El ácido perclórico es un ácido mineral con la fórmula H Cl O 4 . Es un oxoácido del cloro . Generalmente se encuentra en forma de solución acuosa, este compuesto incoloro es un ácido más fuerte que el ácido sulfúrico , el ácido nítrico y el ácido clorhídrico . Es un oxidante potente cuando está caliente, pero las soluciones acuosas de hasta aproximadamente el 70% en peso a temperatura ambiente son generalmente seguras, mostrando solo características de ácido fuerte y ninguna propiedad oxidante. El ácido perclórico es útil para preparar sales de perclorato , especialmente perclorato de amonio , un componente importante 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 el perclorato de potasio ) por el químico austríaco Friedrich von Stadion y llamado " ácido clórico oxigenado " a mediados de la década de 1810. El farmacéutico francés Georges-Simon Serullas introdujo la designación 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 vías. El método tradicional aprovecha la alta solubilidad acuosa del perclorato de sodio (209 g/100 ml de agua a temperatura ambiente). El tratamiento de estas soluciones con ácido clorhídrico produce ácido perclórico, precipitando 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]
Se puede destilar a partir de una solución de perclorato de potasio en ácido sulfúrico. [8] 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 al ion amonio y se puede concentrar y purificar significativamente hirviendo los ácidos nítrico y clorhídrico restantes.
El ácido perclórico anhidro es un líquido oleoso 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 a través de enlaces de hidrógeno a los centros H 2 O y H 3 O + . [9] Un ejemplo es el perclorato de hidronio . El ácido perclórico forma un azeótropo con agua, que consiste en aproximadamente 72,5% de ácido perclórico. Esta forma del ácido es estable indefinidamente y está disponible comercialmente. Tales soluciones son higroscópicas . Por lo tanto, si se deja abierto al aire, el ácido perclórico concentrado se diluye al absorber agua del aire.
La deshidratación del ácido perclórico produce el anhídrido heptóxido de dicloro : [10]
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 un aumento de la producción de ácido perclórico. Se producen varios millones de kilogramos al año. [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. [11] Además, es un componente útil en el grabado de cromo. [12]
El ácido perclórico, un superácido , es uno de los ácidos de Brønsted-Lowry más fuertes . Su p K a es inferior a −9, lo que se evidencia por el hecho de que su monohidrato contiene iones hidronio discretos y se puede aislar como un sólido cristalino estable, formulado como [H 3 O + ][ ClO–
4]. [13] 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 nucleófilo (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 lo es. A pesar de los peligros asociados con la explosividad de sus sales, el ácido se prefiere a menudo en ciertas síntesis. [14] Por razones similares, es un eluyente útil en la cromatografía de intercambio iónico . También se utiliza en el electropulido o el grabado de aluminio, molibdeno y otros metales.
En geoquímica, el ácido perclórico ayuda en la digestión de muestras de minerales de silicato para su análisis y también para la digestión completa de materia orgánica. [15]
Dadas sus fuertes propiedades oxidantes , el ácido perclórico está sujeto a extensas regulaciones ya que puede reaccionar violentamente con metales y sustancias inflamables como madera, plásticos y aceites. [16] El trabajo realizado con ácido perclórico debe 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 la planta de galvanoplastia O'Connor . Explotó un baño que contenía más de 1000 litros de ácido perclórico al 75 % y anhídrido acético al 35 % en volumen y que se utilizaba para pulir electrolíticamente muebles de aluminio. Se añadieron compuestos orgánicos al baño sobrecalentado cuando se sustituyó una rejilla de hierro por otra recubierta de acetobutirato de celulosa ( plástico Tenit-2 ). Unos minutos más tarde, el baño explotó. [17] [18] La planta de galvanoplastia O'Connor, otros 25 edificios y 40 automóviles fueron destruidos, y 250 casas cercanas resultaron dañadas.
{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ); Volúmenes recopilados , vol. 5, pág. 1106.