Perkloorihappo H Cl O 4 (\displaystyle ((HClO)_(4)))- yksiemäksinen happo, yksi vahvimmista (vesiliuoksessa, pK = ~ -10), vedetön - poikkeuksellisen voimakas hapetin, koska se sisältää klooria korkeimmalla hapetusasteella +7.

Tietosanakirja YouTube

1 / 1

✪ PRUSIAHAPON SYNTEESI

Tekstitykset

Ominaisuudet

Fyysiset ominaisuudet

Väritön haihtuva neste, voimakkaasti savuava ilmassa, monomeerinen höyryssä. Vedetön perkloorihappo on erittäin reaktiivista ja epästabiilia. Nestemäinen HClO 4 on osittain dimeroitunut, sille on ominaista tasapainoinen autodehydraatio:

3 HCl O 4 ⇄ H 3 O + + Cl O 4 − + Cl 2 O 7 (\displaystyle (\mathsf (3HClO_(4))\rightleftarrows H_(3)O^(+)+ClO_(4)^ (-)+Cl_(2)O_(7))))

Kemiallisia ominaisuuksia

Räjähtävä. Perkloorihappoa ja sen suoloja (perkloraatteja) käytetään hapettimina. Perkloorihappo, yhtenä vahvimmista hapoista, liuottaa kulta- ja platinametalleja ja muodostaa reaktiossa hopean kanssa kloorihappoa:

3 HCl O 4 + 2 A g = 2 A g C l O 4 + HC l O 3 + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (3HClO_(4)+2Ag=2AgClO_(4)+HClO_(3))+) H_(2)O)))

8 As + 5 HCl O 4 + 12 H 2 O = 8 H 3 A s O 4 + 5 HC l (\displaystyle (\mathsf (8As+5HClO_(4)+12H_(2)O=8H_(3)) AsO_(4)+5HCl)))(tätä reaktiota käytetään metallurgiassa malmien puhdistamiseen)

Jodiperkloraattia saadaan laboratoriossa käsittelemällä jodin liuosta vedettömässä perkloorihapossa otsonilla:

I 2 + 6 HCl O 4 + O 3 = 2 I (Cl O 4) 3 + 3 H 2 O (\displaystyle (\mathsf (I_(2)+6HClO_(4)+O_(3)=2I( ClO_(4))_(3)+3H_(2)O)))

Koska perkloorihappo on erittäin vahva epästabiili happo, se hajoaa:

4 H Cl O 4 = 4 Cl O 2 + 3 O 2 + 2 H 2 O (\displaystyle (\mathsf (4HClO_(4)=4ClO_(2)+3O_(2)+2H_(2)O)))

Perkloorihappo liukenee hyvin fluori- ja orgaanisiin klooriliuottimiin, kuten CF 3 (\displaystyle ((\mbox(CF))_(3)))C O O H (\displaystyle COOH), CHCl 3 (\displaystyle ((\mbox(CHCl))_(3))), CH 2Cl 2 (\displaystyle ((\mbox(CH))_(2)(\mbox(Cl))_(2))) jne. Sekoitus pelkistävien liuottimien kanssa voi aiheuttaa tulipalon ja räjähdyksen. Perkloorihappo sekoittuu veden kanssa missä tahansa suhteessa ja muodostaa sarjan hydraatteja. HClO 4 × nH 2 (\displaystyle ((\mbox(HClO))_(4)(\mbox(×nH))_(2)))O (\displaystyle O)(jossa n = 0,25…4). Monohydraatti HClO 4 H 2 (\displaystyle ((\mbox(HClO))_(4)(\mbox( H))_(2)))O (\displaystyle O) sen sulamispiste on +50 o C. Perkloorihapon väkevät liuokset, toisin kuin vedetön happo, ovat öljymäisiä. Perkloorihapon vesiliuokset ovat stabiileja ja niillä on alhainen hapetuskyky. Perkloorihappo muodostaa atseotrooppisen seoksen veden kanssa, joka kiehuu 203 °C:ssa ja sisältää 72 % perkloorihappoa. Perkloorihapon liuokset klooria sisältävissä hiilivedyissä ovat superhappoja  (superhappoja). Perkloorihappo on yksi vahvimmista epäorgaanisista hapoista, jonka ympäristössä happamatkin yhdisteet käyttäytyvät kuin emäkset, jotka lisäävät protonin ja muodostavat asyyliperkloraattikationeja: P(OH) 4 (\displaystyle ((\mbox(P(OH)))_(4))) + − , NO 2 (\displaystyle ((\mbox(NO))_(2))) + ClO 4 (\displaystyle ((\mbox(ClO))_(4))) − .

Kuumennettaessa kevyesti alennetussa paineessa perkloorihapon ja fosforihappoanhydridin seosta tislataan pois väritön öljymäinen neste - perkloorianhydridi:

2 HCl O 4 + P 4 O 10 → Cl 2 O 7 + H 2 P 4 O 11 (\displaystyle (\mathsf (2HClO_(4)+P_(4)O_(10)\oikea nuoli Cl_(2)O_) (7)+H_(2)P_(4)O_(11))))

Perkloorihapon suoloja kutsutaan perkloraateiksi.

Kuitti

• Perkloorihapon vesiliuokset saadaan hapettamalla väkevään perkloorihappoon liuotettua suolahappoa tai klooria sähkökemiallisesti sekä hajottamalla natrium- tai kaliumperkloraatteja vahvojen epäorgaanisten happojen kanssa.
• Vedetön perkloorihappo muodostuu natrium- tai kaliumperkloraattien vuorovaikutuksesta väkevän rikkihapon kanssa sekä perkloorihapon vesiliuoksilla oleumin kanssa:

KC l O 4 + H 2 SO 4 → KHSO 4 + HC l O 4 (\displaystyle (\mathsf (KClO_(4)+H_(2)SO_(4)) \nuoli oikealle KHSO_(4)+HClO_(4))) )

Sovellus

• Perkloorihapon väkeviä vesiliuoksia käytetään laajalti analyyttisessä kemiassa ja myös perkloraattien valmistuksessa.
• Perkloorihappoa käytetään monimutkaisten malmien hajottamisessa, mineraalien analysoinnissa ja myös katalyyttinä.
• Perkloorihapon suolat: kaliumperkloraatti liukenee heikosti veteen, sitä käytetään räjähteiden valmistukseen, magnesiumperkloraatti (anhydroni) on kuivausaine.

Vedetöntä perkloorihappoa ei voida varastoida ja kuljettaa pitkään aikaan sen varastoinnin jälkeen normaaleissa olosuhteissa se hajoaa hitaasti, on hajoamisen aikana syntyneiden kloorioksidien värittynyt ja voi spontaanisti räjähtää. Mutta sen vesiliuokset ovat melko stabiileja.

VENÄJÄN FEDERAATIOIN KORKEA KOULUTUSMINISTERIÖ

KAZANIN VALTION TEKNOLOGIAN YLIOPISTO

TEP:n laitos

ESSEE

SPECTissä aiheesta:

“ Perkloorihapon elektrosynteesi"

Hyväksytty: Andreev I.N.

Opiskelijan esittämä 67-31 Kushmna G.Sh.

Kazan - 2002

1. Perkloorihapon ensimmäinen tuotanto.

2. Soveltamisalat.

3. Perkloorihapon ominaisuudet.

4. Perkloorihapon tuotanto Reaktiot elektrodeissa ja elektrolyysiolosuhteet.

5. Tekninen järjestelmä perkloorihapon tuotanto.

6. Elektrolysaattorien mallit.

7. PD - ECHO muotokuva.

8. Luettelo käytetystä kirjallisuudesta.

1. KLOORIHAPON PRIMAINEN SAANTO.

Ensimmäinen raportti perkloorihapon synteesistä on Stadionin artikkelissa, joka vuonna 1816 sai sen tislaamalla tuotetta, joka muodostui sulattamalla varovasti kaliumkloraattia seoksessa väkevän rikkihapon kanssa. Stadion antoi tärkeän panoksen perkloorihapon tutkimukseen, ei vain löytäjänä, vaan myös tutkijana, joka sai sen ensimmäisenä klooridioksidiliuoksen elektrolyysillä.

Berzelius sai perkloorihappoa vuonna 1835 kloorivetyhapon elektrolyysillä ja myöhemmin klooridioksidin vesiliuoksen elektrolyysillä ja kaliumperkloraatin vuorovaikutuksella rikkihapon kanssa.

XIX vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla. Monien metallien perkloraatteja on eristetty ja tutkittu. Carlson patentoi näiden suolojen sähkökemiallisen valmistuksen vuonna 1890.

Ensimmäinen teollinen perkloraattien tuotanto aloitettiin Ruotsissa vuonna 1893 sähkökemiallisella menetelmällä. XX vuosisadan alussa. perkloraattien teollista tuotantoa järjestettiin Ranskassa, Sveitsissä, USA:ssa ja Saksassa, mutta tuotannon mittakaava oli pieni ja maailman perkloraattien tuotanto ennen ensimmäistä maailmansotaa ei ylittänyt 2000-3000 tonnia/vuosi

Ensimmäisen maailmansodan aikana perkloraattien tuotantoa kehitettiin intensiivisesti näiden suolojen käytön yhteydessä räjähteiden valmistukseen. Maailman perkloraattien tuotanto on kasvanut 50 tuhanteen tonniin vuodessa. Sodan päätyttyä perkloraattien tuotanto väheni jyrkästi ja sai uuden kehityksen vasta toisen maailmansodan aikana.

2. SOVELLUKSET.

Perkloorihapon ja sen suolojen käyttöalueet ovat melko erilaisia. Perkloorihappoa käytetään erilaisten perkloraattien valmistukseen, orgaanisten aineiden tuhoamiseen, elektrolyyttilisäaineena galvanoinnissa, reagenssina analyyttisessä kemiassa, metallien sähkökiillotuksessa, katalyyttinä hydrolyysi- ja esteröintiprosesseissa.

Yllä lueteltujen pääkuluttajien lisäksi perkloorihappoa ja sen suoloja käytetään pieninä määrinä monilla kansantalouden sektoreilla: niitä käytetään laajasti analyyttisessä kemiassa (esimerkiksi kaliumin kvantitatiivisessa määrittämisessä muodossa). heikosti liukenevaa kaliumperkloraattia), valokuvauksessa herkistäviä lisäaineita, vahvoja kuivausaineita ja muihin tarkoituksiin. Perkloorihappoa käytetään vahvana hapettimena orgaanisten aineiden hapetukseen ja tuhoamiseen (märkäpoltto), malmien hapetukseen; sitä käytetään myös liuottimena, ei-vesipitoisen titrauksen väliaineena, proteiinien tuhoamiseen biologisissa analyyseissä, elektrolyytin lisäaineena galvanoinnissa ja metallien elektrolyyttisessä käsittelyssä.

V viime vuodet Myös perkloraattien ja perkloorihapon valmistustekniikka kehittyy nopeasti. Uusia elektrodimateriaaleja ja elektrodeja on käytetty laajalti, tekniikkaa kehitetään prosessin kaikissa vaiheissa.Tällä hetkellä perkloorihapon ja perkloraattien tuotanto on järjestetty käytännössä yksinomaan sähkökemiallisesti.

3. KLOORIHAPON OMINAISUUDET.

Perkloorihappo-HCLO 4 on yksi vahvimmista epäorgaanisista hapoista. Vedetön perkloorihappo on väritön liikkuva neste, jonka tiheys on 1768 kg / m 3 20 ° C:ssa ja joka savuaa voimakkaasti kosteassa ilmakehässä. Perkloorihapon viskositeetti 20 °C:ssa on 0,795 10 -3 Pa - °C, eli pienempi kuin veden viskositeetti.

Vedetön perkloorihappo sulaa noin -102 °C:ssa ja kiehuu hajoamalla 110 °C:ssa. Sen muodostumislämpö alkuaineista on 36,1 kJ/mol, sulamislämpö 6,93, haihtumislämpö 43,6 kJ/mol ja laimennuslämpö 800 osassa vettä 88,5 kJ/mol.

Veden kanssa perkloorihappo muodostaa sarjan hydraatteja:

T pl., 0 C T pl., 0 C

HCLO4 0,25H2O	- 73.1	HCLO 4 3H 2 O	-40.2
HCLO4H2O	49.905	HCLO4 3,5H2O	-45.6
HCLO 4 2H 2 O	-20.65	HCLO 4 4H 2 O	-57.8
HCLO4 2,5H2O	-32.1

Vesi-perkloorihappojärjestelmän sulamiskaavio on esitetty kuvassa. yksi

Taulukossa. Kuva 1 esittää perkloorihapon vesiliuosten tiheyttä eri lämpötiloissa.

Perkloorihapon vesiliuoksilla on hyvä sähkönjohtavuus ja niitä käytetään elektrolyytteinä tietyissä sähkökemiallisissa prosesseissa, erityisesti perkloorihapon valmistuksessa.

Taulukossa. Kuva 2 esittää perkloorihapon vesiliuosten ominaissähköresistanssin eri lämpötiloissa.

Eri pitoisuuksilla olevien perkloorihapon liuosten kiehumispiste 2,4 kPa:n paineessa on:

Vedetön perkloorihappo on erittäin reaktiivinen, se räjähtää joutuessaan kosketuksiin monien helposti hapettuvien orgaanisten aineiden kanssa. Vedetön perkloorihappo on voimakas hapetin. Alkuainefosfori ja rikki hapetetaan perkloorihapolla fosfori- ja rikkihapoksi. Jodi hapetetaan perkloorihapolla; bromi, kloori sekä HBr ja HCL eivät ole vuorovaikutuksessa sen kanssa edes kuumennettaessa.

Taulukko 1. Perkloorihapon vesiliuosten tiheys välillä -25 - 75 °C (g / cm 3)

Pitoisuus, %	Lämpötila, °С
	- 25	0	15	20	30	50	70
10	-	1,0637	1,0597	1,0579	1,0539	1,0437	1,023
20	-	1,1356	1,1279	1,1252	1,2000	1,1075	1,096
30	1,2312	1,2168	1,2067	1,2033	1,1965	1,1821	1,160
40	1,3308	1,3111	1,2991	1,2947	1,2866	1,2703	1,251
50	1,4528	1,4255	1,4103	1,4049	1,3944	1,3752	1,350
60	1,5908	1,5580	1,5386	1,5327	1,5218	1,4994	1,470
70	1,7306	1,6987	1,6736	-	-	1,6344	1,617
80	-	-	-	-	-	1,7540	1,727
90	-	-	-	-	-	1,7720	1,738
95	-	-	-	1,8043	-	1,7515	1,704
100	-	1,8077	-	1,7676	--	1,7098	-

Taulukko 2. Perkloorihapon vesiliuosten sähkövastus (ohm-m-10 2)

Lämpötila, °С	HClO 4:n pitoisuus paino-% %
	10	20	30	40	50	60	70
50	2,207	1.272	1,028	1,001	1,154	1,540	2,401
40	2,428	1.397	1.132	1.106	1.286	1,725	2,704
30	2.715	1,562	1,262	1,240	1,452	1,961	3,084
20	3,100	1776	1.436	1,414	1,670	2,275	3,575
10	3,628	2,072	1,665	1.647	1.964	2,705	4,227
0	4,420	2.488	1,992	1.968	2.376	3,320	5,129
-10	-	3.102	2.464	2.436	2.982	4,242	6,418
-20	-	-	3,176	3.133	3.919	5,742	-
-30	-	-	-	4,250	5.505	8,402	11,59
-40	-	-	-	6.21	844	13.82	-
-50	-	-	-	10,41	-	27,10	-

Perkloorihappo varastoituna klo huonelämpötila hajoaa hitaasti, mikä havaitaan nesteen tummuessa sen hajoamistuotteiden värjäytymisen vuoksi. Tällainen happo on vaarallista varastoinnin aikana, koska se voi spontaanisti räjähtää. Siksi vedetöntä perkloorihappoa ei yleensä varastoida, vaan se yritetään valmistaa välittömästi ennen sen käyttöä.

Perkloorihapon stabiilisuutta voidaan parantaa lisäämällä inhibiittoreita. Inhibiittoreina voivat toimia erityisesti orgaaniset yhdisteet, jotka sisältävät trikloorimetyyliryhmän. Tehokkaimpia estäjiä ovat trikloorietikkahappo ja hiilitetrakloridi.

Riisi. 1. Kaavio HCLO 4 -H 2 O -järjestelmän sulamispisteestä.

Kaikki perkloorihapon ja sen suolojen käyttöön liittyvät työt vaativat suurta huolellisuutta. Jos perkloorihapossa on epäpuhtauksia, hapon spontaani hajoaminen räjähdyksellä on mahdollista.

Kosketus perkloorihapon kanssa iholla johtaa tuskallisiin kemiallisiin palovammoihin.

Perkloorihappoa saa varastoida ja kuljettaa vain vesiliuoksena, jonka pitoisuus on enintään 70 % HCLO 4 . Jos on tarpeen käyttää vedetöntä tai väkevää perkloorihappoa, jälkimmäinen valmistetaan välittömästi ennen käyttöä. Väkevän hapon säilyvyys on erittäin rajallinen, varsinkin kun neste tummuu hajoamistuotteiden värjäytymisen vuoksi.

4. KLOORIHAPON TUOTANTO ELEKTRODEJEN REAKTIOT JA ELEKTROLYYSIOLOSUHTEET.

Suolahapon vesiliuosten elektrolyysin aikana anodilla alkuainekloorin tai hapen vapautuminen on mahdollista, ja elektrodeilla, joilla on korkea anodipotentiaali, on myös mahdollista muodostaa korkeampia kloori-perkloorihapon happiyhdisteitä. Riippuen prosessiolosuhteista ja ennen kaikkea C1-ionien pitoisuudesta, lämpötilasta ja käytetystä anodimateriaalista, näiden kolmen prosessin nopeudet voivat vaihdella suuresti.

Konsentroidun suolahapon elektrolyysin aikana kaikentyyppisillä anodeille, jotka ovat stabiileja näissä olosuhteissa, alkuaineklooria vapautuu virran hyötysuhteella lähes 100 %. Kloorivetyhapon pitoisuuden pienentyessä kloorin virran tuotto pienenee johtuen hapen kehittymisnopeuden lisääntymisestä anodilla ja grafiittianodeja käytettäessä myös grafiitin hapettumisen vuoksi. Perkloorihapon muodostumista havaitaan vain erittäin laimeissa HC1-liuoksissa. Elektrolyysin aikana 1 N. ratkaisu platinaanodeille suolahappo kuluu lähes kokonaan kloorin tuotantoon, ja perkloorihappoa muodostuu hyvin vähän. Kun suolahapon pitoisuus laskee 0,1 N:iin. noin 50 % HC1:stä kuluu perkloorihapon ja 50 % kaasumaisen kloorin tuotantoon.

Kloori-ionien hapettuminen perkloorihapoksi tapahtuu suurella positiivisella potentiaalilla 2,8-3,0 V. Grafiittianodilla kloridien vesiliuoksissa on mahdotonta saavuttaa tällaista potentiaalia, joten näille anodeille muodostuu perkloorihappoa ei havaita edes voimakkaasti laimennetuissa liuoksissa.

ELEKTROLYYSIN OLOSUHTEET.

Perkloorihapon sähkökemiallista synteesiprosessia anodilla kuvataan seuraavalla kokonaisyhtälöllä:

HCL + 4H 2O - 8e - -- HLO 4 + 8H + (1)

Katodilla vapautuu vetyä.

Kloorivetyhappoliuosten elektrolyysiprosessissa anodilla kloorin, hapen ja perkloorihapon muodostuminen on mahdollista. Riippuen elektrolyysiolosuhteista, kuten kloridi-ionipitoisuudesta, lämpötilasta ja käytetystä anodimateriaalista, näiden kolmen aineen muodostumisnopeus voi vaihdella suuresti. Perkloorihapon muodostumista havaitaan vain laimeissa suolahapon liuoksissa.

Perkloorihapon saamiseksi on käytettävä anodeja, joilla voidaan saavuttaa suuri ylijännite prosesseissa, jotka kilpailevat kloori-ionin hapettumisen kanssa C104-ioniksi - ts. kloorin ja hapen allokointiprosesseihin. Tarkasteltavana olevassa tapauksessa tämä saavutetaan platina- tai platina-titaani-anodeilla alhaisella kloridi-ionipitoisuudella ja alhaisella elektrolyysilämpötilalla. Tässä tapauksessa saadaan luonnollisesti alhaisen pitoisuuden perkloorihappoa. Elektrolyytin alhaisesta sähkönjohtavuudesta johtuen kennon jännite ja virrankulutus ovat korkeat.

Elektrolyysin aikana 0,5 n. kloorivetyhappoliuoksella saatu perkloorihappopitoisuus jopa 20 g/l. Pienellä virrantiheydellä ja 18°C ​​lämpötilassa kennon jännite oli 8 V ja tehonkulutus noin 47 kWh/kg 100 % perkloorihappoa. Tämän menetelmän haittoja ovat suuri virrankulutus ja tuloksena olevan perkloorihapon alhainen pitoisuus.

Elektrolyytin ominaissähkövastuksen ja vastaavasti elektrolyytin jännitehäviöiden vähentämiseksi laimennetut suolahapon liuokset vahvojen elektrolyyttien liuoksissa altistetaan elektrolyysille. On kätevintä suorittaa C1-ionin hapetusprosessi CLO 4:ksi kloorivedyn tai kloorin liuoksissa väkevässä 4-6 N. perkloorihappo. Samalla on mahdollista järjestää jatkuva kloorivedyn, suolahapon tai kloorin syöttö elektrolyyttiin ja osan elektrolyytistä poistaminen väkevän perkloorihapon muodossa sen lopullista jalostusta varten valmiiksi tuotteiksi.

Elektrolyysiprosessin kulku riippuu anodipotentiaalista, perkloori- ja suolahapon pitoisuudesta elektrolyytissä, elektrolyysilämpötilasta ja virrantiheydestä.

HC1:n pitoisuuden muuttuessa elektrolyytissä muiden asioiden ollessa sama, sekä kokonaisvirran tiheys että CLO 4:n muodostukseen käytettyjen osavirtojen tiheys - ja muut prosessit, jotka tapahtuvat samanaikaisesti anodin muutoksessa. Kuvassa Kuva 2 esittää CLO 4 - ja CL 2:n saamisen kokonais- ja osavirtojen tiheyden riippuvuutta kloorivetyhapon pitoisuudesta elektrolyytissä elektrolyysin aikana lämpötilassa -20 °C. Elektrolyysilämpötilan noustessa CL 2:n vapautumisen virrantiheyden jyrkkä nousu ja CLO 4:n muodostumisen virrantiheyden väheneminen tapahtuu pienemmällä HC1-pitoisuudella elektrolyytissä.

HCL-pitoisuus, kmol/m3 HCL-pitoisuus, kmol/m3

Kun HC1:n pitoisuus elektrolyytissä muuttuu, CLO 4:n muodostumiseen käytettyjen osavirtojen suhde ja CL 2:n ja O 2:n vapautuminen . Kuvassa Kuvassa 3 on esitetty elektrolyysituotteiden virran tehokkuuden riippuvuus kloorivetyhapon pitoisuudesta elektrolyytissä. Tiedot saatiin 20 °C:ssa 4 N:ssa. HCLO 4 platinaanodeilla, joiden potentiaali on 2,8 V

Korkeimmat perkloorihapon virtasaannot saatiin suolahapolla, jonka pitoisuus oli 0,8–2 N. Kun suolahapon pitoisuus laskee alle 0,8 N. HCLO 4:n virtateho pienenee johtuen hapen virran tuoton kasvusta. Kun HC1-pitoisuus kasvaa yli 2 N. kloorin kehittymisen nykyinen kulutus kasvaa, ja myös perkloorihapon nykyinen hyötysuhde laskee jyrkästi. Optimaalinen kloorivetyhapon pitoisuus elektrolyytissä kasvaa elektrolyysilämpötilan laskeessa ja riippuu perkloorihapon pitoisuudesta elektrolyytissä.

Suolahapon anodinen hapetus perkloorihapoksi riippuu suuresti lämpötilasta. Kuvassa Kuvassa 4 on esitetty elektrolyysituotteiden virran tehokkuuden riippuvuus liuoksen lämpötilasta, kun elektrolyytin pitoisuus on 4 N. HCLO 4 ja 1 n. HC1 ja anodipotentiaalin arvo 2,8-3,0 V. Lämpötilan laskiessa perkloorihapon virransyöttö kasvaa ja kloorin ja vastaavasti hapen määrä vähenee.

Perkloorihapon epäpuhtauspitoisuus riippuu alkuperäisen suolahapon puhtaudesta ja riittävän korroosiota kestävien rakennemateriaalien käytöstä elektrolyysilaitteiden, putkistojen ja laitteiden valmistuksessa. Kennosta otettu perkloorihappo sisältää huomattavan määrän kloori-ioneja. Kaupallisen hapon saamiseksi on välttämätöntä puhdistaa se kloori-ioneista, mikä suoritetaan sähkökemiallisella menetelmällä, ts. mahdollisesti täydellisempi kloori-ionien hapettuminen perkloorihapoksi. Kuitenkin, kun kloori-ionien pitoisuus pienenee, perkloorihapon virran tehokkuus laskee ja lähestyy nollaa, kun liuos on puhdistettu riittävän täydellisesti suolahapon epäpuhtauksista. Kun perkloorihapon puhdistusaste kloori-ioneista lisääntyy, virran kokonaishyötysuhde laskee, sähköenergian kulutus ja platinaanodien korroosionopeus kasvavat.

Perkloorihapon puhtausvaatimusten ollessa erittäin korkeat, viimeksi mainittu voidaan edelleen puhdistaa HCl-epäpuhtauksista tislaamalla tai poistamalla suolahappoa inertillä kaasulla. Rektifikaatiota voidaan käyttää myös tuotantovaiheen elektrolyysilaitteiden perkloorihapon puhdistamiseen suolahaposta. Tässä tapauksessa sähkökemialliseen puhdistukseen liittyvät vaikeudet eliminoidaan ja saavutetaan suurempi perkloorihapon kokonaisvirran hyötysuhde. Perkloorihaposta tislauksen aikana pois tislattu kloorivety voidaan palauttaa tuotantoelektrolyysivaiheeseen.

Perkloorihappoa voidaan saada myös elektrolyyttiin liuenneen kloorin anodisella hapetuksella - 4-6 N:ssä. perkloorihappoliuos. Tällaisten liuosten elektrolyysin aikana platinaanodeilla ja hopeakatodeilla elektrolyysilaitteet, jotka on suunniteltu 3,5 kA:n kuormitukseen virrantiheydellä 2 kA/m 2 ja lämpötilalla 0 °C, toimivat 4 V:n jännitteellä. prosessi kuvataan kokonaislausekkeella

CL 2 + 8H 2 0 - 2 HCLO 4 + 7 H 2 (2)

Tällä menetelmällä voidaan saada erittäin puhdasta happoa, koska sivulta ei pääse sisään epäpuhtauksia. Osa elektrolyytistä otetaan ja tislauksen jälkeen saadaan 60-70 % kaupallista happoa.

Perkloorihapon sähkökemialliseen tuotantoon käytetään elektrolyysilaitteita, joissa on platina- tai platina-titaanianodeja. Perkloori- ja suolahapon seosten erittäin korkean syövyttävyyden vuoksi grafiittia käytetään usein katodina. Grafiittikatodit kestävät helposti katodisen polarisaation poistamiseen liittyviä pysäytyksiä. Tiedetään, että platinan anodisessa polarisaatiossa ei kovin laimeissa suolahapon liuoksissa potentiaalien ollessa negatiivisempi kuin 1,1-1,2 V (vastaan ​​n.w.e), platina liukenee anodisesti virran hyötysuhteella lähes 100 %. Näissä olosuhteissa platinan liukenemisnopeus kasvaa potentiaalin, liuoksen happamuuden ja lämpötilan kasvaessa. Platinan potentiaalilla (anodin puolella) yli 1,1-1,2 V platinan passivoitumista havaitaan ja 1 N:n jännitteellä 1,3 V. HC1:n platinan liukenemisnopeus laskee arvoon 4 10 -5 A/m 2

Platinaanodin pinnan passivoiminen, joka havaitaan perkloorihapon sähkökemiallisessa tuotantoprosessissa, liittyy adsorboituneen hapen ja eri koostumusten faasioksidien kerrosten muodostumiseen pinnalle. Platinan pinnalla olevien oksidikerrosten rakenne ja sen korroosionkestävyys riippuvat HC10 4:n ja HC1:n pitoisuuksien suhteesta elektrolyytissä. Kloorivetyhapon elektrolyysissä kloorin ja vedyn saamiseksi 50-150 g/l perkloorihappoa lisäämällä elektrolyyttiin alentaa platinan anodista liukenemisnopeutta. Puhtaiden HC104-liuosten elektrolyysissä happi sitoutuu platinan pintaan vahvemmin kuin HC104:n ja HC1:n seosten elektrolyysissä.

Kuvassa Kuva 5 esittää kokonaispolarisaation virrantiheyden riippuvuutta platinaanodista ja platinan liukenemisen virrantiheyden riippuvuutta anodin potentiaalista 3 N:n elektrolyysin aikana. HC10 4 eri lämpötiloissa.

Kun HC1-pitoisuus elektrolyytissä kasvaa, faasioksidien määrä anodin pinnalla pienenee. HC104:n ja HC1:n seosten elektrolyysin aikana korkeilla anodisilla potentiaaleilla ja jatkuvalla kokonaishappamuudella HC1-pitoisuuden kasvu elektrolyytissä tai alkuainekloorin liukeneminen johtaa platinaanodin korroosionkestävyyden lisääntymiseen. Sekä huoneenlämmössä että matala lämpötila HC1-pitoisuuden kasvu elektrolyytissä tai sen kyllästyminen alkuainekloorilla johtaa platinan liukenemisen virrantiheyden laskuun. -15 ja -25 °C lämpötiloissa ja 2,8 V (N.W.E.) potentiaalissa suoritettujen tutkimusten tulokset on esitetty kuvassa. 6.

Kuvassa Kuvio 7 esittää platinan liukenemiseen käytetyn virran osuuden riippuvuutta elektrolyytin HC1-pitoisuudesta tai elektrolyytin kyllästymisestä kloorilla samoissa elektrolyysiolosuhteissa.

HC1:n pitoisuuden kasvaessa platinan liukenemisen virrantiheys ja sen liukenemiseen kuluva virran osuus pienenevät, erityisen voimakkaasti, kun HC1:n ensimmäiset osat syötetään elektrolyyttiin. Siksi perkloorihapon sähkökemiallisen valmistuksen olosuhteita valittaessa on suositeltavaa käyttää HC1:n pitoisuuden ylärajaa, jossa perkloorihapon nykyinen saanto ei vieläkään laske merkittävästi. Kun elektrolyysilämpötila laskee, tämä sopivin HC1-pitoisuus elektrolyytissä kasvaa.

Elektrolyytin kyllästäminen alkuainekloorilla vähentää platinan liukenemisen virrantiheyttä, mutta sillä on vähän vaikutusta liukenemiseen kulutetun virran osuuteen, koska pääanodisten prosessien nopeudet ja polarisoivan virran kokonaistiheys pienenevät lähes yhtä paljon.

Aiemmin platinalankoja tai kalvoja käytettiin anodien valmistukseen. Tällä hetkellä käytetään platina-titaani-anodeja, joissa ohuen kalvon muodossa olevaa platinaa hitsataan elektrodin titaanialustalle Pitkäkestoinen elektrolyysi aiheuttaa platina-titaani-anodien asteittaista tuhoutumista, molemmat johtuen platinan liukenemisesta anodin työpinnalla ja platinakalvon ja titaanipohjan välisen kosketuksen rikkomisen vuoksi. Tässä tapauksessa liuokseen siirtynyt platina kerrostuu osittain grafiittikatodeille; loput siitä poistetaan kennosta perkloorihappovirralla. Platina kerrostetaan grafiittikatodin pintakerrokseen, jonka paksuus on enintään 100 mikronia.

Kun uusi kenno tuoreilla grafiittikatodeilla käynnistetään, platinapitoisuus kennosta otetussa perkloorihapossa on 0,3–0,5 mg/l, mutta koska platinaa kertyy grafiittikatodin pinnalle, olosuhteet sen kerrostumiselle on katodin vaihto. Platinan kerrostumisnopeus katodille vähenee. Tämä johtaa platinan kerrostumisen vähenemiseen

liuos katodilla elektrolysaattorista virtaavan liuoksen platinapitoisuuden asteittaiseen kasvuun, jopa 2-2,5 mg / l. Platinan kiinteä pitoisuus elektrolyytissä riippuu myös sen koostumuksesta ja kasvaa hieman pitoisuuden kasvaessa HC104 välillä 300-600 g/l ja HC1-pitoisuus välillä 0-30 g/l.

Kuvassa Kuvat 7 ja 8 esittävät platinan määrän muutosta katoditilassa, joka on erotettu pienivirtauskalvolla anoditilasta, 5–7 tunnin elektrolyysin jälkeen, kun katodinesteessä oleva platinapitoisuus on alussa 6,8 mg/ l. HC1- ja HC104-pitoisuuksien kasvu elektrolyytissä tutkituissa rajoissa johtaa platinan kerrostumisnopeuden laskuun grafiitille ja sen jäännöspitoisuuden kasvuun nesteessä 1,3-1,5-kertaiseksi. Katodille kerrostunut platina voidaan kerätä ja palauttaa uudistamista varten; perkloorihappovirralla elektrolyyttikennosta pois viety platina menetetään peruuttamattomasti.

Tietyissä prosessiolosuhteissa haavoittuvin platina-titaanielektrodeissa on paikka, jossa platinakalvo hitsataan elektrodin titaanialustaan. Tässä paikassa muodostuu vaihtelevan koostumuksen omaavia platinan ja titaanin seoksia, jotka ovat vähemmän korroosionkestäviä kuin platina.

Tantaalia voidaan käyttää myös anodin pohjana. Testattaessa platina-tantaalianodeja, jotka on saatu levittämällä platinaa elektrodin tantaalipohjaan sähkökipinämenetelmällä 3,0-3,1 V:n potentiaalissa ja huoneenlämpötilassa, saadut sähkökemialliset parametrit ovat samanlaiset kuin platina-titaanianodeilla. -20 °C:n lämpötilassa perkloorihapon ja kloorin virta on jonkin verran pienempi ja hapen teho suurempi kuin platina-titaanianodilla. Tämä voidaan ilmeisesti selittää platina-tantaali-seosten muodostumisella anodin pinnalle platinapinnoituksen aikana sähkökipinämenetelmällä.

Myös muita platinaryhmän metalleja voidaan käyttää anodeina perkloorihapon valmistuksessa. HC10 4:n ja HC1:n sekoitettujen liuosten (HC1-pitoisuus 1 N) elektrolyysiä ehdotetaan suoritettavaksi iridiumanodilla alueella (-5) - (-30) °C anodipotentiaalilla 2,9-3,3 V, kuten sekä rodiumanodilla. Teollisissa olosuhteissa käytetään kuitenkin yleensä platina-titaanianodeja.

5. TUOTANNON TEKNOLOGINEN OHJELMA.

Perkloorihapon tuotannon teknologinen järjestelmä sisältää seuraavat päävaiheet: elektrolyytin valmistus, elektrolyysi, tyhjötislaus ja vedettömän hapon valmistus.

Perkloorihapon epäpuhtauspitoisuus riippuu alkuperäisen suolahapon puhtaudesta sekä elektrolyysilaitteiden, putkistojen ja apulaitteiden rakennemateriaalien tyypistä. Kloridi-ionien pitoisuuden vähentämiseksi tuloksena olevassa perkloorihapossa käytetään yleensä elektrolyysisarjaa, jossa suoritetaan täydellisempi kloridi-ionien hapetus HCLO 4:ksi.

Kun perkloorihappoa saadaan kloorin anodisella hapetuksella, on mahdollista saada aikaan erittäin korkealaatuinen HCLO 4, koska elektrolyyttiin ei pääse epäpuhtauksia kloorin kanssa.

Elektrolyytin valmistusvaiheessa osa elektrolyysin tuloksena saadusta perkloorihaposta pumpataan kerääjästä jääkaappiin, jossa sen lämpötila lasketaan jäähdytyssuolaliuoksella -5 °C:seen. Jäähdytyksen jälkeen perkloorihappo lähetetään absorboijaan, johon syötetään myös klooria absorboija, perkloorihappoliuos kyllästetään kloorilla.Absorptioaineesta poistetaan liuos, joka sisältää 40 % (paino) HCLO 4:a ja noin 3 kg/m 3 liuennutta klooria. 0 °C:n lämpötilassa ja syötetään elektrolyysiin. Klooriliuos poistetaan elektrolysaattorista välikeräyshapon kautta, joka sisältää pienen määrän klooria ja kloorivetyä, ja lähetetään tyhjötislaukseen.Tislausprosessissa paineessa 2,66-3,23 kPa, vesihöyry, kloori ja kloorivety tislataan pois. Tislatut höyryt kondensoidaan jääkaapissa ja palautetaan keräykseen valmistusvaiheen elektrolyyttiin.

Saatu perkloorihappo noin 90 °C:n lämpötilassa lähetetään jääkaappiin ja syötetään sitten tyhjiövastaanottimen kautta 60-70-prosenttisena liuoksena valmiin tuotteen keräämiseen.

Vedetöntä perkloorihappoa hankittaessa käytetään prosessia, jossa perkloorihappoliuos dehydratoidaan oleumilla HCLO 4:n tyhjötislauksella kvartsihiekasta valmistetussa kuumennetussa laitteessa.

6. SÄHKÖLAITTEIDEN SUUNNITTELUT.

Kirjallisuudessa on vähän julkaisuja nykyaikaisten elektrolyysilaitteiden malleista.

Tiedetään, että pääasiassa käytetään monopolaarisia laatikkokennoja, joissa on platina-titaanianodeja ja grafiittikatodeja. Käytettäessä elektrolysaattoreita ilman kalvoa katodilla vapautuva vety kontaminoituu kloorilla ja hapella räjähdyssuojatut rajat ylittävässä määrin. Tässä tapauksessa kennon kaasut tulee laimentaa inertillä kaasulla.

Käytettäessä kalvolla varustettuja elektrolysaattoreita niiden suunnittelu monimutkaistuu ja elektrolysaattorin jännite kasvaa. Kuitenkin anodi- ja katoditilojen erotuksesta johtuen tuloksena oleva vety ja kloori ovat riittävän puhtaita ja niitä voidaan käyttää; helpottaa turvallisen työympäristön luomista ja suojelua ympäristöön haitallisilta kaasupäästöiltä.

Riisi. 8 Angel Chlorate Elektrolysaattori:

1 - grafiitti anodit; 2 - katodit; 3 - katodi runko;

4 - solun elin; 5 - kansi.

On raportoitu suodatinpuristimen elektrolyysilaitteiden käytöstä bipolaarisella elektrodien vaihdolla perkloorihapon valmistukseen. Polyvinyylikloridista valmistetut elektrolysaattorikehykset on varustettu verkkokalvolla polymeerimateriaalit. Anodit on peitetty platinakalvolla, katodit ovat hopeaa. Kenno 5 kA:n kuormituksella toimi virrantiheydellä 2,5 kA/m ja kennojännitteellä 4,4 V; nykyinen tuotanto oli noin 60 %.

Esitettiin myös perkloorihapon saamiseksi anodisella hapetuksella kloraattien vesiliuoksia kolmikammioelektrolysaattorissa (kuva 9), jossa on kaksi ioninvaihtokalvoa. Käytettäessä platina- tai platina-titaanianodeja anoditilassa on mahdollista saada melko puhdas 2N. happo, ja katoditilassa - alkaliliuos. Tässä tapauksessa tavallista terästä voidaan käyttää katodina.

Vaikka HC1- tai C12-liuosten sähkökemiallisella hapetuksella HC104:ksi saatua perkloorihappoa käytetään erilaisten perkloraattien valmistukseen, sitä käytetään usein myös menestyksekkäästi. käänteinen prosessi- perkloorihapon saaminen alkali- tai maa-alkalimetallien perkloraateista. Tässä tapauksessa syöttöraaka-aine on tavallisesti natriumperkloraatti, joka on saatu natriumkloraatin sähkökemiallisella hapetuksella. Joskus perkloraatti

natrium muuttuu kaliumin, bariumin tai muiden metallien perkloraateiksi vaihtohajoamisen kautta.

Kuva 8. Kolmikammio elektrolysaattori:

/ - anodikammio; 2 - huokoinen kalvo, 3 - keskuskammio; 4 - kationinvaihtokalvo; 5 - katodikammio; 6 - katodi; anodi; 8, 9 - katodi- ja anodirenkaat, vastaavasti.

Yksi ensimmäisistä kaupallisista menetelmistä perkloorihapon valmistamiseksi perustui kaliumperkloraatin ja rikkihapon väliseen reaktioon.

KC1O 4 + H 2 S0 4 = HC10 4 + KHS0 4 (3)

Perkloorihappo tislattiin pois tyhjötislauksella. Tässä tapauksessa, kun käytettiin riittävän väkevää rikkihappoa, saatiin suuri pitoisuus perkloorihappoa, joka on lähellä vedetöntä. Tämän prosessin käyttöönotto teollisuudessa liittyy instrumentoinnin monimutkaisuuteen, perkloori- ja rikkihappoympäristössä työskentelyyn soveltuvien materiaalien rajallisuuteen sekä tarpeeseen tislata perkloorihappoa tyhjössä. Siksi menetelmän käyttö on suositeltavaa vain vedettömän perkloorihapon valmistukseen. Perkloorihapon vesiliuosten saamiseksi ehdotettiin kaliumperkloraatin vuorovaikutusta fluoripiihapon kanssa vesiliuoksessa.

KC10 4 + HsiF 6 = HC10 4 + KsiF 6 (4)

Tässä tapauksessa perkloorihappoliuosten lisäksi saadaan huonosti liukenevan kaliumsilikofluoridin sakka. Sakan suodattamisen jälkeen laimeat perkloorihappoliuokset voidaan väkevöidä ja sitten sublimoida atseotrooppiseksi hapoksi pitoisuudella noin 72 %. Tuloksena olevat kaliumsilikofluoridin sakat suodattuvat kuitenkin huonosti, mikä vaikeuttaa tämän menetelmän käytännön käyttöä.

Vedettömän perkloorihapon saamiseksi perkloorihapon suolojen ja vahvojen epäorgaanisten happojen välisen vuorovaikutuksen lisäksi käytetään tyhjötislausta teknisen, noin 70-prosenttisen perkloorihapon seoksesta, jossa on kolme tai neljä kertaa savuavan rikkihapon tilavuus.

Ehdotetaan jatkuvaa menetelmää vedettömän perkloorihapon saamiseksi dehydratoimalla atseotrooppista oleumilla tyhjötislauksella. Kaavio tällaisesta asennuksesta on esitetty kuvassa. 10. Kuvassa on laboratoriokokoonpano, mutta samalla periaatteella voidaan luoda suurempi kokoonpano. Itse laitteisto sisältää aina pienen määrän käsiteltävää happoseosta, mikä vähentää mahdollisiin räjähdyksiin liittyvää vaaraa. Happoja sekoitettaessa tarvitaan sekoittimen jäähdytystä, jotta vältetään ylikuumeneminen ja mahdollinen perkloorihapon lämpöhajoaminen.

Riisi. 10. Kaavio vedettömän perkloorihapon tuotantolaitoksesta:

1 - kvartsilasi tai pyrex-putki;

2 - sähkölämmitys; h - tippa suppilo;

4 - jätehapon seos vastaanotin;

5 - putki perkloorihappohöyryjen poistamiseen;

6 - vedettömän perkloorihapon vastaanotin-jäähdytin.

7. PD - PORTRAIT ECHO .

1998 9L248P Pat. 2086706 Venäjä, MKI 6 s 25V1/22, 1/26. Aliev Z.M. Dagestan. yliopisto. Lenin nro 94018915/25 Appl 25.5.94. Julkaistu 10.8.97 Tiedote nro 22

Menetelmä perkloorihapon valmistamiseksi CL 2:n sähkökemiallisella hapetuksella platinaanodilla 0,1 M HCL:n ja 4 M perkloorihapon liuoksessa 0 0 °C:n lämpötilassa ja anodin virrantiheydellä 0,4-0,7 A/cm peräkkäisen kyllästymisen avulla. CL 2:lla paineessa 0,3-0,6 MPa ja O 2:lla 4-5 MPa:n paineessa katodivirrantiheydellä 8-10 mA-cm2.

1998 15L215P. Filter-press-tyyppinen elektrolyysijärjestelmä. Kreuter Walter, Linde AG, nro 4325705.4; Appl. 30.7.93; Julkaistu 2.2.95.

Ehdotetaan suodatin-puristintyyppistä elektrolysaattorijärjestelmää, joka koostuu suuresta määrästä sarjaan kytkettyjä elektrolyysilaitteita, joiden anodi- ja katoditilat on erotettu kalvoilla. Elektrolysaattorit on erotettu toisistaan ​​läpäisemättömillä levymateriaalista tehdyillä väliseinillä, jotka muodostavat bipolaarisen E:n. Nämä Ni:stä tehdyt väliseinät muodostavat myös jäykän rakenteen, jossa on samasta metallista valmistettuja rei'itettyjä ja aaltoilevia väliseinämiä. Tämän elektrolyysijärjestelmän suunnittelu eroaa kestävyydestä. F. L. Chernovichin järjestelmän kaavio esitetään ja kuvataan.

8. LUETTELO KÄYTETTYÄ KIRJALLISTA.

1.L. M. Yakimenko, G. A. Seryshev. "Epäorgaanisten aineiden sähkökemiallinen synteesi." M. "Kemia" 1984

2. L. M. Yakimenko, "Kloorin, kaustisen soodan ja emäksisten kloorituotteiden tuotannon käsikirja." M. "Kemia", 1974

3. L. M. Yakimenko, M. I. Pasmanik. "Kloorin, kaustisen soodan ja peruskloorituotteiden valmistuksen käsikirja." Ed. 2., käänn. ja ylimääräistä M.,. "Kemia" 1976

4. Handbook of Electrochemistry Ed. A.M. Sukhotina.-L.: Chemistry, 1981

5. M. Ya. Fioshin, V. V. Pavlov. "Elektrolyysi epäorgaanisessa kemiassa." M. 1976

Cl 2 vol. T - kelta-vihreä kaasu, jolla on terävä tukahduttava haju, raskaampi kuin ilma - 2,5 kertaa, liukenee hieman veteen (~ 6,5 g / l); X. R. ei-polaarisissa orgaanisissa liuottimissa. Sitä löytyy vapaana vain vulkaanisista kaasuista.

Miten saada

Perustuu anionien hapetusprosessiin Cl -

2Cl - - 2e - = Cl 2 0

Teollinen

Kloridien vesiliuosten elektrolyysi, useammin - NaCl:

2NaCl + 2H 2O \u003d Cl 2 + 2NaOH + H2

Laboratorio

Hapetus kons. HCI erilaisia ​​hapettimia:

4HCI + MnO 2 \u003d Cl 2 + MpCl 2 + 2H 2O

16HCl + 2KMnO 4 \u003d 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8H 2 O

6HCl + KClO 3 \u003d ZCl 2 + KCl + 3H 2 O

14HCl + K 2Cr 2 O 7 \u003d 3Cl 2 + 2CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O

Kemiallisia ominaisuuksia

Kloori on erittäin voimakas hapetin. Hapettaa metalleja, ei- metalleja ja monimutkaiset aineet, samalla kun ne muuttuvat erittäin stabiileiksi anioneiksi Cl -:

Cl 2 0 + 2e - \u003d 2Cl -

Reaktiot metallien kanssa

Aktiiviset metallit kuivan kloorikaasun ilmakehässä syttyvät ja palavat; tässä tapauksessa muodostuu metalliklorideja.

Cl2 + 2Na = 2NaCl

3Cl 2 + 2Fe = 2FeCl 3

Inaktiiviset metallit hapettavat helpommin märkä kloori tai sen vesiliuokset:

Cl 2 + Cu \u003d CuCl 2

3Cl 2 + 2Au = 2AuCl 3

Reaktiot ei-metallien kanssa

Kloori ei ole suoraan vuorovaikutuksessa vain O 2:n, N 2:n ja C:n kanssa. Reaktiot etenevät muiden ei-metallien kanssa erilaisissa olosuhteissa.

Muodostuu ei-metallihalogenideja. Tärkein on vuorovaikutusreaktio vedyn kanssa.

Cl2 + H2 \u003d 2HC1

Cl 2 + 2S (sula) = S 2 Cl 2

ЗCl 2 + 2Р = 2РCl 3 (tai РCl 5 - yli Cl 2)

2Cl 2 + Si = SiCl 4

3Cl 2 + I 2 \u003d 2ICl 3

Vapaiden epämetallien (Br 2, I 2, N 2, S) syrjäytyminen niiden yhdisteistä

Cl2 + 2KBr = Br2 + 2KCl

Cl 2 + 2KI \u003d I 2 + 2KCl

Cl 2 + 2HI \u003d I 2 + 2HCl

Cl2 + H2S \u003d S + 2HCl

ZCl2 + 2NH3 \u003d N2 + 6HCl

Kloorin epäsuhtautuminen vedessä ja alkalien vesiliuoksissa

Itsehapettumisen-itseparantumisen seurauksena osa klooriatomeista muuttuu Cl -anioneiksi, kun taas toiset positiivisessa hapetustilassa ovat osa ClO - tai ClO 3 - anioneja.

Cl 2 + H 2 O \u003d HCl + HClO hypoklooritonta

Cl 2 + 2KOH \u003d KCl + KClO + H 2 O

3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O

3Cl 2 + 2Ca (OH) 2 \u003d CaCl 2 + Ca (ClO) 2 + 2H 2 O

Nämä reaktiot ovat tärkeitä, koska ne johtavat kloorin happiyhdisteiden muodostumiseen:

KCl03 ja Ca(ClO)2 - hypokloriitit; KClO 3 - kaliumkloraatti (bertolettisuola).

Kloorin vuorovaikutus orgaanisten aineiden kanssa

a) vetyatomien substituutio OB-molekyyleissä

b) Cl2-molekyylien kiinnittyminen useiden hiili-hiilisidosten katkeamispisteeseen

H 2 C \u003d CH 2 + Cl 2 → ClH 2 C-CH 2 Cl 1,2-dikloorietaani

HC≡CH + 2Cl 2 → Cl 2 HC-CHCl 2 1,1,2,2-tetrakloorietaani

Kloorivety ja kloorivetyhappo

Kloorivetykaasu

Fyysinen ja Kemiallisia ominaisuuksia

HCl on kloorivetyä. Rev. T - väritön. pistävä hajuinen kaasu, nesteytyy melko helposti (sp. -114°С, kp. -85°С). Vedetön HCl sekä kaasumaisessa että nestemäisiä tiloja ei-johtava, kemiallisesti inertti metallien, metallioksidien ja -hydroksidien sekä monien muiden aineiden suhteen. Tämä tarkoittaa, että ilman vettä kloorivety ei osoita happamia ominaisuuksia. Vain erittäin korkeissa lämpötiloissa kaasumainen HCl reagoi metallien kanssa, jopa sellaisten inaktiivisten kuin Cu ja Ag.
HCl:ssä olevan kloridianionin pelkistävät ominaisuudet ilmenevät myös vähäisessä määrin: se hapettuu fluorilla tilavuudessa. T, ja myös korkeassa T:ssa (600 °C) katalyyttien läsnä ollessa, se reagoi palautuvasti hapen kanssa:

2HCl + F2 \u003d Cl2 + 2HF

4HCl + O 2 \u003d 2Cl 2 + 2H 2 O

Kaasumaista HCl:ää käytetään laajalti orgaanisessa synteesissä (hydrokloorausreaktioissa).

Miten saada

1. Synteesi yksinkertaisista aineista:

H2 + Cl2 \u003d 2HCl

2. Muodostuu sivutuotteena hiilivetykloorauksen aikana:

R-H + Cl2 = R-Cl + HCl

3. Laboratoriossa he saavat toiminnan kons. H 2 SO 4 klorideille:

H 2 SO 4 (väk.) + NaCl \u003d 2HCl + NaHSO 4 (matalalla lämmityksellä)

H 2 SO 4 (konsentr.) + 2NaCl \u003d 2HCl + Na 2 SO 4 (erittäin voimakkaalla kuumennuksella)

HCl:n vesiliuos on vahva happo (kloorivety tai kloorivety)

HCl liukenee hyvin veteen: tilav. T 1 litrassa H 2 O:a liuottaa ~ 450 l kaasua (liukenemiseen liittyy huomattavan määrän lämpöä vapautumista). Kyllästetyssä liuoksessa on valtaosa HCl on 36-37 %. Tällä liuoksella on erittäin pistävä, tukahduttava haju.

HCl-molekyylit vedessä hajoavat lähes kokonaan ioneiksi, eli HCl:n vesiliuos on vahva happo.

Kloorivetyhapon kemialliset ominaisuudet

1. Veteen liuenneella HCl:lla on kaikki happojen yleiset ominaisuudet johtuen H + -ionien läsnäolosta

HCl → H + + Cl -

Vuorovaikutus:

a) metallien kanssa (H:aan asti):

2HCl 2 + Zn \u003d ZnCl 2 + H 2

b) emäksisten ja amfoteeristen oksidien kanssa:

2HCl + CuO \u003d CuCl 2 + H2O

6HCl + Al 2 O 3 \u003d 2AlCl 3 + ZN 2 O

c) emästen ja amfoteeristen hydroksidien kanssa:

2HCl + Ca (OH) 2 \u003d CaCl 2 + 2H 2 O

3HCl + Al(OH) 3 \u003d AlCl 3 + ZN 2 O

d) heikompien happojen suolojen kanssa:

2HCl + CaCO 3 \u003d CaCl 2 + CO 2 + H 3 O

HCl + C 6 H 5 ONa \u003d C 6 H 5 OH + NaCl

e) ammoniakilla:

HCl + NH3 \u003d NH4Cl

Reaktiot voimakkaiden hapettimien F 2 , MnO 2 , KMnO 4 , KClO 3 , K 2 Cr 2 O 7 kanssa. Anioni Cl - hapettuu vapaaksi halogeeniksi:

2Cl - - 2e - = Cl 2 0

Katso reaktioyhtälöt kohdasta "Kloorin saaminen". Suola- ja typpihapon välinen OVR on erityisen tärkeä:

Reaktiot orgaanisten yhdisteiden kanssa

Vuorovaikutus:

a) amiinien kanssa (orgaanisina emäksinä)

R-NH2 + HCl → + Cl -

b) aminohappojen kanssa (amfoteerisinä yhdisteinä)

Kloorin oksidit ja oksohapot

Happamat oksidit

hapot

suola

Kemiallisia ominaisuuksia

1. Kaikki kloorin oksohapot ja niiden suolat ovat vahvoja hapettimia.

2. Melkein kaikki yhdisteet hajoavat kuumennettaessa molekyylinsisäisen hapettumisen-pelkistyksen tai epäsuhtautumisen vuoksi.

Valkaisujauhe

Kloorikalkki (valkaisu) - hypokloriitin ja kalsiumkloridin seos, sillä on valkaiseva ja desinfioiva vaikutus. Joskus sitä pidetään esimerkkinä sekasuolasta, joka sisältää samanaikaisesti kahden hapon anioneja:

Javel vettä

Kloridin ja kaliumhapokloriitin vesiliuos KCl + KClO + H 2 O

- vahva hapetin

Kemiallisten reagenssien valtavan valikoiman joukossa hapoilla on erityinen paikka. Niiden käytön merkitys riippuu fysikaalis-kemiallisista ominaisuuksista. Hapetusasteesta riippuen ne jaetaan vaarattomiin, kuten askorbiini, aminoetikka, sitruunahappoa joita voit ostaa ilman reseptiä tavallisesta apteekista, sekä vaarallisia, kuten fluorivety-, rikki- tai kloorivety. Näitä happoja, toisin kuin ensimmäisiä, myydään erikoisapteekeissa tai liikkeissä, joista yksi on Moskovan kemiallisten reagenssien vähittäiskauppa Prime Chemicals Group.

konsepti

Perkloorihappo on yksiemäksinen vedetön happo, yksi tehokkaimmista, vaarallisimmista ja yleisimmistä kemiallisista reagensseista. Aineen koostumus sisältää klooria, jolla on korkea hapetusaste, mikä tekee siitä vahvimman hapettimen. Happosuoloja käytetään myös hapettimena. Rakenteensa mukaan perkloorihappo on väritöntä haihtuvaa nestettä; hygroskooppinen. Joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa kemikaali imee vettä ja alkaa savuta (muodostaa monohydraatin), tummuu vähitellen ja räjähtää spontaanisti. Perkloorihapon vesiliuoksella on öljymäinen konsistenssi ja pienempi hapetuskyky ja se on erittäin syttyvää.

Perkloorihapon ominaisuudet:

Savuttaa voimakkaasti joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa;
- epävakaa;
- liukenee hyvin organofluori- ja klooriliuottimiin, etanoliin;
- sekoittuvuus veteen missä tahansa suhteessa;
- pystyy liuottamaan kultaa, platinaryhmän metalleja, hopeaa jne.; ei ole vuorovaikutuksessa bromin kanssa;
- joutuessaan kosketuksiin alkoholin, paperin ja hiilen kanssa - tapahtuu räjähdys.

Kuitti

Tämän reagenssin vesiliuos saadaan hapettamalla kloorivetyhappoa tai klooria sähkökemiallisesti korkeissa pitoisuuksissa perkloorihappoa käyttämällä tähän tarkoitukseen tarkoitettuja erityisiä laboratoriolaseja. Vedetön kemiallinen reagenssi saadaan saattamalla kalium- tai natriumperkloraatti reagoimaan väkevän rikkihappoliuoksen kanssa. Ensimmäistä kertaa tällä tavalla aine saatiin 1800-luvun alussa. Samalla tavalla se saadaan tällä hetkellä.

Sovellus

Tämän hapon tärkeimmät käyttöalueet:
- analyyttinen kemia (perkloraattien saaminen);
- kaivosteollisuus (katalyytti malmien hajotuksessa sekä mineraalien tutkimuksessa);
- kemianteollisuus (räjähteiden ja kuivausaineiden valmistuksessa).

Varotoimet ja käyttösäännöt

Perkloorihapon, kuten muidenkin aggressiivisten kemikaalien, kanssa työskennellessä on noudatettava tiukkoja varotoimia. Suoran kosketuksen välttämiseksi aineen kanssa kaikki tutkimus-, kokeilu- tai muut työmuodot on suoritettava:
- hengityssuojaimet ja kaasunaamarit (suojaamiseksi hengitysteitä);
- suojalasit;
- nitriilikäsineet;
- erikoisvaatteet (esiliina, kengänsuojat) ja muut kumituotteet.

Kuljetuksen ja varastoinnin aikana tulee noudattaa seuraavia suosituksia: vedettömällä hapolla on lyhyt säilyvyys, joten sitä ei voida varastoida pitkään, koska se on epästabiili ja hajoaa nopeasti normaaleissa olosuhteissa. Tämä voi johtaa spontaaniin räjähdykseen. Säilytettävä erillään muista hapoista ja metalleista, joiden kanssa se voi reagoida. Varastossa ei saa olla lämmönlähteitä. Se on suojattava auringonvalolta.

Vaara keholle

Monilla hapoilla on positiivinen vaikutus kehoon. Ne osallistuvat aineenvaihduntaprosesseihin, ja niiden puute voi aiheuttaa vakavia häiriöitä, mitä ei voida sanoa tästä haposta. Pienimmälläkin kosketuksella se aiheuttaa kemiallisia palovammoja, vaikuttaa ihoon ja limakalvoihin.

Mistä ostaa kemiallisia reagensseja, joilla on laadunvarmistus?

Huolimatta siitä, että kemikaalit ovat tärkein elementti laboratoriokäytännössä, ei pidä unohtaa laboratoriolaitteet ja instrumentit sekä lasista, posliinista, kvartsista ja muista materiaaleista valmistetut laboratoriolasit, joiden laatu määrää myös tutkimuksen tulokset. Prime Chemicals Groupin verkkokaupassa esitellään laaja valikoima laboratoriolaitteita: magneetti- ja suodatinpaperisekoittimesta nykyaikaisimpiin elektronisiin laboratoriovaaoihin edulliseen hintaan.

Laadukkaat eurooppalaisen laadun tuotteet - tae luotettavasta tuloksesta!

Kloori muodostaa neljää happea sisältävää happoa: klooria, klooria, klooria ja perklooria.

Hypokloorihappo HClO Se muodostuu kloorin ja veden vuorovaikutuksesta sekä sen suoloista vahvojen mineraalihappojen kanssa. Se on heikko happo ja erittäin epästabiili. Sen hajoamisen reaktiotuotteiden koostumus riippuu olosuhteista. Hypokloorihapon voimakkaalla valaistuksella, pelkistimen läsnäololla liuoksessa sekä pitkäaikaisessa seisomisessa se hajoaa atomihapen vapautuessa: HclO \u003d HCl + O

Vettä poistavien aineiden läsnä ollessa muodostuu kloorioksidia (I): 2 HClO \u003d 2 H2O + Cl2O

Siksi, kun kloori on vuorovaikutuksessa kuuman alkaliliuoksen kanssa, suoloja ei muodostu kloorivety- ja hypokloorihapoista, vaan suola- ja hypokloorihapoista: 6 NaOH + 3 Cl2 \u003d 5 NaCl + NaClO3 + 3 H2O

Hypokloorihapon suolat - g ja p kloriiteista ovat erittäin vahvoja hapettimia. Ne muodostuvat kloorin vuorovaikutuksesta emästen kanssa kylmässä. Samalla muodostuu suolahapposuoloja. Näistä seoksista eniten käytetään valkaisuainetta ja liuskevettä.

Kloorihappo HClO2 muodostuu väkevän rikkihapon vaikutuksesta alkalimetallikloriitteihin, joita saadaan välituotteina alkalimetallikloridiliuosten elektrolyysissä, kun katodi- ja anoditilojen välissä ei ole kalvoa. Se on heikko, epästabiili happo, erittäin vahva hapetin happamassa ympäristössä. Kun se on vuorovaikutuksessa kloorivetyhapon kanssa, klooria vapautuu: HClO2 + 3 HC1 = Cl2 + 2 H2O

Perkloorihappo HClO3 muodostuu sen suolojen - kloraattien - vaikutuksesta- rikkihappo. Se on erittäin epästabiili happo, erittäin voimakas hapetin. Voi esiintyä vain laimeissa liuoksissa. Haihduttamalla HCl03-liuosta alhaisessa lämpötilassa tyhjiössä voidaan saada viskoosi liuos, joka sisältää noin 40 % perkloorihappoa. Suuremmalla happopitoisuudella liuos hajoaa räjähdyksellä. Räjähtävää hajoamista tapahtuu myös pienemmillä pitoisuuksilla pelkistysaineiden läsnä ollessa. Laimeissa liuoksissa perkloorihapolla on hapettavia ominaisuuksia, ja reaktiot etenevät melko rauhallisesti:

HCl03 + 6 HBr = HCl + 3 Br2 + 3 H2O

Kloorihapon suoloja - kloraatteja - muodostuu kloridiliuosten elektrolyysin aikana katodi- ja anoditilojen välisen kalvon puuttuessa sekä kun klooria liuotetaan kuumaan alkaliliuokseen, kuten yllä on esitetty. Elektrolyysin aikana muodostunut kaliumkloraatti (Bertoletin suola) liukenee heikosti veteen ja erottuu helposti muista suoloista valkoisena sakan muodossa. Kuten hapon, kloraatit ovat melko voimakkaita hapettimia:

KCl03 + 6 HCl = KCl + 3 Cl2 + 3 H20

Kloraatteja käytetään räjähteiden valmistukseen sekä hapen tuotantoon laboratoriossa ja perkloorihapon suolojen - perkloraattien - valmistukseen. Kun Bertolet-suolaa kuumennetaan katalyyttinä toimivan mangaanidioksidin MnO2 läsnä ollessa, vapautuu happea. Jos kaliumkloraattia kuumennetaan ilman katalyyttiä, se hajoaa muodostamalla suola- ja perkloorihappojen kaliumsuoloja:

2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2

4 KClO3 = KCl + 3 KClO4

Kun perkloraatteja käsitellään väkevällä rikkihapolla, perkloorihappoa voidaan saada:

KClO4 + H2SO4 = KHSO4 + HClO4

Tämä on vahvin happo. Se on stabiilin kaikista happea sisältävistä kloorihapoista, mutta vedetön happo voi räjähtää räjähdysmäisesti kuumennettaessa, ravistettaessa tai joutuessaan kosketuksiin pelkistysaineiden kanssa. Laimeat perkloorihapon liuokset ovat melko vakaita ja turvallisia käyttää. Kaliumin, rubidiumin, cesiumin, ammoniumin ja useimpien orgaanisten emästen kloraatit liukenevat huonosti veteen.

Teollisuudessa kaliumperkloraattia saadaan berthollet-suolan elektrolyyttisellä hapetuksella:

2 H+ + 2 e- \u003d H2 (katodilla)

СlО3- - 2 e- + Н2О = СlO4- + 2 Н+ (anodilla)

biologinen rooli.

se kuuluu olennaisiin olennaisiin elementteihin. Ihmiskehossa 100 g.

Kloori-ioneilla on erittäin tärkeä biologinen rooli. Sisääntulo yhdessä ionien K+, Mg2+, Ca2+, HCO~, H3P04 ja proteiinien kanssa on johtavassa asemassa veriplasman, imusolmukkeen, aivo-selkäydinnesteen jne. tietyn osmoottisen paineen (osmoottisen homeostaasin) luomisessa.

Kloori-ioni osallistuu vesi-suola-aineenvaihdunnan ja kudosten pidättämän nesteen määrän säätelyyn, ylläpitäen solunsisäisen nesteen pH:ta ja natrium-kaliumpumpun toiminnan synnyttämää kalvopotentiaalia, mikä on selitetty (kuten jos se osallistuu osmoosiin) kyvyllä diffundoitua solukalvojen läpi, kuten Na +, K + -ionit tekevät sen. Kloori-ioni on välttämätön komponentti (yhdessä H2PO4-, HSO4-ionien, entsyymien jne.) mahanestettä, joka on osa kloorivetyhappoa.

Ruoansulatusta edistävä kloorivetyhappo tuhoaa useita patogeenisiä bakteereja.