Хлорная кислота

Хлорная кислота HClO₄ является типичным представителем сильным минеральных кислородсодержащих кислот (неорганических) наряду с HNO₃, H₂SO₄ и H₃PO₄, однако, до сих пор считается достаточно экзотическим веществом.

HClO₄ – бесцветная жидкость с резким запахом. t_пл = –102°C, плотность близка к плотности H₂SO₄ d²⁰ = 1,77 г/см³. Температура кипения трудно определима, так как при кипении кислота разлагается.

В 100% HClO₄ имеет место равновесие

3HClO₄ Cl₂O₇ + HClO₄•H₂O

Структура хлорной кислоты – искажённый тетраэдр с вытянутой одной связью Cl–O. В жидком состоянии молекулы кислоты ассоциированы за счёт водородных связей, но эта связь наименее прочная из всех минеральных кислот.

Ангидрид хлорной кислоты – Cl₂O₇, единственный высший оксид среди галогенов, может быть получен при окислении хлора озоном:

Cl₂ + O₃ = ClO + ClO₂

ClO₂ + O₃ = ClO₃ + O₂

2ClO₃ = ClO₄ + ClO₂

ClO₄ + ClO₃ = Cl₂O₇

либо действием водоотнимающих агентов на хлорную кислоту:

2HClO₄ + P₂O₅ 2HPO₃ + Cl₂O₇

Cl₂O₇ – бесцветная, легко летучая жидкость с сильным удушающим запахом, t_пл = –90°C. Разлагается на элементы при 100°C:

Cl₂O₇ = Cl₂ + 3,5O₂

Медленно реагирует с водой с образованием хлорной кислоты и выделением большого количества тепла.

Структура:

Хлорная кислота образует 6 гидратов от HClO₄•0,75до HClO₄•4₂O. Из них моногидрат проявляет особые аномальные свойства. Его t_пл = 50°C на 100-130°C выше температуры плавления остальных гидратов. Это объясняется тем, что это – ионное соединение – перхлорат оксония H₃O⁺ClO₄^-.

С химической точки зрения хлорная кислота проявляет и окислительные, и кислые свойства. Является сильным окислителем, причём продукты восстановления – низкие окислы хлора, являются ещё более сильными окислителями, чем сама кислота. Ox-Red реакции с участием HClO₄ проходят до конца и необратимы:

2HClO₄ + S = H₂SO₄ + Cl₂ + O₂

Обменные реакции с участием HClO₄ идут с трудом.

Термическое разложение HClO₄ начинается при комнатной температуре и заметно ускоряется при повышении температуры до 100°C. При 100°C, если не произошло взрыва, начинает перегонка. Среди продуктов разложения можно обнаружить все окислы хлора, Cl₂, HCl и кислород, а также обязательно моногидрат. Брутто-реакция:

6HClO₄ = 2HClO₄•H₂O + 4ClO₂ + 3O₂