From Wikipedia, the free encyclopedia
Perhlorat je hemiski spoj koji sadrži perhloratni ion ClO4−. Većina perklorata su komercijalno proizvedene soli. Koriste se uglavnom za propelante, iskorištavajući svojstva kao moćnih oksidansa i za kontrolu statičkog elektriciteta u ambalaži za hranu.[1] Kontaminacija perhlorata u hrani, vodi i ostalim dijelovima okoliša proučavana je u SAD zbog štetnih utjecaja na zdravlje ljudi. Perhlorat smanjuje proizvodnju hormona u tireoidnoj žlijezdi. Većina perhlorata su bezbojne krute tvari koje su rastvorljive u vodi. Četiri perhlorata su od primarnog komercijalnog interesa: amonij-perhlorat NH4ClO4) , perhlorna kiselina (HClO4), kalij-perhlorat (KClO4) i natrij-perhlorat (NaClO4). Perhlorat je anion koji nastaje disocijacijom perhlorne kiseline i njenih soli nakon njihovog rastvaranja u vodi. Mnoge perhloratne soli su topive i u nevodenim rastvorima.[2]
| Perhlorat | |
|---|---|
   | |
| Općenito | |
| Hemijski spoj | Perhlorat |
| Molekularna formula | ClO4− |
| CAS registarski broj | 14797-73-0 |
| SMILES | [O-][Cl+3]([O-])([O-])[O-] |
| InChI | 1S/ClHO4/c2-1(3,4)5/h(H,2,3,4,5)/p-1 |
| Osobine1 | |
| Molarna masa | 99,451 g mol−1 |
| Rizičnost | |
| NFPA 704 |  |
| 1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima. | |
Perhloratne soli se industrijski proizvode oksidacijom vodenih rastvora natrij-hlorata, putem elektrolize. Ovaj postupak se koristi za pripremu natrij-perhlorata. Glavna im je primjena za raketno gorivo.[3] Reakcije perhlorne kiseline sa bazama, poput amonij-hidroksida, daju soli. Visoko cenjeni amonij-perhlorat može se proizvesti elektrohemijski.[4] Zanimljivo je da perhlorat može biti proizveden pražnjenjem munja u prisustvu hlorida. Perhlorat je otkriven u uzorcima kiše i snijega iz Floride i Lubbock, Texas.[5]
Perhloratni ion je najmanje reaktivni oksidans generaliziranih hlorata. Perhlorat sadrži hlor u njegovom najvećem oksidacijskom broju. Tabela potencijala redukcije četiri hlorata pokazuje da je, suprotno očekivanjima, perhlorat najslabiji oksidans u vodi.
| Ion | Kiselinska reakcija | E° (V) | Neutralna/bazna reakcija | E° (V) |
|---|---|---|---|---|
| Hipohlorit | 2 H+ + 2 HOCl + 2 e− → Cl2(g) + 2 H2O | 1,63 | ClO− + H2O + 2 e− → Cl− + 2OH− | 0.89 |
| Hlorit | 6 H+ + 2 HOClO + 6 e− → Cl2(g) + 4 H2O | 1,64 | ClO2− + 2 H2O + 4 e− → Cl− + 4 OH− | 0,78 |
| Hlorat | 12 H+ + 2 ClO3− + 10 e− → Cl2(g) + 6 H2O | 1,47 | ClO3− + 3 H2O + 6 e− → Cl− + 6 OH− | 0.63 |
| Perhlorat | 16 H+ + 2 ClO4− + 14 e− → Cl2(g) + 8 H2O | 142 ClO4− + 4 H2O + 8 e− → Cl− + 8 OH− | 0,56 |
Ovi podaci pokazuju da su perhlorati i hlorati jači oksidansi u kiselijim, nego u osnovnim uvjetima. Mjerenja plinske faze toplinske reakcije (koja omogućavaju izračunavanje ΔHf °) raznih hlornih oksida pokazujt da slijede očekivani trend u kojem Cl2O7 pokazuje najveću endotermičnu vrijednost ΔHf° (238.1 kJ/mol) dok Cl2O eispoljava nižu tendotermnu vrijednost ΔHf° (80,3 kJ/mol).[9] Hlor u anionu perhlorata je atom zatvorene ljuske i dobro je zaštićen pomoću četiri kisika. Većina spojeva perhlorata, posebno soli elektropozitivnih metala poput natrij-perhlorata ili kalij-perhlorata, ne oksidiraju organske spojeve ako se smjesa ne zagrijava. Ovo svojstvo je korisno u mnogim aplikacijama, poput varnica, gdje je za paljenje potrebna inicijacija. Amonij-perhlorat je stabilan kada je čist, ali može stvoriti potencijalno eksplozivne smese sa reaktivnim metalima ili organskim spojevima. Katastrofa PEPCON-a uništila je postrojenje za proizvodnju amonij-perhlorata, kada je požar izazvao reakciju amonij-perhlorata pohranjenog na licu mesta, sa aluminijem od kojeg su napravljeni skladišni rezervoari, koji su eksplodirali.
Kalij-perhlorat ima najmanju rastvorljivost od bilo kojeg perhlorata alkalnih metalq (1,5 g u 100 ml vode na 25 °C).
Od 1996, izolirani je preko 40 filogenetski i metabolički različitih mikroorganizama sposobnih za rast putem redukcije perklorata[10] Većina potiče od Proteobacteria, ali ostale uključuju oblike Firmicutes, Moorella perchloratireducens i Sporomusa sp. i archaea Archaeoglobus fulgidus.[11][12] S izuzetkom A. fulgidus, svi poznati mikrobi koji rastu redukcijom perklorata koriste enzime perhlorat-reduktaza i hlorit-dismutaza, koji svi pretvaraju perhlorat u neškodljivi hlorid.[11] U tom se procesu oslobađaju kisik.[11] i generira se slobodni kisik (O2) .[11]
Postoji nekoliko oksianiona hlora u kojima može pretpostaviti oksidacijsko stanje −1, +1, +3, +5 ili +7 unutar odgovarajućih aniona Cl−, ClO−, ClO2– , ClO3sup>– ili ClO4sup>–, poznata uobičajeno i respektivno kao hlorid, hipoklorit, hlorit, hlorat i perhlorat. Oni su dio veće porodice drugih hlor-oksida.
| Oksidacijsko stanje | −1 | +1 | +3 | +5 | +7 |
|---|---|---|---|---|---|
| Imenovani anion | Hlorid | Hipohlorit | Hlorit | Hlorat | Perhlorat |
| Formula | Cl− | ClO− | ClO2− | ClO3− | ClO4− |
| Struktura |  |
 |
 |
 |
|
Perklorat zabrinjava zbog nesigurnosti u pogledu toksičnosti i zdravstvenih efekata na niskim nivoima vode za piće, utjecaja na ekosisteme i indirektnih puteva izloženosti za ljude uslijed nakupljanja u povrću. Perhlorat je topiv u vodi, izuzetno je mobilan u vodenim sistemima i može dugotrajno postojati u običnim podzemnim i površinskim vodama. Otkriveni perhlorat potječe od dezinfekcijskih sredstava, sredstava za izbjeljivanje, herbicida, a ponajviše iz pogonskih goriva raketa. Perhlorat je nusprodukt proizvodnje raketnog goriva i sredstava za vatromet.[2] Uklanjanje i oporavak perhloratnih spojeva u eksplozivima i raketnim gorivima uključuje ispiranje vodom visokog pritiska, što stvara vodeni amonij-perhlorat.
U 2004. ova hemikalija je pronađena u kravljem mlijeku u Kaliforniji, na prosječnoj razini od 1,3 dijelova na milijardu (ppb, ili µg/L), koja je mogla ući u krave ishranom usjevima koji su izloženi vodi koja sadrži perhlorate.[13]
Jedna studija iz 2005. da je u mlijeku žena bilo prosječno 10,5 µg/L perhlorata.[14]
Na nekim mjestima ne postoji jasan izvor perhlorata, a može se javiti prirodno. Prirodni perklorat na Zemlji prvi je put identificiran u naslagama nitrata pustinje Atacama u Čileu već 1880-ih[15] i dugo vremena smatran je jedinstvenim perhloratnim izvorom. Perhlorat iz historijske upotrebe čileanskog gnojiva na bazi nitrata (tzv. čilska šalitra") koje jsu SAD uvozile stotinama tona u ranom 19. stoljeću još uvijek se može naći u nekim izvorima podzemnih voda Sjedinjenih Država.[16] Nedavna poboljšanja analitičke osjetljivosti upotrebom tehnika zasnovanih na ionskoj hromatografiji, otkrila su raširenije prisustvo prirodnog perhlorata, posebno u podzemljima jugozapadnih SAD,[17] slanim evaporitima u Kaliforniji i Nevadi,[18] Pleistocene groundwater in New Mexico,[19] pa čak i na izuzetno udaljenim mjestima kao što je Antarktik.[20] Podaci iz ovih i drugih studija pokazuju da se prirodni perhlorat globalno taloži na Zemlji s naknadnim nakupljanjem i transportom reguliranim lokalnim hidrološkim uvjetima.
Uprkos važnosti onečišćenja okoliša, specifični izvori i procesi koji su uključeni u proizvodnju prirodnog perhlorata i dalje su slabo razumljivi. Laboratorijski eksperimenti zajedno sa izotopskim studijama[21] podrazumijevalo je da se perhlorat može proizvesti i oksidacijom vrsta hlora putevima koji uključuju ozon ili njegove fotohemijske proizvode.[22] Druge studije sugeriraju da se perhlorat može stvoriti i djelovanjem munje, oksidacijom hloridnih aerosola (npr. hlorida u mlaznicama morske soli),[23] i ultraljubičastom ili termičkom oksidacijom hlora (npr. rastvora za izbjeljivanje koji se koriste u bazenima) u vodi.[24][25][26]
Iako je perhlorat kao zagađivač okoliša obično povezan s skladištenjem, proizvodnjom i ispitivanjem čvrstih raketnih motora,[27] kontaminacija perhloratom usredotočena je na upotrebu gnojiva i njihvo ispuštanje perhlorata u podzemne vode. Gnojivo ostavlja anionske perhlorate da procure u podzemne vode i prijete vodosnabdijevanju mnogih regija, naprimjer, u SAD. Nađeno je da je jedan od glavnih izvora onečišćenja perkloratima upotrebom gnojiva iz gnojiva dobivenog iz čileanskog kalcij-karbonata, jer Čile ima bogat izvor prirodnih perhloratnih aniona.[28] Perhlorat u krutom gnojivu kretao se u rasponu od 0,7 do 2,0 mg/g−1, a varijacija je manja od faktora 3 i procjenjuje se da gnojiva s natrij-nitratom dobijena iz čileanske šalitre sadrže približno 0,5–2 mg/ g−1 iona perhlorata.[28] Neposredni ekološki učinak perhlorata nije dobro poznat; na njega mogu uticati mnogi faktori, uključujući kišu i navodnjavanje, razrjeđivanje, prirodno prigušenje, adsorpcija tla i bioraspoloživost.[28] Quantification of perchlorate concentrations in fertilizer components via ion chromatography revealed that in horticultural fertilizer components contained perchlorate ranging between 0.1 and 0.46%.[29] Koncentracija perhlorata bila je najviša u čileanskom nitratu i kretala se od 3,3 do 3,98%.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
