Введение
Перхлориная кислота — минеральная кислота с формулой HClO4. Обычно встречается в виде водного раствора, это бесцветное соединение является более сильной кислотой, чем серная, азотная и соляная кислоты. В горячем состоянии она является сильным окислителем, но водные растворы с концентрацией до примерно 70% по массе при комнатной температуре обычно безопасны, проявляя лишь свойства сильной кислоты и не обладая окислительными свойствами. Перхлориная кислота используется для получения солей перхлоратов, в особенности перхлората аммония — важного компонента ракетного топлива. Перхлориная кислота крайне коррозионно активна и легко образует потенциально взрывоопасные смеси.
История
Перхлориная кислота была впервые синтезирована (вместе с перхлоратом калия) австрийским химиком и названа "кислородосодержащей хлорной кислотой" в середине 1810-х годов. Французский фармацевт Жорж Симон Серуллас ввел современное название, а также обнаружил ее твердый моногидрат (который он, однако, ошибочно принял за ангидрид).
Лабораторные препараты
Обработка перхлората бария серной кислотой осаждает сульфат бария, оставляя перхлорную кислоту. Её также можно получить путём смешивания азотной кислоты с перхлоратом аммония и кипячения со добавлением соляной кислоты. В результате реакции выделяются оксид азота (I) и перхлорная кислота, что происходит из-за сопутствующей реакции с участием иона аммония. Перхлорную кислоту можно значительно сконцентрировать и очистить путём отгонки оставшихся азотной и соляной кислот.
Применение
Перхлориная кислота в основном производится как предшественник перхлората аммония, используемого в ракетном топливе. Развитие ракетостроения привело к увеличению производства перхлориной кислоты. Ежегодно производится несколько миллионов килограммов. Кроме того, она является полезным компонентом при травлении хрома.
В качестве кислоты
Перхлориновая кислота, являясь суперкислотой, относится к числу сильнейших кислот Брёнстеда-Лоури. Тот факт, что её pKa ниже −9, подтверждается наличием дискретных ионов гидрония в её моногидрате, который можно выделить в виде стабильного кристаллического вещества с формулой [H3O+][ClO4–]. Наиболее современная оценка её водного pKa составляет 15,2. По этим же причинам она является эффективным элюентом в ионообменной хроматографии. Кроме того, она используется для электрополировки или травления алюминия, молибдена и других металлов.
Безопасность
Учитывая свои сильные окислительные свойства, перхлориная кислота подлежит строгим нормам регулирования, поскольку она может бурно реагировать с металлами и горючими веществами, такими как древесина, пластик и масла. Работы с перхлориной кислотой должны проводиться в вытяжных шкафах с системой промывки для предотвращения накопления окислителей в системе воздуховодов. 20 февраля 1947 года в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, в результате катастрофы на гальваническом заводе О'Коннор погибли 17 человек и 150 получили ранения. Взрыв произошел в ванне объемом более 1000 литров, содержащей 75% перхлориной кислоты и 35% уксусного ангидрида по объему, которая использовалась для электрополировки алюминиевой мебели. Органические соединения попали в перегретую ванну при замене железной решетки на решетку, покрытую ацетобутиратным целлюлозным пластиком (Tenit 2). Через несколько минут ванна взорвалась. Завод О'Коннор по гальваническому покрытию, 25 других зданий и 40 автомобилей были разрушены, а 250 близлежащих домов получили повреждения.