Новости Нефтегазовая пром.
Выставки Наука и технология


Хлорная кислота

Хлорная кислота


Хлорная кислота

Хлорная кислота
Хлорная кислота
Хлорная кислота
Систематическое
наименование
Хлорная кислота
Хим. формулаHClO4
Состояниебесцветная жидкость
Молярная масса100,46 г/моль
Плотность1,76 г/см³
Температура
 • плавления−102 °C
 • кипения203 °C
Энтальпия
 • образования−40,4 кДж/моль
Константа диссоциации кислоты  pKa−10
Растворимость
 • в водесмешивается
Рег. номер CAS7601-90-3
PubChem
Рег. номер EINECS231-512-4
SMILES
InChI
RTECSSC7500000
ChEBI29221
Номер ООН1873
ChemSpider
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Хлорная кислота HClO4 — одноосновная кислота, одна из самых сильных (в водном растворе, pK ≈ −10), безводная — исключительно сильный окислитель, так как содержит хлор в высшей степени окисления +7.

Свойства

Физические свойства

Бесцветная летучая жидкость, сильно дымящая на воздухе, в парах мономерна. Безводная хлорная кислота очень реакционноспособна и неустойчива.

Химические свойства

Жидкая HClO4 частично димеризована, для неё характерна равновесная автодегидратация:

 3HClO4 ⇄ H3O+ + ClO4 + Cl2O7

Безводная кислота взрывоопасна из-за наличия в ней оксида хлора (VII). Водные растворы с концентрацией ниже 72% более безопасны, но на свету желтеют с образованием взрывоопасных оксидов хлора. Пожелтевшую кислоту рекомендуется аккуратно разбавлять и нейтрализовать щелочами или карбонатами.

Являясь сильной неустойчивой кислотой, хлорная кислота разлагается:

 4HClO4 = 4ClO2 + 3O2 + 2H2O

Хлорную кислоту и её соли (перхлораты) применяют как окислители. Хлорная кислота, как одна из самых сильных кислот и окислитель, растворяет золото и платиновые металлы (9HClO4 + 2Au = 2Au(ClO4)3 + 3HClO3 + 3H2O), а в реакции с серебром образует хлорноватую кислоту:

 3HClO4 + 2Ag = 2AgClO4 + HClO3 + H2O

Неметаллы и активные металлы восстанавливают концентрированную хлорную кислоту до хлороводорода

 8As + 5HClO4 + 12H2O = 8H3AsO4 + 5HCl  (данная реакция используется в металлургии для очистки руд)

Разбавленная хлорная кислота обладает слабыми окислительными свойствами (не окисляет сероводород, диоксид серы, йодоводород, хром(II), азотистую кислоту) и при реакции с металлами до водорода в электрохимическом ряду выделяет водород с образованием перхлоратов. Водные растворы хлорной кислоты устойчивы.

Хлорная кислота хорошо растворима во фтор- и хлорорганических растворителях, таких, как CF3COOH, CHCl3, CH2Cl2 и др. Смешивание с растворителями, проявляющими восстановительные свойства (например, с диметилсульфоксидом), может привести к воспламенению и взрыву. С водой хлорная кислота смешивается в любых соотношениях и образует ряд гидратов HClO4·nH2O (где n = 0,25…4). Моногидрат HClO4·H2O имеет ионную природу и температуру плавления +50 °C. Хлорная кислота с водой образует азеотропную смесь, кипящую при 203 °C и содержащую 72 % хлорной кислоты. Растворы хлорной кислоты в хлорсодержащих углеводородах являются сверхкислотами (суперкислотами). Хлорная кислота является одной из сильнейших неорганических кислот, в её среде даже кислотные соединения ведут себя как основания, присоединяя протон и образуя катионы ацилперхлоратов: P(OH)4+ClO4, NO2+ClO4.

При слабом нагревании при пониженном давлении смеси хлорной кислоты с фосфорным ангидридом, отгоняется бесцветная маслянистая жидкость — хлорный ангидрид:

 2HClO4 + P4O10 → Cl2O7 + H2P4O11

Соли хлорной кислоты называются перхлоратами. Перхлорат йода в лаборатории получают при обработке раствора йода в безводной хлорной кислоте озоном:

 I2 + 6HClO4 + O3 = 2I(ClO4)3 + 3H2O

Получение

  • Водные растворы хлорной кислоты получают электрохимическим окислением соляной кислоты или хлора, растворённых в концентрированной хлорной кислоте, а также обменным разложением перхлоратов натрия или калия сильными неорганическими кислотами.
  • Безводная хлорная кислота образуется при взаимодействии перхлоратов натрия или калия с концентрированной серной кислотой, а также водных растворов хлорной кислоты с олеумом:
 KClO4 + H2SO4 → KHSO4 + HClO4 

Применение

  • Концентрированные водные растворы хлорной кислоты широко используются в аналитической химии, а также для получения перхлоратов.
  • Хлорная кислота применяется при разложении сложных руд, при анализе минералов, а также в качестве катализатора.
  • Соли хлорной кислоты: перхлорат калия малорастворим в воде, применяется в производстве взрывчатых веществ, перхлорат магния (ангидрон) — осушитель.

Безводную хлорную кислоту нельзя длительно хранить и перевозить, так как при хранении в обычных условиях она медленно разлагается, окрашивается оксидами хлора, образующимися при её разложении, и может самопроизвольно взрываться. Зато её водные растворы вполне устойчивы.