездесетін, түссіз қосылыс күкірт қышқылы, азот қышқылы және тұз қышқылынан күштірек қышқыл. Қыздырғанда күшті тотықтырғыш болып табылады, бірақ бөлме температурасында салмағы бойынша 70%-ға дейінгі сулы ерітінділер көбінесе қауіпсіз, тек күшті қышқыл қасиеттерін көрсетеді және тотықтыру қабілетіне ие емес. Перхлор қышқылы перхлорат тұздарын, әсіресе ракета отынының маңызды құралы – аммоний перхлоратын дайындауға пайдалы. Перхлор қышқылы қауіпті түрде коррозиялық және жарылғыш қоспаларды оңай түзеді.
Perchloric acid is a mineral acid with the formula HClO4. Usually found as an aqueous solution, this colorless compound is a stronger acid than sulfuric acid, nitric acid and hydrochloric acid. It is a powerful oxidizer when hot, but aqueous solutions up to approximately 70% by weight at room temperature are generally safe, only showing strong acid features and no oxidizing properties. Perchloric acid is useful for preparing perchlorate salts, especially ammonium perchlorate, an important rocket fuel component. Perchloric acid is dangerously corrosive and readily forms potentially explosive mixtures.
Тарих
Перхлор қышқылы алғаш рет (калий перхлоратымен бірге) австриялық химик де тарапынан синтезделді және 1810 жылдардың ортасында "қышқылданған хлор қышқылы" деп аталды. Француз фармацевті Жорж Симон Серулла оның қатты моногидратын (бірақ оны ангидрид деп жаңылысқан) ашқанмен қатар, қазіргі заманғы атауын енгізді.
Perchloric acid was first synthesized (together with potassium perchlorate) by Austrian chemist de and called "oxygenated chloric acid" in mid 1810s. French pharmacist Georges Simon Serullas introduced the modern designation along with discovering its solid monohydrate (which he, however, mistook for an anhydride).
Зертханалық препараттар
Барий перхлоратын күкірт қышқылымен өңдегенде барий сульфаты тұншығып, перхлорид қышқылы қалады. Оны азот қышқылын аммоний перхлоратымен араластырып, тұз қышқылын қосып қайнату арқылы да жасауға болады. Бұл реакцияда аммоний ионының қатысуымен азот оксиді мен перхлорид қышқылы түзіледі және қалған азот пен тұз қышқылдарын қайнату арқылы оны айтарлықтай шоғырландырып, тазалауға болады.
Treatment of barium perchlorate with sulfuric acid precipitates barium sulfate, leaving perchloric acid. It can also be made by mixing nitric acid with ammonium perchlorate and boiling while adding hydrochloric acid. The reaction gives nitrous oxide and perchloric acid due to a concurrent reaction involving the ammonium ion and can be concentrated and purified significantly by boiling off the remaining nitric and hydrochloric acids.
Қолданылуы
Перхлор қышқылы негізінен ракета отынына қолданылатын аммоний перхлоратының алдындағы зат ретінде өндіріледі. Ракета саласының дамуы перхлор қышқылының өндірісінің артуына әкелді. Жыл сайын бірнеше миллион килограмм өндіріледі. Бұған қоса, ол хромды қабылдауда пайдалы құрауыш болып табылады.
Perchloric acid is mainly produced as a precursor to ammonium perchlorate, which is used in rocket fuel. The growth in rocketry has led to increased production of perchloric acid. Several million kilograms are produced annually. Additionally it is a useful component in etching of chrome.
Қышқыл ретінде
Перхлор қышқылы – суперқышқыл, ең күшті Брёнстед-Лоури қышқылдарының бірі. Оның pKa көрсеткіші -9-дан төмен екендігі оның моногидратында жеке гидроний иондарының болуымен және [H3O+][ClO4–] формуласымен тұрақты, кристалдық қатты зат ретінде бөліп алу мүмкіндігімен расталады. Оның сулы pKa-ның соңғы бағасы 15,2-ге тең. Осы себептерге байланысты, ол ион алмасу хроматографиясында тиімді элюент ретінде қолданылады. Сондай-ақ, алюминий, молибден және басқа металдарды электролиздеу немесе тегістеу үшін де пайдаланылады.
Perchloric acid, a superacid, is one of the strongest Brønsted–Lowry acids. That its pKa is lower than −9 is evidenced by the fact that its monohydrate contains discrete hydronium ions and can be isolated as a stable, crystalline solid, formulated as [H3O+][ClO4–]. The most recent estimate of its aqueous pKa is 15.2. For similar reasons, it is a useful eluent in ion exchange chromatography. It is also used for electropolishing or etching of aluminium, molybdenum, and other metals.
Қауіпсіздік
Қатты тотықтырғыш қасиеттеріне байланысты перхлор қышқылы металдармен және ағаш, пластик және май сияқты жанғыш заттармен күшті реакцияға түсуі мүмкін болғандықтан, оған қатысты кең ауқымды ережелер бар. Перхлор қышқылымен жұмыс жүргізу кезінде, құбырларда тотықтырғыштардың жиналуын болдырмау үшін, жуу мүмкіндігі бар түтін кабиналарында жүргізілуі керек. 1947 жылғы 20 ақпанда Лос-Анджелесте болған О'Коннор Жабын өндіріс кешеніндегі апатта 17 адам қаза тауып, 150 адам жарақат алды. Алюминий жиһазын электрлік жылтырату үшін қолданылған, көлем бойынша 75% перхлор қышқылы және 35% сірке қышқылынан тұратын 1000 литрден астам ванна жарылып кетті. Ванна қызып кеткен кезде, темір сөрелер целлюлоза ацетобутиратпен (Tenit 2 пластигі) жабылған сөрелерге ауыстырылып, органикалық қосылыстар қосылды. Бірнеше минуттан кейін ванна жарылды. О'Коннор Электрожабын зауыты, тағы 25 ғимарат және 40 автомобиль қирады, ал жақын жердегі 250 үйге зақым келді.
Given its strong oxidizing properties, perchloric acid is subject to extensive regulations as it can react violently with metals and flammable substances such as wood, plastics, and oils. Work conducted with perchloric acid must be conducted in fume hoods with a wash down capability to prevent accumulation of oxidisers in the ductwork. On February 20, 1947 in Los Angeles, California, 17 people were killed and 150 injured in the O'Connor Plating Works disaster. A bath, consisting of over 1000 litres of 75% perchloric acid and 35% acetic anhydride by volume which was being used to electro polish aluminium furniture, exploded. Organic compounds were added to the overheating bath when an iron rack was replaced with one coated with cellulose acetobutyrate (Tenit 2 plastic). A few minutes later the bath exploded. The O'Connor Electro Plating plant, 25 other buildings, and 40 automobiles were destroyed, and 250 nearby homes were damaged.