Nome degli acidi di cloro. Acido perclorico
Acido perclorico H C l O 4 (\ displaystyle ((HClO) _ (4)))- acido monobasico, uno dei più forti (in soluzione acquosa, pK = ~ -10), anidro - un agente ossidante eccezionalmente forte, poiché contiene cloro nel più alto stato di ossidazione di +7.
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✪ SINTESI DELL'ACIDO PRUSIANO
Sottotitoli
Proprietà
Proprietà fisiche
Liquido volatile incolore, altamente fumante nell'aria, monomerico nel vapore. L'acido perclorico anidro è altamente reattivo e instabile. Il liquido HClO 4 è parzialmente dimerizzato, è caratterizzato da autodisidratazione all'equilibrio:
3 HC l O 4 ⇄ H 3 O + + C l O 4 - + C l 2 O 7 (\ displaystyle (\ mathsf (3HClO_(4)\rightleftarrows H_(3)O^(+)+ClO_(4)^ (-)+Cl_(2)O_(7))))Proprietà chimiche
Esplosivo. L'acido perclorico ei suoi sali (perclorati) sono usati come agenti ossidanti. L'acido perclorico, come uno degli acidi più forti, dissolve i metalli dell'oro e del platino e in reazione con l'argento forma acido cloridrico:
3 HC l O 4 + 2 UN g = 2 UN 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 UN s + 5 HC l O 4 + 12 H 2 O = 8 H 3 UN s O 4 + 5 HC l (\ displaystyle (\ mathsf (8As+5HClO_(4)+12H_(2)O=8H_(3) AsO_(4)+5HCl)))(questa reazione è usata in metallurgia per purificare i minerali)
Il perclorato di iodio si ottiene in laboratorio trattando con ozono una soluzione di iodio in acido perclorico anidro:
I 2 + 6 HC l O 4 + O 3 = 2 I (C l O 4) 3 + 3 H 2 O (\ displaystyle (\ mathsf (I_(2)+6HClO_(4)+O_(3)=2I( ClO_(4))_(3)+3H_(2)O)))
Essendo un acido instabile estremamente forte, l'acido perclorico si decompone:
4 H C l O 4 = 4 C l O 2 + 3 O 2 + 2 H 2 O (\ displaystyle (\ mathsf (4HClO_(4)=4ClO_(2)+3O_(2)+2H_(2)O)))
L'acido perclorico è altamente solubile in solventi fluoro e organoclorurati, come CF 3 (\ displaystyle ((\ mbox (CF)) _ (3)))C O O H (\ displaystyle COOH), CHCl 3 (\ displaystyle ((\ mbox (CHCl)) _ (3))), CH 2 Cl 2 (\ displaystyle ((\ mbox (CH)) _ (2) (\ mbox (Cl)) _ (2))) ecc. La miscelazione con solventi riducenti può causare incendi ed esplosioni. L'acido perclorico si mescola con l'acqua in qualsiasi rapporto e forma una serie di idrati. HClO 4 × nH 2 (\ displaystyle ((\ mbox (HClO)) _ (4) (\ mbox (× nH)) _ (2)))O (\ displaystyle O)(dove n = 0,25…4). Monoidrato HClO 4 H 2 (\ displaystyle ((\ mbox (HClO))) _ (4) (\ mbox ( H)) _ (2)))O (\ displaystyle O) ha un punto di fusione di +50 o C. Le soluzioni concentrate di acido perclorico, a differenza dell'acido anidro, hanno una consistenza oleosa. Le soluzioni acquose di acido perclorico sono stabili e hanno un basso potere ossidante. L'acido perclorico forma una miscela azeotropica con l'acqua, bollente a 203 °C e contenente il 72% di acido perclorico. Le soluzioni di acido perclorico negli idrocarburi contenenti cloro sono superacidi (superacidi). L'acido perclorico è uno degli acidi inorganici più forti; nel suo ambiente, anche i composti acidi si comportano come basi, aggiungendo un protone e formando cationi di perclorato di acile: P(OH) 4 (\displaystyle ((\mbox(P(OH)))_(4))) + − , NO 2 (\ displaystyle ((\ mbox (NO)) _ (2))) + ClO 4 (\ displaystyle ((\ mbox (ClO)) _ (4))) − .
Con un leggero riscaldamento a pressione ridotta di una miscela di acido perclorico con anidride fosforica, viene distillato un liquido oleoso incolore - anidride perclorica:
2 HC l O 4 + P 4 O 10 → C l 2 O 7 + H 2 P 4 O 11 (\ displaystyle (\ mathsf (2HClO_(4)+P_(4)O_(10)\rightarrow Cl_(2)O_ (7)+H_(2)P_(4)O_(11))))I sali dell'acido perclorico sono chiamati perclorati.
Ricevuta
- Le soluzioni acquose di acido perclorico si ottengono mediante ossidazione elettrochimica di acido cloridrico o cloro disciolto in acido perclorico concentrato, nonché mediante decomposizione per scambio di perclorati di sodio o potassio con acidi inorganici forti.
- L'acido perclorico anidro è formato dall'interazione di perclorati di sodio o potassio con acido solforico concentrato, nonché soluzioni acquose di acido perclorico con oleum:
Applicazione
- Le soluzioni acquose concentrate di acido perclorico sono ampiamente utilizzate in chimica analitica e anche per la preparazione di perclorati.
- L'acido perclorico viene utilizzato nella decomposizione di minerali complessi, nell'analisi dei minerali e anche come catalizzatore.
- Sali di acido perclorico: il perclorato di potassio è leggermente solubile in acqua, viene utilizzato nella produzione di esplosivi, il perclorato di magnesio (anidrone) è un essiccante.
L'acido perclorico anidro non può essere immagazzinato e trasportato a lungo, poiché quando viene immagazzinato condizioni normali si decompone lentamente, si colora degli ossidi di cloro formatisi durante la sua decomposizione e può esplodere spontaneamente. Ma le sue soluzioni acquose sono abbastanza stabili.
MINISTERO DELL'ISTRUZIONE SUPERIORE DELLA FEDERAZIONE RUSSA
UNIVERSITÀ TECNOLOGICA STATALE DI KAZAN
Dipartimento del TEP
TEMA
su SPECT sull'argomento:
“ Elettrosintesi dell'acido perclorico”
Accettato da: Andreev I.N.
Eseguito da uno studente 67-31 Kushmna G.Sh.
Kazan - 2002
1. Produzione iniziale di acido perclorico.
2. Campi di applicazione.
3. Proprietà dell'acido perclorico.
4. Produzione di acido perclorico Reazioni sugli elettrodi e condizioni di elettrolisi.
5. Sistema tecnologico produzione di acido perclorico.
6. Disegni di elettrolizzatori.
7. PD - Ritratto ECO.
8. Elenco della letteratura usata.
1. OTTIMIZZAZIONE PRIMARIA DI ACIDO CLORO.
Il primo resoconto sulla sintesi dell'acido perclorico è contenuto in un articolo di Stadion, che nel 1816 lo ottenne per distillazione del prodotto formato dall'attenta fusione del clorato di potassio in una miscela con acido solforico concentrato. Lo stadio ha dato un importante contributo allo studio dell'acido perclorico, non solo come scopritore, ma anche come ricercatore che per primo lo ottenne per elettrolisi di una soluzione di biossido di cloro.
L'acido perclorico fu ottenuto nel 1835 da Berzelius mediante l'elettrolisi dell'acido cloridrico e successivamente mediante l'elettrolisi di una soluzione acquosa di biossido di cloro e l'interazione del perclorato di potassio con l'acido solforico.
Nella prima metà del XIX sec. Perclorati di molti metalli sono stati isolati e studiati. La produzione elettrochimica di questi sali fu brevettata da Carlson nel 1890.
La prima produzione industriale di perclorati fu creata in Svezia nel 1893 utilizzando il metodo elettrochimico. All'inizio del XX secolo. la produzione industriale di perclorati era organizzata in Francia, Svizzera, USA e Germania, tuttavia la scala di produzione era piccola e la produzione mondiale di perclorati prima della prima guerra mondiale non superava le 2000-3000 ton/anno
Durante la prima guerra mondiale, la produzione di perclorati si sviluppò intensamente in connessione con l'uso di questi sali per la produzione di esplosivi. La produzione mondiale di perclorati è aumentata a 50mila tonnellate all'anno. Dopo la fine della guerra, la produzione di perclorati diminuì drasticamente e ricevette un nuovo sviluppo solo durante la seconda guerra mondiale.
2. APPLICAZIONI.
Le aree di applicazione dell'acido perclorico e dei suoi sali sono piuttosto diverse. L'acido perclorico viene utilizzato per ottenere vari perclorati, per distruggere le sostanze organiche, come additivo elettrolitico nella galvanica, come reagente in chimica analitica, nell'elettrolucidatura dei metalli, come catalizzatore nei processi di idrolisi ed esterificazione.
Oltre ai principali consumatori sopra elencati, l'acido perclorico ed i suoi sali trovano impiego in piccole quantità in un'ampia varietà di settori dell'economia nazionale: trovano largo impiego in chimica analitica (ad esempio nella determinazione quantitativa del potassio sotto forma di perclorato di potassio leggermente solubile), in fotografia come additivi sensibilizzanti, come agenti essiccanti forti e per altri scopi. L'acido perclorico come forte agente ossidante viene utilizzato per l'ossidazione e la distruzione di sostanze organiche (combustione a umido), per l'ossidazione dei minerali; viene anche utilizzato come solvente, medium per titolazioni non acquose, per la distruzione di proteine nelle analisi biologiche, come additivo all'elettrolita nelle galvaniche e nella lavorazione elettrolitica dei metalli.
v l'anno scorso Anche la tecnologia per la produzione di perclorati e acido perclorico è in rapido sviluppo. Sono stati ampiamente utilizzati nuovi materiali ed elettrodi per elettrodi, la tecnologia è in fase di miglioramento in tutte le fasi del processo.Attualmente la produzione di acido perclorico e perclorati è organizzata quasi esclusivamente dal metodo elettrochimico.
3. PROPRIETÀ DELL'ACIDO CLORO.
Acido perclorico-HCLO 4 è uno degli acidi inorganici più forti. L'acido perclorico anidro è un liquido mobile incolore con una densità di 1768 kg / m 3 a 20 ° C, fortemente fumante in un'atmosfera umida. La viscosità dell'acido perclorico a 20 ° C è 0,795 10 -3 Pa - ° C, cioè inferiore alla viscosità dell'acqua.
L'acido perclorico anidro fonde a circa -102°C e bolle con decomposizione a 110°C. Il calore della sua formazione dagli elementi è 36,1 kJ / mol, fusione 6,93, evaporazione 43,6 kJ / mol e il calore di diluizione in 800 parti di acqua 88,5 kJ / mol.
Con l'acqua, l'acido perclorico forma una serie di idrati:
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 2O | -57.8 |
| HCLO4 2,5H2O | -32.1 |
Il diagramma di fusione per il sistema acqua-acido perclorico è mostrato in fig. uno
In tavola. 1 mostra la densità di soluzioni acquose di acido perclorico a diverse temperature.
Le soluzioni acquose di acido perclorico hanno una buona conduttività elettrica e vengono utilizzate come elettroliti per alcuni processi elettrochimici, in particolare per la produzione di acido perclorico.
In tavola. 2 mostra la resistenza elettrica specifica di soluzioni acquose di acido perclorico a diverse temperature.
Il punto di ebollizione di soluzioni di acido perclorico di varie concentrazioni ad una pressione di 2,4 kPa è:
L'acido perclorico anidro è altamente reattivo, esplode a contatto con molte sostanze organiche facilmente ossidanti. L'acido perclorico anidro è un forte agente ossidante. Il fosforo elementare e lo zolfo vengono ossidati dall'acido perclorico in acido fosforico e solforico. Lo iodio è ossidato dall'acido perclorico; bromo, cloro, così come HBr e HCL non interagiscono con esso anche se riscaldati.
Tabella 1. Densità delle soluzioni acquose di acido perclorico nell'intervallo da -25 a 75 ° C (in g / cm 3)
| Concentrazione, % | Temperatura, °C | ||||||
| - 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 | - |
Tabella 2. Resistività elettrica di soluzioni acquose di acido perclorico (in Ohm-m-10 2)
| Temperatura, °C | La concentrazione di HClO 4 wt. % | ||||||
| 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 | - |
Acido perclorico se conservato a temperatura ambiente si decompone lentamente, che viene rilevato dall'oscuramento del liquido dovuto alla sua colorazione con prodotti di decomposizione. Tale acido è pericoloso durante lo stoccaggio, poiché può esplodere spontaneamente. Pertanto, di solito l'acido perclorico anidro non viene immagazzinato, ma viene cercato di essere preparato immediatamente prima del suo utilizzo.
La stabilità dell'acido perclorico può essere migliorata con l'aggiunta di inibitori. Come inibitori, in particolare, possono servire composti organici contenenti un gruppo triclorometilico. Gli inibitori più efficaci sono l'acido tricloroacetico e il tetracloruro di carbonio.
Riso. 1. Diagramma del punto di fusione del sistema HCLO 4 -H 2 O.
Tutti i lavori relativi all'uso dell'acido perclorico e dei suoi sali richiedono grande cura. In presenza di impurità nell'acido perclorico è possibile la decomposizione spontanea dell'acido con esplosione.
Il contatto con l'acido perclorico sulla pelle provoca ustioni chimiche dolorose.
È consentito conservare e trasportare acido perclorico solo sotto forma di soluzione acquosa con una concentrazione non superiore al 70% di HCLO 4 . Se è necessario utilizzare acido perclorico anidro o concentrato, quest'ultimo viene preparato immediatamente prima dell'uso. La durata di conservazione dell'acido concentrato è estremamente limitata, soprattutto quando il liquido si scurisce a causa della sua colorazione con prodotti di decomposizione.
4. PRODUZIONE DI ACIDO CLORO REAZIONI SUGLI ELETTRODI E CONDIZIONI DI ELETTROLISI.
Durante l'elettrolisi di soluzioni acquose di acido cloridrico all'anodo, è possibile il rilascio di cloro elementare o ossigeno e su elettrodi con un alto potenziale anodico è anche possibile la formazione di composti di ossigeno più elevati di cloro - acido perclorico. A seconda delle condizioni di processo e, soprattutto, della concentrazione di ioni C1 -, della temperatura e del materiale anodico utilizzato, le velocità di questi tre processi possono variare notevolmente.
Durante l'elettrolisi dell'acido cloridrico concentrato su anodi di tutti i tipi, stabili in queste condizioni, viene rilasciato cloro elementare con un'efficienza di corrente prossima al 100%. Al diminuire della concentrazione di acido cloridrico, la produzione di corrente di cloro diminuisce a causa dell'aumento della velocità di evoluzione dell'ossigeno all'anodo e quando si utilizzano anodi di grafite, anche a causa dell'ossidazione della grafite. La formazione di acido perclorico si osserva solo in soluzioni altamente diluite di HC1. Durante l'elettrolisi 1 N. soluzione su anodi di platino acido cloridrico viene speso quasi interamente per la produzione di cloro e la formazione di acido perclorico è molto ridotta. Con una diminuzione della concentrazione di acido cloridrico a 0,1 N. circa il 50% di HC1 viene speso per la formazione di acido perclorico e il 50% per la produzione di cloro gassoso.
L'ossidazione degli ioni cloro in acido perclorico procede con un alto potenziale positivo di 2,8-3,0 V. Su un anodo di grafite in soluzioni acquose di cloruri, è impossibile raggiungere un tale potenziale, quindi, su questi anodi, si forma acido perclorico non si osserva nemmeno in soluzioni altamente diluite.
CONDIZIONI DI ELETTROLISI.
Il processo di sintesi elettrochimica dell'acido perclorico all'anodo è descritto dalla seguente equazione generale:
HCL + 4H 2 O - 8e - -- HLO 4 + 8H + (1)
L'idrogeno viene rilasciato al catodo.
Nel processo di elettrolisi di soluzioni di acido cloridrico all'anodo, è possibile la formazione di cloro, ossigeno e acido perclorico. A seconda delle condizioni di elettrolisi come la concentrazione di ioni cloruro, la temperatura e il materiale anodico utilizzato, il tasso di formazione di queste tre sostanze può variare notevolmente. La formazione di acido perclorico si osserva solo in soluzioni diluite di acido cloridrico.
Per ottenere l'acido perclorico, è necessario utilizzare anodi, sui quali è possibile ottenere un'elevata sovratensione per processi che competono con l'ossidazione dello ione cloro allo ione C10 4 - es. per processi di allocazione di cloro e ossigeno. Nel caso in esame, ciò si ottiene su anodi di platino o platino-titanio a bassa concentrazione di ioni cloruro e bassa temperatura di elettrolisi. In questo caso si ottiene naturalmente acido perclorico a bassa concentrazione. A causa della bassa conduttività elettrica dell'elettrolita, la tensione della cella e il consumo energetico sono elevati.
Durante l'elettrolisi 0,5 n. soluzione di acido cloridrico ottenuta concentrazione di acido perclorico fino a 20 g/L. Con una bassa densità di corrente e una temperatura di 18°C, la tensione della cella era di 8 V e il consumo di energia era di circa 47 kWh/kg di acido perclorico al 100%. Gli svantaggi di questo metodo sono l'elevato consumo energetico e la bassa concentrazione dell'acido perclorico risultante.
Per ridurre la resistività elettrica dell'elettrolita e, di conseguenza, le perdite di tensione nell'elettrolita, le soluzioni diluite di acido cloridrico in soluzioni di elettroliti forti vengono sottoposte a elettrolisi. È più conveniente eseguire il processo di ossidazione dello ione C1 - a CLO 4 - in soluzioni di acido cloridrico o cloro in concentrato 4-6 N. acido perclorico. Allo stesso tempo, è possibile organizzare una fornitura continua di acido cloridrico, acido cloridrico o cloro all'elettrolita e la rimozione di una parte dell'elettrolita sotto forma di acido perclorico concentrato per la sua trasformazione finale in prodotti finiti.
Il corso del processo di elettrolisi dipende dal potenziale anodico, dalla concentrazione di acido perclorico e cloridrico nell'elettrolita, dalla temperatura di elettrolisi e dalla densità di corrente.
Con una variazione della concentrazione di HC1 nell'elettrolita, a parità di altre condizioni, sia la densità della corrente totale che la densità delle correnti parziali spese per la formazione di CLO 4 - e altri processi che si verificano simultaneamente sul cambio dell'anodo. Sulla fig. La figura 2 mostra la dipendenza della densità delle correnti totali e parziali per ottenere CLO 4 - e CL 2 dalla concentrazione di acido cloridrico nell'elettrolita durante l'elettrolisi a una temperatura di -20 °C. Con un aumento della temperatura dell'elettrolisi, un forte aumento della densità di corrente del rilascio di CL 2 e una diminuzione della densità di corrente della formazione di CLO 4 - si verifica a una concentrazione inferiore di HC1 nell'elettrolita.
Concentrazione di HCL, kmol/m 3 Concentrazione di HCL, kmol/m 3
Con una variazione della concentrazione di HC1 nell'elettrolita, il rapporto tra le correnti parziali spese per la formazione di CLO 4 - e il rilascio di CL 2 e O 2 . Sulla fig. La figura 3 mostra la dipendenza dell'efficienza di corrente dei prodotti di elettrolisi dalla concentrazione di acido cloridrico nell'elettrolita. Dati ottenuti a 20 °C in 4 N. HCLO 4 su anodi di platino con potenziale di 2,8 V
Le rese correnti più elevate di acido perclorico sono state ottenute per acido cloridrico con una concentrazione di 0,8–2 N. Con una diminuzione della concentrazione di acido cloridrico inferiore a 0,8 N. la produzione di corrente di HCLO 4 diminuisce a causa dell'aumento della produzione di ossigeno in corrente. Con un aumento della concentrazione di HC1 superiore a 2 N. il consumo di corrente per l'evoluzione del cloro aumenta e anche l'efficienza attuale dell'acido perclorico diminuisce drasticamente. La concentrazione ottimale di acido cloridrico nell'elettrolita aumenta al diminuire della temperatura di elettrolisi e dipende dalla concentrazione di acido perclorico nell'elettrolita.
Il processo di ossidazione anodica dell'acido cloridrico in acido perclorico dipende fortemente dalla temperatura. Sulla fig. La figura 4 mostra la dipendenza dell'efficienza di corrente dei prodotti dell'elettrolisi dalla temperatura della soluzione a un contenuto di 4 N nell'elettrolita. HCLO 4 e 1 n. HC1 e il valore del potenziale anodico 2,8-3,0 V. Al diminuire della temperatura, la produzione di corrente di acido perclorico aumenta e, rispettivamente, il cloro e l'ossigeno diminuiscono.
Il contenuto di impurità nell'acido perclorico dipende dalla purezza dell'acido cloridrico iniziale e dall'uso di materiali strutturali sufficientemente resistenti alla corrosione per la produzione di elettrolizzatori, tubazioni e apparecchiature. L'acido perclorico prelevato dalla cellula contiene una quantità significativa di ioni cloro. Per ottenere l'acido commerciale, è necessario purificarlo dagli ioni cloro, che viene effettuato con un metodo elettrochimico, ad es. ossidazione possibilmente più completa degli ioni cloro ad acido perclorico. Tuttavia, quando la concentrazione di ioni cloro diminuisce, l'efficienza attuale dell'acido perclorico diminuisce e si avvicina a zero con una purificazione sufficientemente completa della soluzione dalle impurità di acido cloridrico. Con un aumento del grado di purificazione dell'acido perclorico dagli ioni cloro, l'efficienza della corrente complessiva diminuisce, il consumo di energia elettrica e il tasso di corrosione degli anodi di platino aumentano.
Con requisiti molto elevati per la purezza dell'acido perclorico, quest'ultimo può essere ulteriormente purificato dalle impurità di HCl mediante distillazione o stripping dell'acido cloridrico con un gas inerte. La rettifica può essere utilizzata anche per purificare dall'acido cloridrico l'acido perclorico ottenuto dagli elettrolizzatori della fase di produzione. In questo caso, vengono eliminate le difficoltà associate alla purificazione elettrochimica e si ottiene una maggiore efficienza di corrente totale dell'acido perclorico. L'acido cloridrico distillato dall'acido perclorico durante la distillazione può essere riportato allo stadio di elettrolisi di produzione.
L'acido perclorico può anche essere ottenuto mediante ossidazione anodica del cloro disciolto nell'elettrolita - in 4-6 N. soluzione di acido perclorico. Durante l'elettrolisi di tali soluzioni su anodi di platino e catodi d'argento, gli elettrolizzatori, progettati per un carico di 3,5 kA con una densità di corrente di 2 kA / m 2 e una temperatura di 0 ° C, hanno funzionato a una tensione di 4 V. Il processo è descritto dall'espressione totale
CL 2 + 8H 2 0 - 2 HCLO 4 + 7 H 2 (2)
Con questo metodo si può ottenere un acido molto puro, poiché dall'esterno non vengono introdotti contaminanti. Si preleva parte dell'elettrolita e dopo distillazione si ottiene il 60-70% di acido commerciale.
Per la produzione elettrochimica di acido perclorico vengono utilizzati elettrolizzatori con anodi di platino o platino-titanio. A causa dell'elevata corrosività delle miscele di acido perclorico e acido cloridrico, la grafite viene spesso utilizzata come catodo. I catodi di grafite resistono facilmente agli arresti associati alla rimozione della polarizzazione catodica. È noto che durante la polarizzazione anodica del platino in soluzioni poco diluite di acido cloridrico a potenziali più negativi di 1,1-1,2 V (contro n. w. e), il platino viene sciolto anodicamente con un'efficienza di corrente vicina al 100%. In queste condizioni, la velocità di dissoluzione del platino aumenta all'aumentare del potenziale, dell'acidità della soluzione e della temperatura. A un potenziale del platino (sul lato dell'anodo) superiore a 1,1-1,2 V, si osserva la passivazione del platino e a un potenziale di 1,3 V in 1 N. HC1 il tasso di dissoluzione del platino è ridotto a 4 10 -5 A/m 2
La passivazione della superficie dell'anodo di platino, osservata nel processo di produzione elettrochimica dell'acido perclorico, è associata alla formazione di strati di ossigeno adsorbito e ossidi di fase di varia composizione sulla superficie. La struttura degli strati di ossido sulla superficie del platino e la sua resistenza alla corrosione dipendono dal rapporto tra le concentrazioni di HC10 4 e HC1 nell'elettrolita. Nel processo di elettrolisi dell'acido cloridrico per ottenere cloro e idrogeno, l'aggiunta di 50-150 g/l di acido perclorico all'elettrolita riduce la velocità di dissoluzione anodica del platino. Nell'elettrolisi di soluzioni pure di HC10 4, l'ossigeno è legato alla superficie del platino più saldamente che nell'elettrolisi di miscele di HC10 4 e HC1
Sulla fig. La figura 5 mostra la dipendenza della densità di corrente di polarizzazione totale dall'anodo di platino e la densità di corrente di dissoluzione del platino dal potenziale anodico durante l'elettrolisi di 3 N. HC10 4 a varie temperature.
Con un aumento del contenuto di HC1 nell'elettrolita, la quantità di ossidi di fase sulla superficie dell'anodo diminuisce. Durante l'elettrolisi di miscele di HC104 e HC1 ad alti potenziali anodici e acidità totale costante, un aumento del contenuto di HC1 nell'elettrolita o la dissoluzione del cloro elementare porta ad un aumento della resistenza alla corrosione dell'anodo di platino. Sia a temperatura ambiente che bassa temperatura, un aumento del contenuto di HC1 nell'elettrolita o la sua saturazione con cloro elementare porta ad una diminuzione della densità di corrente di dissoluzione del platino. In fig. 6.
Sulla fig. La figura 7 mostra la dipendenza della frazione di corrente spesa per la dissoluzione del platino dalla concentrazione di HC1 nell'elettrolita o dalla saturazione dell'elettrolita con cloro a parità di condizioni di elettrolisi.
Con un aumento della concentrazione di HC1, la densità di corrente di dissoluzione del platino e la frazione della corrente spesa per la sua dissoluzione diminuiscono, soprattutto quando le prime porzioni di HC1 vengono introdotte nell'elettrolita. Pertanto, nella scelta delle condizioni per la produzione elettrochimica di acido perclorico, è consigliabile utilizzare il limite superiore della concentrazione di HC1, al quale non si verifica ancora una diminuzione significativa della resa attuale di acido perclorico. Con una diminuzione della temperatura di elettrolisi, questa concentrazione più appropriata di HC1 nell'elettrolita aumenta.
La saturazione dell'elettrolita con cloro elementare riduce la densità di corrente di dissoluzione del platino, ma ha scarso effetto sulla frazione di corrente consumata per la dissoluzione, poiché le velocità dei principali processi anodici e la densità di corrente polarizzante totale diminuiscono quasi allo stesso modo.
In precedenza, per realizzare anodi venivano utilizzati fili o lamine di platino. Attualmente vengono utilizzati anodi di platino-titanio, in cui il platino sotto forma di una lamina sottile è saldato alla base di titanio dell'elettrodo.L'elettrolisi a lungo termine provoca la distruzione graduale degli anodi di platino-titanio, entrambi a causa della dissoluzione del platino sulla superficie di lavoro dell'anodo ea causa di una violazione del contatto tra la lamina di platino e la base di titanio. In questo caso il platino, passato in soluzione, viene parzialmente depositato su catodi di grafite; il resto viene rimosso dalla cella con un flusso di acido perclorico. Il platino si deposita nello strato superficiale di un catodo di grafite con uno spessore non superiore a 100 micron.
Quando viene accesa una nuova cella con catodi di grafite freschi, il contenuto di platino nell'acido perclorico prelevato dalla cella è 0,3–0,5 mg/l, ma poiché il platino si deposita sulla superficie del catodo di grafite, le condizioni per la sua deposizione su il cambio di catodo. La velocità di deposizione del platino sul catodo è ridotta. Ciò porta ad una diminuzione della deposizione di platino da
soluzione al catodo ad un graduale aumento del contenuto di platino nella soluzione che scorre dall'elettrolizzatore, fino a 2-2,5 mg / l.La concentrazione stazionaria di platino nell'elettrolita dipende anche dalla sua composizione e aumenta leggermente con l'aumentare della concentrazione di HC10 4 nell'intervallo da 300 a 600 g/l e concentrazione di HC1 nell'intervallo da 0 a 30 g/l.
Sulla fig. Le figure 7 e 8 mostrano la variazione della quantità di platino nello spazio catodico, separato da un diaframma a basso flusso dallo spazio anodico, dopo 5-7 h di elettrolisi ad un contenuto iniziale di platino nel liquido catodico di 6,8 mg/ l. Un aumento del contenuto di HC1 e HC10 4 nell'elettrolita entro i limiti studiati porta ad una diminuzione della velocità di deposizione del platino sulla grafite e ad un aumento del suo contenuto residuo nel liquido di 1,3-1,5 volte Platino depositato sul il catodo può essere raccolto e restituito per la rigenerazione; il platino portato via dalla cella elettrolitica con un flusso di acido perclorico viene perso irrimediabilmente.
In determinate condizioni di processo, il punto più vulnerabile negli elettrodi platino-titanio è il punto in cui la lamina di platino è saldata alla base in titanio dell'elettrodo. In questo luogo si formano leghe di platino con titanio di composizione variabile, che sono meno resistenti alla corrosione del platino.
Il tantalio può anche essere usato come base dell'anodo. Quando si testano anodi di platino-tantalio ottenuti applicando platino alla base di tantalio dell'elettrodo con il metodo dell'elettroscintilla, a potenziali di 3,0-3,1 V e temperatura ambiente, i parametri elettrochimici ottenuti sono simili a quelli degli anodi di platino-titanio. A una temperatura di -20 °C, la produzione di corrente di acido perclorico e cloro è leggermente inferiore e quella di ossigeno è superiore a quella di un anodo di platino-titanio. Questo, a quanto pare, può essere spiegato dalla formazione di leghe platino-tantalio sulla superficie dell'anodo durante la deposizione di platino con il metodo dell'elettroscintilla.
Altri metalli del gruppo del platino possono anche essere usati come anodo per produrre acido perclorico. Si propone di eseguire l'elettrolisi di soluzioni miste di HC10 4 e HC1 (contenuto di HC1 1 N) su un anodo di iridio nell'intervallo (-5) - (-30) ° C con un potenziale anodico di 2,9-3,3 V, come così come su un anodo di rodio. Tuttavia, in condizioni industriali, vengono solitamente utilizzati anodi di platino-titanio.
5. SCHEMA TECNOLOGICO DI PRODUZIONE.
Lo schema tecnologico per la produzione di acido perclorico comprende le seguenti fasi principali: preparazione dell'elettrolita, elettrolisi, distillazione sotto vuoto e produzione di acido anidro.
Il contenuto di impurità nell'acido perclorico dipende dalla purezza dell'acido cloridrico originale, nonché dal tipo di materiali strutturali di elettrolizzatori, tubazioni e apparecchiature ausiliarie. Al fine di ridurre il contenuto di ioni cloruro nell'acido perclorico risultante, viene solitamente utilizzata una cascata di elettrolizzatori, in cui viene eseguita un'ossidazione più completa degli ioni cloruro in HCLO 4.
Quando si ottiene acido perclorico mediante ossidazione anodica del cloro, è possibile fornire molto alta qualità HCLO 4, poiché con il cloro non vengono introdotte impurità nell'elettrolita.
Nella fase di preparazione dell'elettrolita, parte dell'acido perclorico ottenuto a seguito dell'elettrolisi viene pompato dal collettore a un frigorifero, in cui, utilizzando una salamoia di raffreddamento, la sua temperatura viene abbassata a -5 ° C. Dopo il raffreddamento, l'acido perclorico viene inviato ad un assorbitore, nel quale viene fornito anche cloro assorbitore, la soluzione di acido perclorico viene saturata di cloro Dall'assorbitore viene rimossa una soluzione contenente il 40% (in peso) di HCLO 4 e circa 3 kg / m 3 di cloro disciolto a una temperatura di 0 ° C e alimentata all'elettrolisi Una soluzione di cloro viene rimossa dall'elettrolizzatore attraverso un acido collettore intermedio contenente una piccola quantità di cloro e acido cloridrico e inviata alla distillazione sotto vuoto.Nel processo di distillazione a pressione di 2,66-3,23 kPa, il vapore acqueo, il cloro e l'acido cloridrico vengono eliminati per distillazione. I vapori distillati vengono condensati in un frigorifero e riportati alla raccolta nell'elettrolita della fase di preparazione.
L'acido perclorico risultante ad una temperatura di circa 90°C viene inviato ad un frigorifero e quindi alimentato attraverso un ricevitore sottovuoto sotto forma di soluzione al 60-70% alla raccolta del prodotto finito.
Quando si ottiene acido perclorico anidro, viene utilizzato il processo di disidratazione di una soluzione di acido perclorico con oleum con distillazione sotto vuoto di HCLO 4 in un apparato riscaldato fatto di sabbia di quarzo.
6. PROGETTI DI ELETTROLIZZATORI.
Ci sono poche pubblicazioni in letteratura sui progetti di elettrolizzatori moderni.
È noto che vengono utilizzate principalmente celle scatolate monopolari con anodi di platino-titanio e catodi di grafite. Quando si utilizzano elettrolizzatori senza diaframma, l'idrogeno rilasciato al catodo viene contaminato con cloro e ossigeno in quantità superiori ai limiti di protezione antideflagrante. In questo caso, i gas nella cella devono essere diluiti con gas inerti.
Quando si utilizzano elettrolizzatori con diaframma, il loro design diventa più complicato e la tensione sull'elettrolizzatore aumenta. Tuttavia, a causa della separazione degli spazi anodici e catodici, l'idrogeno e il cloro risultanti sono sufficientemente puri e possono essere utilizzati; facilitare la creazione di un ambiente di lavoro sicuro e la protezione ambiente dalle emissioni di gas nocivi.
Riso. 8 elettrolizzatori di clorato d'angelo:
1 - anodi di grafite; 2 - catodi; 3 - telaio del catodo;
4 - corpo cellulare; 5 - coperchio.
Si segnala l'utilizzo di elettrolizzatori filtropressa con commutazione bipolare di elettrodi per la produzione di acido perclorico. I telai dell'elettrolizzatore in cloruro di polivinile sono dotati di un diaframma a rete in materiali polimerici. Gli anodi sono ricoperti da un foglio di platino, i catodi sono d'argento. La cella per un carico di 5 kA funzionava con una densità di corrente di 2,5 kA/me una tensione di cella di 4,4 V; la produzione attuale era di circa il 60%.
Si propone inoltre di ottenere acido perclorico mediante ossidazione anodica di soluzioni acquose di clorati in un elettrolizzatore a tre camere (Fig. 9) con due membrane a scambio ionico. Quando si utilizzano anodi di platino o platino-titanio nello spazio anodico, è possibile ottenere un 2N abbastanza puro. acido e nello spazio catodico - una soluzione alcalina. In questo caso, l'acciaio ordinario può essere utilizzato come catodo.
Sebbene l'acido perclorico ottenuto dall'ossidazione elettrochimica di soluzioni di HC1 o C1 2 a HC10 4 venga utilizzato per produrre vari perclorati, viene anche spesso utilizzato con successo. processo inverso- ottenere acido perclorico da perclorati di metalli alcalini o alcalino terrosi. In questo caso, la materia prima è solitamente perclorato di sodio ottenuto mediante ossidazione elettrochimica del clorato di sodio. A volte perclorato
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il sodio viene convertito in perclorati di potassio, bario o altri metalli mediante decomposizione per scambio.
Fig.8. Elettrolizzatore a tre camere:
/ - camera anodica; 2 - diaframma poroso, 3 - camera centrale; 4 - membrana a scambio cationico; 5 - camera catodica; 6 - catodo, anodo; 8, 9 - rispettivamente pneumatici catodici e anodici.
Uno dei primi metodi commerciali per la produzione di acido perclorico era basato sulla reazione tra perclorato di potassio e acido solforico.
KC1O 4 + H 2 S0 4 = HC10 4 + KHS0 4 (3)
L'acido perclorico è stato eliminato per distillazione mediante distillazione sotto vuoto. In questo caso, utilizzando un acido solforico sufficientemente concentrato, si ottiene un'elevata concentrazione di acido perclorico, prossima all'anidro. L'implementazione di questo processo nell'industria è associata alla complessità della strumentazione, ai materiali limitati adatti a lavorare nell'ambiente degli acidi perclorico e solforico e alla necessità di distillare l'acido perclorico sotto vuoto. Pertanto, l'uso del processo è consigliabile solo per la produzione di acido perclorico anidro. Per ottenere soluzioni acquose di acido perclorico, viene proposta l'interazione del perclorato di potassio con acido fluorosilicico in una soluzione acquosa.
KC10 4 + HsiF 6 = HC10 4 + KsiF 6 (4)
In questo caso, oltre alle soluzioni di acido perclorico, si ottiene un precipitato di silicofluoruro di potassio poco solubile. Dopo aver filtrato il precipitato, le soluzioni diluite di acido perclorico possono essere concentrate e quindi sublimate come acido azeotropico ad una concentrazione di circa il 72%. Tuttavia, i precipitati risultanti di silicofluoruro di potassio sono scarsamente filtrati, il che complica l'uso pratico di questo metodo.
Per ottenere acido perclorico anidro, oltre all'interazione indicata di sali di acido perclorico con acidi inorganici forti, viene utilizzata la distillazione sotto vuoto di una miscela di acido perclorico tecnico, circa il 70% con tre o quattro volte il volume di acido solforico fumante.
Viene proposto un processo in continuo per ottenere acido perclorico anidro disidratando l'azeotropo con oleum con distillazione sotto vuoto. Uno schema di tale installazione è mostrato in Fig. 10. La figura mostra una configurazione di laboratorio, ma è possibile creare una configurazione più ampia utilizzando lo stesso principio. L'apparecchiatura stessa contiene sempre una piccola quantità della miscela acida da lavorare, il che riduce il pericolo associato a possibili esplosioni. Quando si miscelano gli acidi, è necessario il raffreddamento del miscelatore per evitare il surriscaldamento e la possibile decomposizione termica dell'acido perclorico.
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Riso. 10. Schema dell'impianto per la produzione di acido perclorico anidro:
1 - tubo di vetro al quarzo o pyrex;
2 - riscaldamento elettrico; h - imbuto a goccia;
4 - ricevitore di miscele di acidi di scarto;
5 - tubo per la rimozione dei vapori di acido perclorico;
6 - ricevitore-condensatore di acido perclorico anidro.
7. PD - ECO RITRATTO .
1998 9L248P brevetto. 2086706 Russia, MKI 6 s 25V1/22, 1/26. Aliev Z.M. Daghestan. Università. Lenin n. 94018915/25 Appl 25.5.94. Pubblicato 10.8.97 Bollettino n. 22
Il metodo per produrre acido perclorico mediante ossidazione elettrochimica di CL 2 su un anodo di platino in una soluzione di HCL 0,1 M e acido perclorico 4 M a una temperatura di 0 0 e una densità di corrente anodica di 0,4-0,7 A/cm successiva saturazione del soluzione con CL 2 ad una pressione di 0,3-0,6 MPa e O 2 ad una pressione di 4-5 MPa ad una densità di corrente catodica di 8-10 mA-cm 2 .
1998 15L215P. Sistema elettrolizzatore tipo filtropressa. Kreuter Walter, Linde AG N. 4325705.4; appl. 30.7.93; Pubblicato il 2.2.95.
Viene proposto un sistema di elettrolizzatori del tipo filtro-pressa, costituito da un gran numero di elettrolizzatori collegati in serie con spazi anodici e catodici separati da diaframmi. Gli elettrolizzatori sono separati l'uno dall'altro da partizioni impenetrabili di materiale in foglio, formando una E bipolare. Queste pareti divisorie in Ni formano anche una struttura rigida con partizioni perforate e ondulate realizzate nello stesso metallo. Il design di questo sistema di elettrolizzatori differisce in termini di durata. Viene presentato e descritto lo schema del sistema di F. L. Chernovich.
8. ELENCO DELLA LETTERATURA USATA.
1.L. M. Yakimenko, GA Seryshev. "Sintesi elettrochimica di inorganico". M. "Chimica" 1984
2. L. M. Yakimenko, "Manuale sulla produzione di cloro, soda caustica e prodotti a base di cloro". M. "Chimica", 1974
3. L. M. Yakimenko, M. I. Pasmanik. "Manuale per la produzione di cloro, soda caustica e prodotti a base di cloro di base." ed. 2°, trad. e aggiuntivo M.,. "Chimica" 1976
4. Manuale di elettrochimica ed. AM Sukhotina.-L.: Chimica, 1981
5. M. Ya. Fioshin, V. V. Pavlov. "Elettrolisi in chimica inorganica". M. 1976
Cl 2 al vol. T - gas giallo-verde con un forte odore soffocante, più pesante dell'aria - 2,5 volte, leggermente solubile in acqua (~ 6,5 g / l); X. R. in solventi organici non polari. Si trova libero solo nei gas vulcanici.
Come ottenere
Basato sul processo di ossidazione degli anioni Cl -
2Cl - - 2e - = Cl 2 0
Industriale
Elettrolisi di soluzioni acquose di cloruri, più spesso - NaCl:
2NaCl + 2H 2 O \u003d Cl 2 + 2NaOH + H 2
Laboratorio
Ossidazione conc. HCI vari agenti ossidanti:
4HCI + MnO 2 \u003d Cl 2 + MpCl 2 + 2H 2 O
16HCl + 2KMnO 4 \u003d 5Cl 2 + 2MnCl 2 + 2KCl + 8H 2 O
6HCl + KClO 3 \u003d ZCl 2 + KCl + 3H 2 O
14HCl + K 2 Cr 2 O 7 \u003d 3Cl 2 + 2CrCl 3 + 2KCl + 7H 2 O
Proprietà chimiche
Il cloro è un agente ossidante molto forte. Ossida metalli, non metalli e sostanze complesse, trasformandosi in anioni molto stabili Cl -:
Cl 2 0 + 2e - \u003d 2Cl -
Reazioni con i metalli
I metalli attivi in un'atmosfera di gas di cloro secco si accendono e bruciano; in questo caso si formano cloruri metallici.
Cl 2 + 2Na = 2NaCl
3Cl 2 + 2Fe = 2FeCl 3
I metalli inattivi vengono ossidati più facilmente dal cloro umido o dalle sue soluzioni acquose:
Cl 2 + Cu \u003d CuCl 2
3Cl 2 + 2Au = 2AuCl 3
Reazioni con non metalli
Il cloro non interagisce direttamente solo con O 2, N 2, C. Le reazioni procedono con altri non metalli in varie condizioni.
Si formano alogenuri non metallici. La più importante è la reazione di interazione con l'idrogeno.
Cl 2 + H 2 \u003d 2HC1
Cl 2 + 2S (sciolto) = S 2 Cl 2
ЗCl 2 + 2Р = 2РCl 3 (o РCl 5 - superiore a Cl 2)
2Cl 2 + Si = SiCl 4
3Cl 2 + I 2 \u003d 2ICl 3
Spostamento dei non metalli liberi (Br 2, I 2, N 2, S) dai loro composti
Cl 2 + 2KBr = Br 2 + 2KCl
Cl 2 + 2KI \u003d I 2 + 2KCl
Cl 2 + 2HI \u003d I 2 + 2HCl
Cl 2 + H 2 S \u003d S + 2HCl
ZCl 2 + 2NH 3 \u003d N 2 + 6HCl
Sproporzione di cloro in acqua e soluzioni acquose di alcali
Come risultato dell'auto-ossidazione-auto-guarigione, alcuni atomi di cloro vengono convertiti in Cl - anioni, mentre altri in uno stato di ossidazione positiva fanno parte degli anioni ClO - o ClO 3 -.
Cl 2 + H 2 O \u003d HCl + HClO ipocloroso to-ta
Cl 2 + 2KOH \u003d KCl + KClO + H 2 O
3Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O
3Cl 2 + 2Ca (OH) 2 \u003d CaCl 2 + Ca (ClO) 2 + 2H 2 O
Queste reazioni sono importanti perché portano alla produzione di composti ossigenati del cloro:
KClO 3 e Ca (ClO) 2 - ipocloriti; KClO 3 - clorato di potassio (sale bertolet).
Interazione del cloro con sostanze organiche
a) sostituzione di atomi di idrogeno in molecole OB
b) attacco di molecole di Cl 2 al punto di rottura di molteplici legami carbonio-carbonio
H 2 C \u003d CH 2 + Cl 2 → ClH 2 C-CH 2 Cl 1,2-dicloroetano
HC≡CH + 2Cl 2 → Cl 2 HC-CHCl 2 1,1,2,2-tetracloroetano
Acido cloridrico e acido cloridrico
Gas di acido cloridrico
Fisico e Proprietà chimiche
HCl è acido cloridrico. Al riv. T - incolore. gas dall'odore pungente, si liquefa abbastanza facilmente (mp. -114°С, bp. -85°С). HCl anidro sia in gas che stati liquidi non conduttivo, chimicamente inerte rispetto a metalli, ossidi e idrossidi metallici, nonché a molte altre sostanze. Ciò significa che in assenza di acqua, l'acido cloridrico non presenta proprietà acide. Solo a temperature molto elevate l'HCl gassoso reagisce con i metalli, anche quelli inattivi come Cu e Ag.
Anche le proprietà riducenti dell'anione cloruro in HCl si manifestano in piccola misura: esso viene ossidato dal fluoro a vol. T, ed anche ad alta T (600°C) in presenza di catalizzatori, reagisce reversibilmente con l'ossigeno:
2HCl + F 2 \u003d Cl 2 + 2HF
4HCl + O 2 \u003d 2Cl 2 + 2H 2 O
L'HCl gassoso è ampiamente utilizzato nella sintesi organica (reazioni di idroclorurazione).
Come ottenere
1. Sintesi da sostanze semplici:
H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl
2. Formatosi come sottoprodotto durante la clorazione di idrocarburi:
R-H + Cl 2 = R-Cl + HCl
3. In laboratorio ricevono l'azione di conc. H 2 SO 4 per cloruri:
H 2 SO 4 (conc.) + NaCl \u003d 2HCl + NaHSO 4 (con riscaldamento basso)
H 2 SO 4 (conc.) + 2NaCl \u003d 2HCl + Na 2 SO 4 (con riscaldamento molto forte)
Una soluzione acquosa di HCl è un acido forte (cloridrico o cloridrico)
HCl è molto solubile in acqua: a vol. T in 1 l di H 2 O dissolve ~ 450 l di gas (la dissoluzione è accompagnata dal rilascio di una notevole quantità di calore). Una soluzione satura ha frazione di massa HCl pari al 36-37%. Questa soluzione ha un odore molto pungente e soffocante.
Le molecole di HCl nell'acqua si decompongono quasi completamente in ioni, cioè una soluzione acquosa di HCl è un acido forte.
Proprietà chimiche dell'acido cloridrico
1. L'HCl disciolto in acqua mostra tutto proprietà generali acidi per la presenza di ioni H+
HCl → H + + Cl -
Interazione:
a) con metalli (fino a H):
2HCl 2 + Zn \u003d ZnCl 2 + H 2
b) con ossidi basici e anfoteri:
2HCl + CuO \u003d CuCl 2 + H 2 O
6HCl + Al 2 O 3 \u003d 2AlCl 3 + ZN 2 O
c) con basi e idrossidi anfoteri:
2HCl + Ca (OH) 2 \u003d CaCl 2 + 2H 2 O
3HCl + Al(OH) 3 \u003d AlCl 3 + ZN 2 O
d) con sali di acidi più deboli:
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) con ammoniaca:
HCl + NH 3 \u003d NH 4 Cl
Reazioni con agenti ossidanti forti F 2 , MnO 2 , KMnO 4 , KClO 3 , K 2 Cr 2 O 7 . L'anione Cl - viene ossidato ad alogeno libero:
2Cl - - 2e - = Cl 2 0
Per le equazioni di reazione, vedere "Come ottenere il cloro". Particolarmente importante è la OVR tra acido cloridrico e acido nitrico:
Reazioni con composti organici
Interazione:
a) con ammine (come basi organiche)
R-NH 2 + HCl → + Cl -
b) con aminoacidi (come composti anfoteri)
Ossidi e oxoacidi del cloro
Ossidi acidi
acidi
sale
Proprietà chimiche
1. Tutti gli oxoacidi del cloro ei loro sali sono forti ossidanti.
2. Quasi tutti i composti si decompongono quando riscaldati a causa della riduzione o sproporzione dell'ossidazione intramolecolare.
Polvere decolorante
Calce di cloro (imbiancatura) - una miscela di ipoclorito e cloruro di calcio, ha un effetto sbiancante e disinfettante. A volte è considerato un esempio di sale misto, che contiene contemporaneamente anioni di due acidi:
Acqua di giavellotto
Soluzione acquosa di cloruro e apoclorito di potassio KCl + KClO + H 2 O
- forte agente ossidante
Tra l'enorme varietà di reagenti chimici, gli acidi occupano un posto speciale. L'importanza del loro utilizzo dipende dalle proprietà fisico-chimiche. A seconda del grado di ossidazione, sono divisi in innocui, come ascorbico, aminoacetico, acido di limone che puoi acquistare senza prescrizione medica presso una normale farmacia, oltre a quelli pericolosi, come fluoridrico, solforico o cloro. Questi acidi, a differenza dei primi, sono venduti in farmacie o negozi specializzati, uno dei quali è il negozio di reagenti chimici al dettaglio di Mosca Prime Chemicals Group.
concetto
L'acido perclorico è un acido anidro monobasico, uno dei reagenti chimici più potenti, pericolosi e comuni. La composizione della sostanza comprende cloro con un alto grado di ossidazione, che lo rende l'agente ossidante più forte. Anche i sali acidi sono usati come agenti ossidanti. Secondo la sua struttura, l'acido perclorico è un liquido volatile incolore; igroscopico. Al contatto con l'aria, il reagente chimico assorbe acqua e inizia a fumare (forma un monoidrato), si scurisce gradualmente ed esplode spontaneamente. Una soluzione acquosa di acido perclorico ha una consistenza oleosa e ha un potere ossidante inferiore ed è altamente infiammabile.
Proprietà dell'acido perclorico:
Fuma molto a contatto con l'aria;
- instabile;
- ben solubile in solventi organofluorurati e cloro, etanolo;
- miscibilità con acqua in qualsiasi rapporto;
- in grado di dissolvere oro, metalli del gruppo del platino, argento, ecc.; non interagisce con il bromo;
- a contatto con alcool, carta e carbone - si verifica un'esplosione.
Ricevuta
Una soluzione acquosa di questo reagente si ottiene mediante ossidazione elettrochimica di acido cloridrico o cloro in alte concentrazioni di acido perclorico, utilizzando a tal fine speciali vetreria da laboratorio. Il reagente chimico anidro si ottiene facendo reagire il perclorato di potassio o di sodio con una soluzione concentrata di acido solforico. Per la prima volta in questo modo si otteneva la sostanza all'inizio dell'Ottocento. Allo stesso modo si ottiene attualmente.
Applicazione
Le principali aree di applicazione di questo acido: 
- chimica analitica (ottenimento di perclorati);
- industria mineraria (catalizzatore nella decomposizione dei minerali, nonché nello studio dei minerali);
- industria chimica (nella produzione di esplosivi ed essiccanti).
Precauzioni e regole operative
Quando si lavora con acido perclorico, come con altri prodotti chimici aggressivi, è necessario osservare le più rigorose precauzioni. Per evitare il contatto diretto con la sostanza, tutte le ricerche, sperimentazioni o altre forme di lavoro devono essere svolte in:
- respiratori e maschere antigas (per la protezione vie respiratorie);
- occhiali protettivi;
- guanti in nitrile;
- abbigliamento speciale (grembiule, copriscarpe) e altri prodotti in gomma.
Durante il trasporto e lo stoccaggio, è necessario seguire le seguenti raccomandazioni: l'acido anidro ha una breve durata, quindi non può essere conservato a lungo, poiché è instabile e si decompone rapidamente in condizioni normali. Ciò può portare a un'esplosione spontanea. Tenere lontano da altri acidi e metalli con cui potrebbe reagire. Non ci dovrebbero essere fonti di calore nel magazzino. Deve essere protetto dalla luce solare.
Pericolo per il corpo
Molti acidi hanno un effetto positivo sul corpo. Sono coinvolti nei processi metabolici e la loro carenza può causare gravi disturbi, che non si possono dire di questo acido. Anche con il minimo contatto, provoca ustioni chimiche, colpisce la pelle e le mucose.
Dove acquistare i reagenti chimici con una garanzia di qualità?
Nonostante il fatto che le sostanze chimiche siano l'elemento principale nella pratica di laboratorio, non bisogna dimenticarsene attrezzatura da laboratorio e strumenti, nonché vetreria da laboratorio in vetro, porcellana, quarzo e altri materiali, la cui qualità determina anche i risultati della ricerca. Ampio spettro le apparecchiature di laboratorio sono presentate nello store online di Prime Chemicals Group: dall'agitatore magnetico e carta filtro alle più moderne bilance elettroniche da laboratorio ad un prezzo accessibile.
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Il cloro forma quattro acidi contenenti ossigeno: cloro, cloro, cloro e perclorico.
Acido ipocloroso HClOÈ formato dall'interazione del cloro con l'acqua, nonché dai suoi sali con acidi minerali forti. È un acido debole ed è molto instabile. La composizione dei prodotti di reazione della sua decomposizione dipende dalle condizioni. Con una forte illuminazione dell'acido ipocloroso, la presenza di un agente riducente nella soluzione, oltre a una posizione prolungata, si decompone con il rilascio di ossigeno atomico: HclO \u003d HCl + O
In presenza di sostanze che rimuovono l'acqua, si forma ossido di cloro (I): 2 HClO \u003d 2 H2O + Cl2O
Pertanto, quando il cloro interagisce con una soluzione alcalina calda, i sali non sono formati da acido cloridrico e ipocloroso, ma da acido cloridrico e ipocloroso: 6 NaOH + 3 Cl2 \u003d 5 NaCl + NaClO3 + 3 H2O
Sali di acido ipocloroso - g e p sui cloriti sono ossidanti molto forti. Sono formati dall'interazione del cloro con gli alcali al freddo. Allo stesso tempo si formano sali di acido cloridrico. Di queste miscele, la candeggina e l'acqua di scisto sono le più utilizzate.
Acido clorico HClO2è formato dall'azione dell'acido solforico concentrato sui cloriti di metalli alcalini, che si ottengono come prodotti intermedi durante l'elettrolisi di soluzioni di cloruri di metalli alcalini in assenza di un diaframma tra gli spazi catodici e anodici. È un acido debole e instabile, un agente ossidante molto forte in un ambiente acido. Quando interagisce con l'acido cloridrico, viene rilasciato cloro: HClO2 + 3 HC1 = Cl2 + 2 H2O
L'acido perclorico HClO3 è formato dall'azione dei suoi sali - clorati- acido solforico. È un acido molto instabile, un agente ossidante molto forte. Può esistere solo in soluzioni diluite. Per evaporazione sotto vuoto di una soluzione di HClO3 a bassa temperatura si può ottenere una soluzione viscosa contenente circa il 40% di acido perclorico. A un contenuto di acido più elevato, la soluzione si decompone con un'esplosione. La decomposizione esplosiva si verifica anche a concentrazioni inferiori in presenza di agenti riducenti. Nelle soluzioni diluite, l'acido perclorico mostra proprietà ossidanti e le reazioni procedono con calma:
HClO3 + 6 HBr = HCl + 3 Br2 + 3 H2O
I sali di acido clorico - clorati - si formano durante l'elettrolisi di soluzioni di cloruro in assenza di un diaframma tra gli spazi catodici e anodici, nonché quando il cloro viene sciolto in una soluzione alcalina calda, come mostrato sopra. Il clorato di potassio formatosi durante l'elettrolisi (sale di Bertolet) è leggermente solubile in acqua e si separa facilmente dagli altri sali sotto forma di un precipitato bianco. Come un acido, i clorati sono agenti ossidanti abbastanza forti:
KClO3 + 6 HCl = KCl + 3 Cl2 + 3 H2O
I clorati sono utilizzati per la produzione di esplosivi, nonché per la produzione di ossigeno in laboratorio e sali di acido perclorico - perclorati. Quando il sale Bertolet viene riscaldato in presenza di biossido di manganese MnO2, che svolge il ruolo di catalizzatore, viene rilasciato ossigeno. Se il clorato di potassio viene riscaldato senza catalizzatore, si decompone con la formazione di sali di potassio di acido cloridrico e perclorico:
2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2
4 KClO3 = KCl + 3 KClO4
Quando i perclorati vengono trattati con acido solforico concentrato, si può ottenere acido perclorico:
KClO4 + H2SO4 = KHSO4 + HClO4
Questo è l'acido più forte. È il più stabile di tutti gli acidi di cloro contenenti ossigeno, ma l'acido anidro può esplodere in modo esplosivo se riscaldato, scosso o a contatto con agenti riducenti. Le soluzioni diluite di acido perclorico sono abbastanza stabili e sicure da usare. I clorati di potassio, rubidio, cesio, ammonio e la maggior parte delle basi organiche sono scarsamente solubili in acqua.
Nell'industria, il perclorato di potassio si ottiene per ossidazione elettrolitica del sale di berthollet:
2 H+ + 2 e- \u003d H2 (al catodo)
СlО3- - 2 e- + Н2О = СlO4- + 2 Н+ (sull'anodo)
ruolo biologico.
appartiene agli elementi essenziali essenziali. Nel corpo umano 100 g.
Gli ioni cloro svolgono un ruolo biologico molto importante. Entrando insieme agli ioni K+, Mg2+, Ca2+, HCO~, H3P04 e alle proteine svolgono un ruolo di primo piano nella creazione di un certo livello di pressione osmotica (omeostasi osmotica) del plasma sanguigno, linfa, liquido cerebrospinale, ecc.
Lo ione cloro è coinvolto nella regolazione del metabolismo acqua-sale e del volume di liquido trattenuto dai tessuti, mantenendo il pH del fluido intracellulare e il potenziale di membrana creato dal funzionamento della pompa sodio-potassio, come si spiega (come nel caso della sua partecipazione all'osmosi) dalla capacità di diffondersi attraverso le membrane cellulari come lo fanno gli ioni Na +, K +. Lo ione cloro è un componente necessario (insieme a H2PO4, ioni HSO4, enzimi, ecc.) succo gastrico, che fa parte dell'acido cloridrico.
Favorendo la digestione, l'acido cloridrico distrugge una varietà di batteri patogeni.