Axít perchloric

Axít perchloric là một hợp chất vô cơ với công thức hóa học HClO₄. Thường ở dạng lỏng, dung dịch không màu này là một axít rất mạnh so với axít sulfuric và axít nitric, đồng thời cũng là một chất oxy hóa mạnh. Axít này thường được sử dụng để sản xuất các muối perchlorat, đặc biệt là amoni perchlorat, một loại nhiên liệu tên lửa quan trọng. Axít perchloric còn là một hợp chất rất ăn mòn và dễ gây cháy nổ.

Phương pháp điều chế

Điều chế trong ngành công nghiệp

Axít perchloric được sản xuất công nghiệp bằng hai phương pháp. Phương pháp truyền thống dựa vào khả năng hòa tan cao của natri perchlorat (209 g/100 mL nước ở nhiệt độ phòng). Khi cho natri perchlorat tác dụng với axít hydrochloric, sẽ tạo ra axít perchloric và kết tủa trắng natri chloride.

NaClO₄ + HCl → NaCl + HClO₄

Axít đặc có thể được tinh chế qua quá trình chưng cất. Phương pháp thứ hai, đơn giản hơn và không cần sử dụng chất phản ứng, là thực hiện oxy hóa anode của dung dịch chlor nước tại điện cực bạch kim.

Phương pháp điều chế trong phòng thí nghiệm

Phản ứng hóa học giữa bari perchlorat và axít sulfuric sẽ tạo ra kết tủa bari sulfat và axít perchloric.

Ba(ClO₄)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2HClO₄

Ngoài ra, acid perchloric cũng có thể được sản xuất bằng cách cho acid nitric phản ứng với amoni perchlorat. Quá trình này tạo ra nitơ oxide và acid perchloric, với phản ứng đầu tiên tạo ra amoni nitrat và acid perchloric.

NH₄ClO₄ + HNO₃ → NH₄NO₃ + HClO₄

Tiếp theo, amoni nitrat sẽ phân hủy để tạo ra các oxide của nitơ.

Đặc điểm

Acid perchloric khan là một chất lỏng nhớt ở nhiệt độ phòng. Nó có thể hình thành ít nhất năm loại hydrat tinh thể, một số trong đó đã được nghiên cứu về mặt tinh thể học bằng tia X. Các chất rắn này chứa anion perchlorat liên kết với các phân tử H₂O và H₃O qua các liên kết hiđrô. Acid perchloric có thể tạo thành hỗn hợp đẳng phí với nước, trong đó chứa khoảng 72,5% acid. Hợp chất này rất bền và nếu để lâu trong không khí, acid perchloric đặc có thể tự loãng do hấp thụ hơi nước từ môi trường.

Quá trình loại bỏ nước từ acid perchloric tạo ra anhydride dichlor heptoxide:

2 HClO₄ + P₄O₁₀ → Cl₂O₇ + H₂P₄O₁₁

Các ứng dụng

Acid perchloric chủ yếu được sản xuất để chế tạo amoni perchlorat, một chất được dùng trong việc chế tạo nhiên liệu tên lửa. Sự phát triển của ngành công nghiệp tên lửa đã làm tăng cường sản xuất acid perchloric. Hàng triệu tấn acid perchloric được sản xuất hàng năm.

Ứng dụng trong hóa học

Acid perchloric là một trong những acid mạnh nhất theo Thuyết acid-base Brønsted-Lowry, với pK_a là −10. Nó có tính acid rất mạnh, không cần các muối như sunfat hay chloride để phản ứng như trong acid sulfuric và acid hydrochloric. Mặc dù có khả năng gây cháy nổ cao khi kết hợp với các muối perchlorat, acid perchloric vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều phản ứng tổng hợp. Ngoài ra, acid này cũng là một dung môi hiệu quả trong các phản ứng trao đổi ion.

Acid perchloric còn được dùng để chạm khắc trên bề mặt nhôm, molybden và một số kim loại khác.

Chỉ số an toàn

Acid perchloric ở dạng khan và monohydrat có khả năng gây cháy nổ. Các dung dịch lỏng của acid này phản ứng mạnh mẽ khi tiếp xúc với hợp chất hữu cơ. Acid perchloric có thể gây ăn mòn và tổn thương da, mắt. Khi tiếp xúc với các hợp chất hữu cơ như quần áo hoặc gỗ, acid perchloric đậm đặc có thể gây cháy. Các muối của acid này cũng là các chất oxy hóa mạnh và có thể trở thành chất nổ. Muối perchlorat, nhờ độ bền cao hơn muối chlorat, được sử dụng trong chế tạo pháo hoa vì lý do an toàn.

• Acid chloric
• Acid oxy hóa