El ácido perclórico es un ácido mineral con la fórmula H Cl O 4 . Este compuesto incoloro, que suele encontrarse en forma de solución acuosa, es un ácido más fuerte que el ácido sulfúrico , el ácido nítrico y el ácido clorhídrico . Es un oxidante poderoso cuando está caliente, pero las soluciones acuosas de hasta aproximadamente el 70% en peso a temperatura ambiente son generalmente seguras y solo muestran características ácidas fuertes y no tienen propiedades oxidantes. El ácido perclórico es útil para preparar sales de perclorato , especialmente perclorato de amonio , un importante componente del combustible para cohetes . El ácido perclórico es peligrosamente corrosivo y forma fácilmente mezclas potencialmente explosivas. [4]
El ácido perclórico fue sintetizado por primera vez (junto con perclorato de potasio ) por el químico austriaco Friedrich von Stadion y lo llamó "ácido clórico oxigenado" a mediados de la década de 1810. El farmacéutico francés Georges-Simon Serullas introdujo la denominación moderna junto con el descubrimiento de su monohidrato sólido (que, sin embargo, confundió con un anhídrido). [5]
El ácido perclórico se produce industrialmente por dos rutas. El método tradicional aprovecha la alta solubilidad acuosa del perclorato de sodio (209 g/100 ml de agua a temperatura ambiente). El tratamiento de tales soluciones con ácido clorhídrico da ácido perclórico, que precipita cloruro de sodio sólido:
El ácido concentrado se puede purificar por destilación . La ruta alternativa, que es más directa y evita las sales, implica la oxidación anódica del cloro acuoso en un electrodo de platino. [6] [7]
El tratamiento del perclorato de bario con ácido sulfúrico precipita el sulfato de bario , dejando ácido perclórico. También se puede preparar mezclando ácido nítrico con perclorato de amonio y hirviéndolo mientras se agrega ácido clorhídrico. La reacción produce óxido nitroso y ácido perclórico debido a una reacción concurrente que involucra el ion amonio y puede concentrarse y purificarse significativamente eliminando por ebullición los ácidos nítrico y clorhídrico restantes.
El ácido perclórico anhidro es un líquido aceitoso inestable a temperatura ambiente. Forma al menos cinco hidratos , varios de los cuales han sido caracterizados cristalográficamente . Estos sólidos consisten en el anión perclorato unido mediante enlaces de hidrógeno a los centros H 2 O y H 3 O + . [8] Un ejemplo es el perclorato de hidronio . El ácido perclórico forma un azeótropo con agua, que consta de aproximadamente un 72,5% de ácido perclórico. Esta forma del ácido es estable indefinidamente y está disponible comercialmente. Estas soluciones son higroscópicas . Por tanto, si se deja abierto al aire, el ácido perclórico concentrado se diluye absorbiendo agua del aire.
La deshidratación del ácido perclórico da el anhídrido heptóxido de dicloruro : [9]
El ácido perclórico se produce principalmente como precursor del perclorato de amonio , que se utiliza en el combustible para cohetes. El crecimiento de la cohetería ha llevado a una mayor producción de ácido perclórico. Anualmente se producen varios millones de kilogramos. [6] El ácido perclórico es uno de los materiales más probados para el grabado de pantallas de cristal líquido y aplicaciones electrónicas críticas, así como para la extracción de minerales, y tiene propiedades únicas en química analítica. [10] Además, es un componente útil en el grabado de cromo. [11]
El ácido perclórico, un superácido , es uno de los ácidos de Brønsted-Lowry más fuertes . El hecho de que su p K a sea inferior a −9 se evidencia por el hecho de que su monohidrato contiene iones hidronio discretos y puede aislarse como un sólido cristalino estable, formulado como [H 3 O + ][ ClO–
4]. [12] La estimación más reciente de su p K a acuoso es−15,2 ± 2,0 . [3] Proporciona una acidez fuerte con una interferencia mínima porque el perclorato es débilmente nucleofílico (lo que explica la alta acidez del HClO 4 ). Otros ácidos de aniones no coordinantes , como el ácido fluorobórico y el ácido hexafluorofosfórico, son susceptibles a la hidrólisis, mientras que el ácido perclórico no. A pesar de los peligros asociados con la explosividad de sus sales, el ácido suele preferirse en determinadas síntesis. [13] Por razones similares, es un eluyente útil en cromatografía de intercambio iónico .
También se utiliza para electropulir o grabar aluminio, molibdeno y otros metales.
Dadas sus fuertes propiedades oxidantes , el ácido perclórico está sujeto a estrictas regulaciones, ya que puede reaccionar violentamente con metales y sustancias inflamables como madera, plásticos y aceites. [14] Los trabajos realizados con ácido perclórico deben realizarse en campanas extractoras con capacidad de lavado para evitar la acumulación de oxidantes en los conductos.
El 20 de febrero de 1947 en Los Ángeles, California, 17 personas murieron y 150 resultaron heridas en el desastre de O'Connor Plating Works . Explotó un baño que contenía más de 1.000 litros de ácido perclórico al 75% y anhídrido acético al 35% en volumen, que se utilizaba para electropulir muebles de aluminio. Se agregaron compuestos orgánicos al baño de sobrecalentamiento cuando se reemplazó una rejilla de hierro por una recubierta con acetobutirato de celulosa ( plástico Tenit-2 ). Unos minutos más tarde la bañera explotó. [15] [16] La planta O'Connor Electro-Plating, otros 25 edificios y 40 automóviles fueron destruidos y 250 casas cercanas resultaron dañadas.
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ); Volúmenes recopilados , vol. 5, pág. 1106.