高氯酸
高氯酸（英語：Perchloric acid）是一种无机化合物，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。高氯酸的酸酐为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（如硫、磷等）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。
| 高氯酸 | |||
|---|---|---|---|
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| 别名 | Perchloric acid, Hyperchloric acid[1] | ||
| 识别 | |||
| CAS号 | 7601-90-3 | ||
| PubChem | 24247 | ||
| ChemSpider | 22669 | ||
| SMILES |
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| InChI |
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| 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（水） | 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 | 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，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
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:
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：利用铂电极电解氯水，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]
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]
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公斤。[5] 高氯酸也是生产液晶过程中的重要原料，同时也是蚀刻铬的良好试剂。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Ka值高達1010[4]。相较于其他非配位阴离子，诸如氟硼酸和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橱中操作，以防止高氯酸在管道中的堆积，引发危险。
相关条目 编辑
参考资料 编辑
- ^ Samuel Fomon. Medicine and the Allied Sciences 1. : 148.
- ^ Safety data for concentrated perchloric acid, ca. 70% msds.chem.ox.ac.uk
- ^ Handling of Perchloric acid[失效連結] ameslab.gov
- ^ 4.0 4.1 Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. Inorganic Chemistry 2nd. Prentice Hall. 2004: 171. ISBN 978-0130399137.
- ^ 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.
- ^ 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
- ^ Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon. Inorganic chemistry. Translated by Mary Eagleson, William Brewer. San Diego: Academic Press. 2001: 464. ISBN 0-12-352651-5.
- ^ . [2014-04-30]. （原始内容存档于2014-05-07）.
- ^ A. T. Balaban, C. D. Nenitzescu, K. Hafner and H. Kaiser (1973). "2,4,6-Trimethylpyrilium Perchlorate". Org. Synth.; Coll. Vol. 5: 1106.