Хлорная кислота

Хлорная кислота
Perchloric acid; Hydroxidotrioxidochlorine	Perchloric acid; ydroxidotrioxidochlorine
Имена
	Систематическое название ИЮПАК Хлорная кислота
	Другие имена Гиперхлорная кислота
Идентификаторы
Номер CAS	7601-90-3 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
ЧЭБИ	ЧЕБИ:29221 ;
ЧЕМБЛ	ХЕМБЛ1161634 ;
ХимическийПаук	22669 ;
Информационная карта ECHA	100.028.648
Номер ЕС	231-512-4 ;
ПабХим CID	24247 ;
номер РТЭКС	СК7500000 ;
НЕКОТОРЫЙ	В561В90БГ2 ;
Число	1873
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID8047004 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	HClO 4
Молярная масса	100.46 g/mol
Появление	бесцветная жидкость
Запах	без запаха
Плотность	1,768 г/см 3
Температура плавления	-17 ° C (1 ° F; 256 К) ( 72% водный раствор ) ; −112 °C ( безводный )
Точка кипения	203 ° C (397 ° F, 476 К) ( азеотроп )
Растворимость в воде	смешивается
Кислотность ( pKa )	−15.2 (±2.0); ≈ −10
Сопряженная база	Перхлорат
Опасности
	Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH):
Основные опасности	Мощный окислитель, очень агрессивный.
	СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Заявления об опасности	Х271 , Х290 , Х302 , Х314 , Х373
Меры предосторожности	P210 , P280 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P310 , P371 , P375 , P380
NFPA 704 (огненный алмаз)	3 0 3 БЫК
точка возгорания	Невоспламеняющийся
Паспорт безопасности (SDS)	КМГС 1006
Родственные соединения
Родственные соединения	Соляная кислота ; хлорноватистая кислота ; Хлористая кислота ; Хлорная кислота
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

кислота – кислота формулой HClO4 с Хлорная _. минеральная Это бесцветное соединение, обычно встречающееся в виде водного раствора, является более сильной кислотой, чем серная кислота , азотная кислота и соляная кислота . В горячем состоянии он является мощным окислителем , но водные растворы с концентрацией примерно до 70% по массе при комнатной температуре, как правило, безопасны, поскольку проявляют только сильные кислотные свойства и не имеют окислительных свойств. Хлорная кислота полезна для получения перхлоратных солей, особенно перхлората аммония , важного компонента ракетного топлива . Хлорная кислота опасно коррозионна и легко образует потенциально взрывоопасные смеси. ^[4]

История

Хлорная кислота была впервые синтезирована (вместе с перхлоратом калия ) австрийским химиком Фридрихом фон Стадионом [ де ] и названа «оксигенированной хлорной кислотой» в середине 1810-х годов. Французский фармацевт Жорж-Симон Серуллас ввел современное обозначение вместе с открытием его твердого моногидрата (который он, однако, принял за ангидрид). ^[5]

Производство

Хлорная кислота производится в промышленности двумя способами. Традиционный метод использует высокую растворимость перхлората натрия в воде (209 г/100 мл воды при комнатной температуре). Обработка таких растворов соляной кислотой дает хлорную кислоту, выпадающую в осадок твердого хлорида натрия:

NaClO ₄ + HCl → NaCl + HClO ₄

Концентрированную кислоту можно очистить перегонкой . Альтернативный путь, более прямой и не допускающий использования солей, предполагает анодное окисление водного хлора на платиновом электроде. ^[6]^[7]

Лабораторные препараты

Обработка перхлората бария приводит серной кислотой к осаждению сульфата бария , оставляя хлорную кислоту. Его также можно получить путем смешивания азотной кислоты с перхлоратом аммония и кипячения с добавлением соляной кислоты. В результате реакции образуются закись азота и хлорная кислота в результате одновременной реакции с участием иона аммония , и ее можно концентрировать и значительно очищать путем выпаривания оставшихся азотной и соляной кислот.

Характеристики

Безводная хлорная кислота представляет собой нестабильную маслянистую жидкость при комнатной температуре. Он образует по крайней мере пять гидратов , некоторые из которых охарактеризованы кристаллографически . Эти твердые вещества состоят из перхлорат- аниона, связанного водородными связями с H ₂ O и H ₃ O. ⁺ центры. ^[8] Примером является перхлорат гидроксония . Хлорная кислота образует с водой азеотроп , состоящий примерно на 72,5% из хлорной кислоты. Эта форма кислоты стабильна неопределенно долго и коммерчески доступна. Такие растворы гигроскопичны . Таким образом, если оставить ее на воздухе, концентрированная хлорная кислота разбавляется, поглощая воду из воздуха.

При дегидратации хлорной кислоты образуется ангидрид гептоксид дихлора : ^[9]

2 HClO ₄ + P ₄ O ₁₀ → Cl ₂ O ₇ + H ₂ P ₄ O ₁₁

Использование

Хлорная кислота в основном производится как прекурсор перхлората аммония , который используется в ракетном топливе. Развитие ракетной техники привело к увеличению производства хлорной кислоты. Ежегодно производится несколько миллионов килограммов. ^[6] Хлорная кислота является одним из наиболее проверенных материалов для травления жидкокристаллических дисплеев и критической электроники, а также для добычи руды и обладает уникальными свойствами в аналитической химии. ^[10] Кроме того, это полезный компонент при травлении хрома. ^[11]

В качестве кислоты

Хлорная кислота, суперкислота , является одной из самых сильных кислот Бренстеда-Лоури . О том, что его p K _a ниже -9, свидетельствует тот факт, что его моногидрат содержит дискретные ионы гидроксония и может быть выделен в виде стабильного кристаллического твердого вещества, сформулированного как [H ₃ O ⁺][ ClO ^–
₄]. ^[12] Самая последняя оценка его водного p K _a составляет -15,2 ± 2,0 . ^[3] Он обеспечивает сильную кислотность с минимальным вмешательством, поскольку перхлорат слабо нуклеофильен (что объясняет высокую кислотность HClO ₄ ). Другие кислоты некоординирующих анионов , такие как фторборная кислота и гексафторфосфорная кислота, подвержены гидролизу, тогда как хлорная кислота - нет. Несмотря на опасности, связанные со взрывоопасностью ее солей, в некоторых синтезах часто отдают предпочтение кислоте. ^[13] По тем же причинам это полезный элюент в ионообменной хроматографии .

Он также используется для электрополировки или травления алюминия, молибдена и других металлов.

Безопасность

Учитывая ее сильные окислительные свойства, хлорная кислота подлежит строгим правилам, поскольку она может бурно реагировать с металлами и легковоспламеняющимися веществами, такими как древесина, пластмассы и масла. ^[14] Работы с хлорной кислотой необходимо проводить в вытяжных шкафах с возможностью промывки во избежание накопления окислителей в воздуховодах.

20 февраля 1947 года в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, 17 человек погибли и 150 получили ранения в результате катастрофы на заводе O'Connor Plating Works . Взорвалась ванна, состоящая из более чем 1000 литров 75% хлорной кислоты и 35% уксусного ангидрида , которая использовалась для электрополировки алюминиевой мебели. Органические соединения добавлялись в ванну для перегрева при замене железной стойки на решетку, покрытую ацетобутиратом целлюлозы ( пластик Тенит-2 ). Через несколько минут ванна взорвалась. ^[15]^[16] Завод O'Connor Electro-Plating, 25 других зданий и 40 автомобилей были разрушены, а 250 близлежащих домов были повреждены.

См. также

Ссылки

^ Фомон, С. (1920). Медицина и смежные науки . Д. Эпплтон. п. 148.
^ Jump up to: ^а ^б «Данные по безопасности (MSDS) для хлорной кислоты, 70%» . msds.chem.ox.ac.uk. 2 июля 2008 г. Архивировано из оригинала 2 июля 2008 г. Проверено 24 февраля 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б Трумаль, Александр; Липпинг, Лаури; Кальюранд, Ивари; Коппель, Ильмар А.; Лейто, Иво (6 мая 2016 г.). «Кислотность сильных кислот в воде и диметилсульфоксиде». Журнал физической химии А. 120 (20). Американское химическое общество (ACS): 3663–3669. Бибкод : 2016JPCA..120.3663T . дои : 10.1021/acs.jpca.6b02253 . ISSN 1089-5639 . ПМИД 27115918 . S2CID 29697201 .
^ «Хлорная кислота | Экологическая безопасность и гигиена | Университет штата Мичиган» . ehs.msu.edu . Проверено 2 ноября 2023 г.
^ Шилт, Альфред А. (1979). Хлорная кислота и перхлораты . Химическая компания Дж. Фредерика Смита. п. 1.
^ Jump up to: ^а ^б Хельмут Фогт, Ян Балей, Джон Э. Беннетт, Питер Винтцер, Саид Акбар Шейх, Патрицио Галлоне «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a06_483 .
^ Мюллер, В.; Йёнк, П. (1963). «Получение хлорной кислоты анодным окислением хлора». Технология инженера-химика . 35 (2): 78. doi : 10.1002/cite.330350203 . ; Патент Германии DE1031288B ; Патент США US2846383A .
^ Альмлёф, Дж.; Лундгрен, Дж.О.; Оловссон, И. (15 мая 1971 г.). «Исследование водородной связи. XLV. Кристаллическая структура HClO4.2.5H2O». Acta Crystallographica Раздел B : Структурная кристаллография и кристаллохимия . 27 (5). Международный союз кристаллографии (IUCr): 898–904. дои : 10.1107/s0567740871003236 . ISSN 0567-7408 .
^ Холлеман, Арнольд Ф.; Виберг, Эгон (2001). Неорганическая химия . Перевод Мэри Иглсон, Уильям Брюэр. Сан-Диего: Академическая пресса. п. 464. ИСБН 0-12-352651-5 .
^ «Хлорная кислота» . Химические вещества GFS . Архивировано из оригинала 31 января 2015 г. Проверено 14 января 2014 г.
^ «Травление металла» . Инженерная школа Тайера .
^ Кэтлин Селлерс; Кэтрин Уикс; Уильям Р. Олсоп; Стивен Р. Клаф; Мэрилин Хойт; Барбара Пью (2006). Перхлорат: экологические проблемы и пути решения . ЦРК Пресс. п. 16. ISBN 0-8493-8081-2 .
^ А. Т. Балабан, К. Д. Неницеску, К. Хафнер и Х. Кайзер (1973). «2,4,6-Триметилпирилий перхлорат» . Органические синтезы {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link); Сборник томов , т. 5, с. 1106 .
^ «Паспорт безопасности материала — хлорная кислота, 60%, GR» (PDF) . Эмд химикаты . 2003. Архивировано из оригинала (PDF) 24 марта 2012 года . Проверено 24 февраля 2022 г.
^ РЦ Нестер; Г. Ф. Вандер Воорт (1992). Безопасность в металлографической лаборатории . Новости стандартизации ASTM. п. 34.
^ «КАЛИФОРНИЯ: Удивительное пиво» . Время.com. 3 марта 1947 года.

Внешние ссылки

Международная карта химической безопасности 1006

[Fomon-1] Фомон, С. (1920). Медицина и смежные науки . Д. Эпплтон. п. 148.

[msds2008-2] Jump up to: ^а ^б «Данные по безопасности (MSDS) для хлорной кислоты, 70%» . msds.chem.ox.ac.uk. 2 июля 2008 г. Архивировано из оригинала 2 июля 2008 г. Проверено 24 февраля 2022 г.

[Trummal-3] Jump up to: ^а ^б Трумаль, Александр; Липпинг, Лаури; Кальюранд, Ивари; Коппель, Ильмар А.; Лейто, Иво (6 мая 2016 г.). «Кислотность сильных кислот в воде и диметилсульфоксиде». Журнал физической химии А. 120 (20). Американское химическое общество (ACS): 3663–3669. Бибкод : 2016JPCA..120.3663T . дои : 10.1021/acs.jpca.6b02253 . ISSN 1089-5639 . ПМИД 27115918 . S2CID 29697201 .

[4] «Хлорная кислота | Экологическая безопасность и гигиена | Университет штата Мичиган» . ehs.msu.edu . Проверено 2 ноября 2023 г.

[5] Шилт, Альфред А. (1979). Хлорная кислота и перхлораты . Химическая компания Дж. Фредерика Смита. п. 1.

[Ullmann-6] Jump up to: ^а ^б Хельмут Фогт, Ян Балей, Джон Э. Беннетт, Питер Винтцер, Саид Акбар Шейх, Патрицио Галлоне «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a06_483 .

[7] Мюллер, В.; Йёнк, П. (1963). «Получение хлорной кислоты анодным окислением хлора». Технология инженера-химика . 35 (2): 78. doi : 10.1002/cite.330350203 . ; Патент Германии DE1031288B ; Патент США US2846383A .

[Almlöf-8] Альмлёф, Дж.; Лундгрен, Дж.О.; Оловссон, И. (15 мая 1971 г.). «Исследование водородной связи. XLV. Кристаллическая структура HClO4.2.5H2O». Acta Crystallographica Раздел B : Структурная кристаллография и кристаллохимия . 27 (5). Международный союз кристаллографии (IUCr): 898–904. дои : 10.1107/s0567740871003236 . ISSN 0567-7408 .

[Holl-9] Холлеман, Арнольд Ф.; Виберг, Эгон (2001). Неорганическая химия . Перевод Мэри Иглсон, Уильям Брюэр. Сан-Диего: Академическая пресса. п. 464. ИСБН 0-12-352651-5 .

[10] «Хлорная кислота» . Химические вещества GFS . Архивировано из оригинала 31 января 2015 г. Проверено 14 января 2014 г.

[11] «Травление металла» . Инженерная школа Тайера .

[CRC_Press-12] Кэтлин Селлерс; Кэтрин Уикс; Уильям Р. Олсоп; Стивен Р. Клаф; Мэрилин Хойт; Барбара Пью (2006). Перхлорат: экологические проблемы и пути решения . ЦРК Пресс. п. 16. ISBN 0-8493-8081-2 .

[13] А. Т. Балабан, К. Д. Неницеску, К. Хафнер и Х. Кайзер (1973). «2,4,6-Триметилпирилий перхлорат» . Органические синтезы {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link); Сборник томов , т. 5, с. 1106 .

[Data-14] «Паспорт безопасности материала — хлорная кислота, 60%, GR» (PDF) . Эмд химикаты . 2003. Архивировано из оригинала (PDF) 24 марта 2012 года . Проверено 24 февраля 2022 г.

[15] РЦ Нестер; Г. Ф. Вандер Воорт (1992). Безопасность в металлографической лаборатории . Новости стандартизации ASTM. п. 34.

[16] «КАЛИФОРНИЯ: Удивительное пиво» . Время.com. 3 марта 1947 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]