Натриев перхлорат: формула, обща информация, химични свойства

Натриевият перхлорат е безцветно и без мирис кристално вещество. Той е хигроскопичен и образува няколко кристални хидрати. От химическа гледна точка, това е натриева сол на перхлорната киселина. Не е запалим, но има токсичен ефект. Химичната формула на натриев перхлорат е NaClO ₄ .

приемане

Описаното вещество може да се получи както химически, така и електрохимично. В първия случай обикновено се използва обичайната реакция на обмен между перхлорна киселина и хидроксид или натриев карбонат. Термично разлагане на натриев хлорат също е възможно. При 400-600 ° С образува перхлорат и натриев хлорид. Но този метод е доста опасен, тъй като има опасност от експлозия по време на реакцията.

Теоретично е възможно да се извърши химично окисление на натриев хлорат. Най-ефективният окислител в този случай ще бъде оксид на олово (IV) в кисела среда. Обикновено към реакционната смес се добавя перхлорна киселина.

Най-често в индустрията се използва електрохимичен метод. Той дава по-чист продукт и като цяло по-ефективен. Използваната суровина е същият натриев хлорат, който при окисляване на платинения анод произвежда перхлорат. За да стане процесът по-икономичен, натриевият хлорат се произвежда на по-евтини графитни електроди. Съществува и обещаващ метод за производство на натриев перхлорат в един етап. Като анод се използва оловен пероксид.

Електрохимични механизми

Механизмът на хлоратното окисление в перхлорат все още не е напълно изяснен, има само предположения за това. Изследванията продължават.

Най-разумният вариант е базиран на предположението за откат на електроните при анода на хлоратния йон (ClO ₃ ^- ), в резултат на което се образува ClO ₃ радикал. Той от своя страна взаимодейства с вода, за да образува перхлорат.

Това предположение се изразява в редица уважавани научни произведения. Това се потвърждава и от резултатите от изследванията на окислението на хлорати до перхлорати във водни разтвори, маркирани с тежки изотопи на кислорода ¹⁸ O. Установено е, че ¹⁸ O е включен първо в хлорат и едва след това по време на окислителния процес става част от перхлорат-йон. Но трябва да се има предвид, че промяната на анодния материал (например от платина към графит) може също да промени механизма на реакцията.

Вторият вариант на процеса е окисляването на хлоратните йони с кислород, който се образува, когато един електрон се освобождава от хидроксиден йон.

Съгласно този вариант скоростта на реакцията директно зависи от концентрацията на хлорат в електролита, т.е. при намаляване на неговата концентрация, скоростта трябва да се увеличи.

Съществува и вариант, основан на едновременното освобождаване на електрони както от хлоратния йон, така и от хидроксидния йон. Получените радикали са силно активни и се окисляват с кислород, който се отделя от ОН-.

Физични свойства

Натриевият перхлорат е много разтворим във вода. Неговата разтворимост е много по-силна от тази на други перхлорати. Поради тази причина, при производството на перхлорат, първо се произвежда натриев перхлорат и след това, ако е необходимо, се прехвърля към други соли на перхлорна киселина. Той е също така силно разтворим в течен амоняк, ацетон, водороден пероксид, етанол и етилен гликол.

Както е споменато по-горе, той е хигроскопичен и когато се хидролизира, натриевият перхлорат образува кристални хидрати (моно- и дихидрати). Той може също да образува солвати с други съединения. При температура от 482 ° С се топи с разлагане на натриев хлорид и кислород. Когато се използват добавки от натриев пероксид, манганов (IV) оксид, кобалтов оксид (II, III), температурата на разлагане намалява до 150-200 ° С.

Химични свойства

Натриевата сол на перхлорната киселина е много силен окисляващ агент, толкова много, че окислява много органични вещества до въглероден диоксид и вода.

Перхлоратният йон може да бъде открит чрез реакция с амониеви соли. При калцинирането на сместа реакцията протича:

3NaClO4 + 8NH4NO3 → 3KCl + 4N2 + 8HNO3 + 12H2O.

Друг метод за откриване е реакцията на обмен с калий. Калиев перхлорат е много по-малко разтворим във вода, така че ще се утаи.

NaClO ₄ + KCl → KClO ₄ + NaCl.

С други перхлорати могат да образуват комплексни съединения: Na2 [Al (ClO ₄ ) ₅ ], Na [Zn (ClO ₄ ) ₃ ], Na [Cd ₂ (ClO ₄ ) ₅ ].

приложение

Поради образуването на кристални хидрати, използването на натриев перхлорат е изключително трудно. По принцип се използва като хербицид, макар и последен път по-малко. Почти целият натриев перхлорат се превръща в други перхлорати (например калиев или амониев) или перхлорна киселина и се използва в синтеза на много други съединения поради силните си оксидиращи свойства. Може да се използва и в аналитичната химия за определяне и утаяване на калиеви, рубидиеви и цезиеви катиони, както от водни, така и от алкохолни разтвори.

Термичното разлагане на всички перхлорати произвежда кислород. Поради това, солта може да се използва като източник на кислород в ракетните двигатели. Някои перхлорати могат да се използват в експлозиви. Калиевият перхлорат се използва в медицината за лечение на хипертиреоидизъм. Това заболяване се дължи на повишената функция на щитовидната жлеза, и всеки перхлорат има свойството да намалява активността на тази жлеза, която е необходима за нормализиране на организма.

опасност

Самият натриев перхлорат не е запалим, но при взаимодействие с други вещества може да причини пожар или експлозия. При пожар може да се отделят токсични газове или пари (хлор или хлороксиди). Охлаждането може да се извърши с вода.

Натриевият перхлорат при стайна температура практически не се изпарява, но когато се напръска, може да попадне в тялото. При вдишване, кашлица се появява дразнене на лигавиците. При контакт с кожата се появява зачервяване. Като първа помощ се препоръчва да се измиват обилно с вода и сапун, както и да се отърват от замърсеното облекло. При продължително излагане на тялото тя влиза в кръвния поток и води до образуването на метхемоглобин.

Когато на животните (по-специално, гризачи) се прилага 0,1 g натриев перхлорат, възбудимостта им на рефлекс се увеличава, появяват се конвулсии и тетанус. След прилагане на 0.22 g, плъховете умират след 10 часа. С въвеждането на една и съща доза гълъби те имат само леки симптоми на отравяне, но след 18 часа умират. Това предполага, че приложението на натриев перхлорат се развива много бавно.