Nadchloran sodu: wzór, informacje ogólne, właściwości chemiczne

Nadchloran sodu jest bezbarwną i bezwonną, krystaliczną substancją. Jest higroskopijny i tworzy kilka krystalicznych hydratów. Z chemicznego punktu widzenia jest to sól sodowa kwasu nadchlorowego. Nie jest łatwopalny, ale ma działanie toksyczne. Wzór chemiczny nadchloranu sodu to NaClO ₄ .

Pierwsze

Opisaną substancję można uzyskać zarówno chemicznie, jak i elektrochemicznie. W pierwszym przypadku zwykle stosuje się zwykłą reakcję wymiany między kwasem nadchlorowym i wodorotlenkiem lub węglanem sodu. Możliwy jest również termiczny rozkład chloranu sodu. W temperaturze 400-600 ° C tworzy nadchloran i chlorek sodu. Ale ta metoda jest dość niebezpieczna, ponieważ istnieje ryzyko wybuchu podczas reakcji.

Teoretycznie możliwe jest chemiczne utlenianie chloranu sodu. Najskuteczniejszym środkiem utleniającym w tym przypadku będzie tlenek ołowiu (IV) w kwaśnym środowisku. Zwykle do mieszaniny reakcyjnej dodaje się kwas nadchlorowy.

Najczęściej w branży stosuje się metodę elektrochemiczną. Daje czystszy produkt i generalnie bardziej skuteczny. Zastosowanym surowcem jest ten sam chloran sodu, który po utlenieniu na anodzie platynowej wytwarza nadchloran. Aby uczynić proces bardziej ekonomicznym, chloran sodu produkowany jest na tańszych elektrodach grafitowych. Istnieje również obiecujący sposób wytwarzania nadchloranu sodu w jednym etapie. Jako anoda stosuje się nadtlenek ołowiu.

Mechanizmy elektrochemiczne

Mechanizm utleniania chloranu do nadchloranu nie jest jeszcze w pełni poznany, istnieją jedynie przypuszczenia na jego temat. Badania są w toku.

Najbardziej rozsądny jest wariant oparty na założeniu odbicia elektronowego na anodzie jonu chloranowego (ClO ₃ ^- ), w wyniku czego powstaje rodnik ClO3. On z kolei wchodzi w interakcję z wodą i tworzy nadchloran.

Założenie to wyraża się w wielu renomowanych pracach naukowych. Potwierdzają to również wyniki badań nad utlenianiem chloranów do nadchloranów w wodnych roztworach znakowanych izotopami ciężkiego tlenu ¹⁸ O. Stwierdzono, że ¹⁸ O jest zawarty najpierw w chloranie, a dopiero potem w procesie utleniania staje się częścią jonu nadchloranu. Należy jednak pamiętać, że zmiana materiału anody (na przykład z platyny na grafit) może również zmienić mechanizm reakcji.

Drugim wariantem procesu jest utlenianie jonów chloranowych za pomocą tlenu, który powstaje, gdy elektron uwalnia jon wodorotlenowy.

Według tego wariantu szybkość reakcji zależy bezpośrednio od stężenia chloranu w elektrolicie, tj. Przy spadku jego stężenia, szybkość powinna wzrastać.

Istnieje również opcja oparta na równoczesnym uwalnianiu elektronów przez jon chloranowy i jon wodorotlenowy. Otrzymane rodniki są wysoce aktywne i są utleniane przez tlen, który jest uwalniany z OH ^- .

Właściwości fizyczne

Nadchloran sodu jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie. Jego rozpuszczalność jest znacznie silniejsza niż innych nadchloranów. Z tego powodu podczas wytwarzania nadchloranu najpierw wytwarza się nadchloran sodu, a następnie, jeśli to konieczne, przenosi się do innych soli kwasu nadchlorowego. Jest także dobrze rozpuszczalny w ciekłym amoniaku, acetonie, nadtlenku wodoru, etanolu i glikolu etylenowym.

Jak wspomniano powyżej, jest on higroskopijny, a po hydrolizie nadchloran sodu tworzy krystaliczne hydraty (mono- i dihydraty). Może również tworzyć solwaty z innymi związkami. W temperaturze 482 ° C topi się z rozkładem do chlorku sodu i tlenu. Przy stosowaniu dodatków nadtlenku sodu, tlenku manganu (IV), tlenku kobaltu (II, III), temperatura rozkładu spada do 150-200 ° C.

Właściwości chemiczne

Sól sodowa kwasu nadchlorowego jest bardzo silnym utleniaczem, do tego stopnia, że ​​utlenia wiele substancji organicznych do dwutlenku węgla i wody.

Jon nadchloranowy można wykryć w reakcji z solami amonowymi. Podczas kalcynowania mieszaniny reakcja przebiega:

3NaClO4 + 8NH 4NO ₃ → 3KCI + 4N2 + 8HNO3 + 12H2O.

Inną metodą wykrywania jest reakcja wymiany z potasem. Nadchloran potasu jest znacznie mniej rozpuszczalny w wodzie, więc wytrąca się.

NaClO ₄ + KCI → KClO ₄ ↓ + NaCl.

Z innymi nadchloranami mogą tworzyć związki złożone: Na ₂ [Al (ClO ₄ ) ₅ ], Na [Zn (ClO ₄ ) ₃ ], Na [Cd ₂ (ClO ₄ ) ₅ ].

Aplikacja

Ze względu na powstawanie krystalicznych hydratów stosowanie nadchloranu sodu jest niezwykle trudne. Zasadniczo jest on stosowany jako herbicyd, chociaż ostatnio mniej. Niemal cały nadchloran sodu przekształca się w inne nadchlorany (na przykład potas lub amon) lub kwas nadchlorowy i jest stosowany w syntezie wielu innych związków ze względu na silne właściwości utleniające. Można go również stosować w chemii analitycznej do oznaczania i wytrącania kationów potasowych, rubidowych i cezowych, zarówno z roztworów wodnych, jak i alkoholowych.

Rozkład termiczny wszystkich nadchloranów wytwarza tlen. Z tego powodu sól może być wykorzystywana jako źródło tlenu w silnikach rakietowych. Niektóre nadchlorany można stosować w materiałach wybuchowych. Nadchloran potasu stosuje się w medycynie do leczenia nadczynności tarczycy. Choroba ta jest spowodowana zwiększoną funkcją tarczycy, a każdy nadchloran ma właściwość zmniejszania aktywności tego gruczołu, co jest konieczne, aby doprowadzić organizm do normy.

Niebezpieczeństwo

Nadchloran sodu jest niepalny, ale w kontakcie z innymi substancjami może spowodować pożar lub wybuch. W ogniu może wydzielać toksyczne gazy lub opary (chlor lub chlorotlenki). Hartowanie można wykonać za pomocą wody.

Nadchloran sodu w temperaturze pokojowej praktycznie nie odparowuje, ale po rozpyleniu może dostać się do organizmu. W przypadku wdychania występuje kaszel, podrażnienie błon śluzowych. W kontakcie ze skórą pojawia się zaczerwienienie. Jako pierwszą pomoc zaleca się przemywanie miejsc dużą ilością wody i mydła, a także pozbycie się zanieczyszczonej odzieży. Przy długotrwałej ekspozycji na ciało, wchodzi do krwiobiegu i prowadzi do tworzenia methemoglobiny.

Kiedy zwierzętom (w szczególności gryzoniom) podawano 0,1 g nadchloranu sodu, ich pobudliwość odruchowa wzrosła, pojawiły się drgawki i tężec. Po podaniu 0,22 g szczury umarły po 10 godzinach. Wraz z wprowadzeniem tej samej dawki gołębi, mieli tylko łagodne objawy zatrucia, ale po 18 godzinach zmarli. Sugeruje to, że podawanie nadchloranu sodu rozwija się bardzo powoli.