Перхлорат аммония

Перхлора́т аммо́ния — химическое соединение NH₄ClO₄. Аммониевая соль хлорной кислоты.

Перхлорат аммония
Общие
Хим. формула	NH4ClO4
Физические свойства
Молярная масса	117.4894 г/моль
Термические свойства
Температура
• сублимации	с разложением +200 °C
Классификация
Рег. номер CAS	7790-98-9
PubChem	24639
Рег. номер EINECS	232-235-1
SMILES	[NH4+].[O-]Cl(=O)(=O)=O
InChI	InChI=1S/ClHO4.H3N/c2-1(3,4)5;/h(H,2,3,4,5);1H3 HHEFNVCDPLQQTP-UHFFFAOYSA-N
RTECS	SC7520000
Номер ООН	1442
ChemSpider	23041
Безопасность
NFPA 704	1 2 2 OX
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

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:

${\displaystyle {\ce {4NH4ClO4 -> 2Cl2 ^ + 3O2 ^ + 8H2O ^ + 2N2O ^}}}$

При температуре выше 300 °C разложение протекает так^[1][2]:

${\displaystyle {\ce {2NH4ClO4 -> Cl2 ^ + O2 ^ + 4H2O ^ + 2NO ^}}}$

Получение

В лабораторных условиях получают из хлорной кислоты и гидрокарбоната аммония:

${\displaystyle {\ce {HClO4 + NH4HCO3 -> NH4ClO4 + CO2 + H2O}}}$.

В промышленности получают обменной реакцией между перхлоратом натрия ${\displaystyle {\ce {NaClO4}}}$ и растворимой солью аммония, например, хлорида аммония ${\displaystyle {\ce {NH4Cl}}}$ или сульфата аммония ${\displaystyle {\ce {(NH4)2SO4}}}$ или карбоната аммония ${\displaystyle {\ce {(NH4)2CO3}}}$:

${\displaystyle {\ce {NaClO4 + NH4Cl -> NH4ClO4 + NaCl}}}$.

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

1. Разложение неорганических окислителей  (неопр.). studme.org. Дата обращения: 2 марта 2017. Архивировано 24 марта 2017 года.
2. Аммония перхлорат  (неопр.). Химическая энциклопедия. Дата обращения: 3 марта 2017. Архивировано 4 января 2018 года.
3. Рекордная самодельная ракета сняла свой полет на видео — Популярная механика  (неопр.). Дата обращения: 7 марта 2015. Архивировано 12 марта 2015 года.
4. 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
5. Unfallbericht der Henderson-Katastrophe Архивная копия от 22 января 2021 на Wayback Machine (PDF, englisch; 1,62 MB)