高氯酸

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
高氯酸
别名 Hyperchloric acid[1]
识别
CAS号 7601-90-3
PubChem 24247
ChemSpider 22669
SMILES
InChI
InChIKey VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYAD
UN编号 1873
EINECS 231-512-4
ChEBI 29221
RTECS SC7500000
性质
化学式 HClO4
摩尔质量 100.46 g/mol g·mol⁻¹
外观 无色液体
密度 1.67 g/cm3
熔点 -17 C (共沸物)[2]
-112 °C (无水)
沸点 203 C (共沸物)[3]
溶解性 与水互溶
pKa ≈ −10[4]
危险性
警示术语 R:R5, R8, R35
安全术语 S:S1/2, S23, S26, S36, S45
MSDS ICSC 1006
欧盟编号 017-006-00-4
欧盟分类 Oxidant (O)
Corrosive (C)
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
3
OX
相关物质
相关化学品 盐酸
次氯酸
亚氯酸
氯酸
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

高氯酸又名过氯酸,化学式为HClO4,是一種強酸,有强烈的腐蚀性、刺激性,通常以无色水溶液的形式存在。高氯酸的酸酐Cl2O7。高氯酸的酸性强于硫酸硝酸。热的高氯酸是一种极强的氧化剂,与有机物还原剂易燃物(如等)接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险,但室温下70%以下浓度的高氯酸相对稳定一些。高氯酸常被用来制备一些高氯酸盐,例如火箭燃料的重要成分——高氯酸铵。总而言之,高氯酸具有相当强的腐蚀性和危险性,并且极易形成易爆炸的混合物。

制备方法[编辑]

工业制备[编辑]

高氯酸工业制备有三条路线。传统方法是利用高氯酸钠的较大的溶解度(室温下209g/100ml水),用盐酸处理高氯酸钠的浓溶液,制备得到高氯酸和氯化钠沉淀:

NaClO4 + HCl → NaCl + HClO4

制得浓高氯酸可以通过蒸馏来纯化。

另一条路线相较于传统方法而言,更为直接,并避免了高氯酸盐的使用:利用电极电解氯水,可在阳极生成高氯酸[5]

工业上也使用电解氯酸钠的方法生产高氯酸钠,高氯酸可由高氯酸钠和浓硫酸经复分解反应制备:[來源請求]

\ NaClO_4+H_2SO_4\to NaHSO_4+HClO_4

实验室制备[编辑]

高氯酸钡和硫酸反应生成硫酸钡沉淀与高氯酸,也可以通过硝酸氧化氯酸铵制备高氯酸,由于铵根的参与,该反应会得到氮氧化物和高氯酸。

性质[编辑]

无水高氯酸在室温下是一种油状液体。高氯酸可以形成至少五种水合物。在水合物中高氯酸根阴离子通过氢键与H2O和H3O+ 相连[6]。 高氯酸可与水形成72.5%质量分数的共沸物,并且市售高氯酸也多以该共沸物的形式出售。但该共沸物和浓硫酸一样,具有很强的吸水性,暴露在空气中会吸收空气中的水。

高氯酸的脱水反应会得到一种非常危险的产物——七氧化二氯:[7]

2 HClO4 + P4O10 → Cl2O7 + "H2P4O11"

主要用途[编辑]

高氯酸主要被作为生产高氯酸铵的原料,高氯酸铵一般被用作制造火箭燃料。随着航天技术的发展,高氯酸的产量也随之提高,年产量达到了数百万千克。[5] 高氯酸也是生产液晶过程中的重要原料,同时也是蚀刻的良好试剂。而由高氯酸为原料生产的高氯酸镁在钢铁工业中也有应用[8]

酸性[编辑]

高氯酸是一种很强的质子酸,其pKa达到了-10[4]。相较于其他非配位阴离子,诸如氟硼酸六氟磷酸易发生水解,而高氯酸就不会发生水解。尽管高氯酸具有一定的危险性,但在合成中,高氯酸仍然经常被使用[9]。出于类似的原因,高氯酸也常被作为离子交换色谱的洗脱剂。

安全性[编辑]

高氯酸具有很强的氧化性,高氯酸和金属(如铝)以及有机物(如木头,塑料等)具有极高的反应活性。高氯酸一定要在具有冲洗功能的通风处中操作,以防止高氯酸在管道中的堆积,引发危险。

相关词条[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Samuel Fomon. Medicine and the Allied Sciences 1. . 148. 
  2. ^ Safety data for concentrated perchloric acid, ca. 70% msds.chem.ox.ac.uk
  3. ^ Handling of Perchloric acid ameslab.gov
  4. ^ 4.0 4.1 Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. Inorganic Chemistry 2nd. Prentice Hall. 2004. 171. ISBN 978-0130399137. 
  5. ^ 5.0 5.1 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.
  6. ^ 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
  7. ^ Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon. Inorganic chemistry. Translated by Mary Eagleson, William Brewer. San Diego: Academic Press. 2001. 464. ISBN 0-12-352651-5. 
  8. ^ http://engineering.dartmouth.edu/microeng/processing/etching/metal.etch.html
  9. ^ A. T. Balaban, C. D. Nenitzescu, K. Hafner and H. Kaiser (1973). "2,4,6-Trimethylpyrilium Perchlorate". Org. Synth.; Coll. Vol. 5: 1106.