Перхлорат аммония
Перхлорат аммония | |
---|---|
![]() ![]() | |
![]() | |
Общие | |
Хим. формула | NH4ClO4 |
Физические свойства | |
Молярная масса | 117.4894 г/моль |
Термические свойства | |
Температура | |
• сублимации | с разложением +200 °C |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. |
Перхлора́т аммо́ния — химическое соединение NH4ClO4. Аммониевая соль хлорной кислоты.
Как и другие перхлораты, является сильным окислителем. Применяется в качестве окислителя в твёрдых ракетных топливах и компонентах взрывчатых веществ.
Физические свойства
Бесцветные кристаллы, при нормальных условиях кристаллизуется в ромбоэдрической форме. Плотность 1,95 г/см³. Выше 125 °C устойчива кубическая модификация. Хорошо растворим в воде — 20 г в 100 г воды при 25 °C.
При нагревании свыше 150 °C начинается разложение по автокаталитическому механизму, причем реакция самоподдерживающаяся экзотермическая, иногда такое разложение называют «горением перхлората аммония», такое слоистое горение происходит в чистом перхлорате аммония без добавок восстановителей.
Реакция завершается после распада примерно 30 % вещества, оставшаяся часть теряет способность к автокаталитическому разложению. Для восстановления свойств разложения остаток нужно перекристаллизовать. При нагреве свыше 600 °C разложение происходит до конца и не автокаталитически. Сильный нагрев может привести к взрыву.
Химические свойства
Реакция разложения происходит при 200°C:
- [math]\ce{ 4NH4ClO4 -> 2Cl2 ^ + 3O2 ^ + 8H2O ^ + 2N2O ^ }[/math]
При температуре выше 300 °C разложение протекает так[1][2]:
- [math]\ce{ 2NH4ClO4 -> Cl2 ^ + O2 ^ + 4H2O ^ + 2NO ^ }[/math]
Получение
В лабораторных условиях получают из хлорной кислоты и гидрокарбоната аммония:
- [math]\ce{ HClO4 + NH4HCO3 -> NH4ClO4 + CO2 + H2O }[/math].
В промышленности получают обменной реакцией между перхлоратом натрия [math]\ce{ NaClO4 }[/math] и растворимой солью аммония, например, хлорида аммония [math]\ce{ NH4Cl }[/math] или сульфата аммония [math]\ce{ (NH4)2SO4 }[/math] или карбоната аммония [math]\ce{ (NH4)2CO3 }[/math]:
- [math]\ce{ NaClO4 + NH4Cl -> NH4ClO4 + NaCl }[/math].
Разделение смеси солей облегчается сильным различием в растворимости перхлората аммония и реагентов и побочного продукта — хлорида натрия.
Применение
Как и другие перхлораты, является сильным окислителем, что определяет его применение:
- в составе твёрдых ракетных топлив[3];
- в составе взрывчатых веществ;
- в составе пиротехнических смесей.
Безопасность
Перхлорат аммония слаботоксичен, LD50 для крыс около 2—4 г/кг, но имеются сведения, что хроническое отравление веществом неблагоприятно воздействует на щитовидную железу, вытесняя биогенный иод[4].
Производство перхлората аммония является опасным. 4 мая 1988 в городе Хендерсон, штат Невада в США на заводе компании «PEPCON» (Pacific Engineering Production Company of Nevada) по производству перхлората аммония произошёл пожар и серия мощных взрывов, в котором погибли 2 и пострадали примерно 372 человека. Убытки оценивались более чем в 100 млн. долларов. Крупнейший взрыв был зафиксирован сейсмической станцией в Калифорнии как землетрясение силой до 3,5 баллов по шкале Рихтера. Причиной стали сварочные работы на складах предприятия, где хранилось более 4 тысяч тонн перхлората аммония[5].
Перхлорат аммония входит в состав многих твёрдых ракетных топлив, при горении которых образуется большое количество вредных и опасных для человека веществ: соединения хлора, оксиды азота, диоксины.
Примечания
- ↑ Разложение неорганических окислителей . studme.org. Дата обращения: 2 марта 2017. Архивировано 24 марта 2017 года.
- ↑ Аммония перхлорат . Химическая энциклопедия. Дата обращения: 3 марта 2017. Архивировано 4 января 2018 года.
- ↑ Рекордная самодельная ракета сняла свой полет на видео — Популярная механика . Дата обращения: 7 марта 2015. Архивировано 12 марта 2015 года.
- ↑ Helmut Vogt, Jan Balej, John E. Bennett, Peter Wintzer, Saeed Akbar Sheikh, Patrizio Gallone Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a06_483
- ↑ Unfallbericht der Henderson-Katastrophe Архивная копия от 22 января 2021 на Wayback Machine (PDF, englisch; 1,62 MB)