Ácido perclórico

1.Definição Geral

Ácido perclórico, composto químico de fórmula HClO₄, é um oxiácido do cloro e é um líquido oleoso incolor solúvel em água de odor pungente, sendo o oxiácido do cloro no estado de oxidação + 7.

2.Sinônimos, Nomenclatura, Classificações

É classificado com o Número CAS .

3.Estrutura e Composição Química da Substância Pura

Modelo espacial da molécula de ácido perclórico

Modelo "bola e varetas" da molécula de ácido perclórico.

Distâncias e ângulos da molécula de ácido perclórico.

Distribuição das ligações

Distribuição dos elétrons

4.Propriedades Físicas

Com água forma um azeótropo que ebule a 203°C no qual está presente em uma concentração de 28,4%. Nesta forma o ácido é estável indefinidamente.

4.1.Formas disponíveis

4.2.Aparência

4.3.Propriedades dos Estados

4.4.Propriedades termoquímicas

4.5.Polaridade e condutividade

5.Propriedades químicas

A concentrações aquosas maiores que 70% tem-se lentamente a formação de anidrido perclórico, composto de fórmula Cl₂O₇, que conduz a risco de explosão pela reação:

3 HClO₄ → [H₃O]⁺ + [ClO₄]⁻ + Cl₂O₇

5.1.Comportamento quanto a água

Como em solução aquosa de concentração superior a 72% tende facilmente a explodir dificilmente é obtível puro e ápresenta-se normalmente em solução aquosa concentrada de no máximo 70%. Nestas condições o ácido perclórico está presente como monohidrato, dissociando-se da seguinte forma:

HClO₄ • H₂O → [H₃O]⁺ + [ClO₄]⁻

Suas soluções são higroscópicas, e não sendo isoladas do contato da umidade do ar, as soluções se diluirão por absorver água deste.

É um ácido forte comparável em força ao ácido sulfúrico ou ácido nítrico. É considerado um superácido mas não o mais forte ácido de Brønsted-Lowry (o qual é o ácido fluoroantimônico, HFSbF₅). Seu pK_a é −10.[1]

5.2.Corrosividade

5.3.Reações Químicas

5.3.1.Reação com a água e desidratações

5.3.2.Reações com metais

Reage com a maioria dos metais produzindo hidrogênio e o respectivo cloreto do metal.

Fe(s) + 2 HCl → FeCl2 + H2(g) ↑

Al(s) + 3 HCl → AlCl3 + 3/2H2(g) ↑

5.3.3.Como solvente

5.3.4.Outras reações

6.Aplicações

Os sais do ácido perclórico são oxidantes poderosos que frequentemente são usados em composições explosivas, incluindo propelentes de foguetes, tal como o perclorato de amônio. Percloratos tendem a ser menos reativos que suas contra-partes, os cloratos, os quais os quais tem sido menos usados em pirotecnia devido a razões de segurança.

Percloratos são venenosos para plantas e por isso são usados como herbicidas, preferencialmente aos cloratos.

É utilizado em análise de cinzas produzidas a partir de materiais combustíveis pelo seu alto poder oxidante^[2]

É empregado também na análise de óxidos de ferro em fluorita^[3]

Em química analítica, em titulações em solventes não aquosos, especialmente em solução em ácido acético o ácido perclórico é usado em titulação de aminas. Na adição o ácido perclórico é convertido com ácido acético concentrado, produzindo ácido acético protonado, um íon onium:

HClO₄ ⇌ H⁺ + ClO₄^-

CH₃COOH + H⁺ ⇌ CH₃COOH₂⁺ (íon onium)

Uma solução 0.100 molar em ácido acético glacial é usada como um reagente analítico. Titulação de base fraca é feita facilmente se o meio usual, a água, é substituida por ácido acético glacial. O ácido acético glacial é muito uma base muito mais fraca que a água, então a base que está sendo titulada comporta-se como mais forte. Em contra partida, a força do ácido é reduzida. Isto mostra a diferença de forças entre ácidos fortes.

Exemplo deste tipo de titulação são as dosagens do anfepramona, do femproporex, do diazepam, do bromazepam, do aciclovir, do etiladrianol, da cisaprida^[4], entre outras substâncias.

Método de preparo de solução de ácido perclórico 0,1N

Para um balão volumétrico de 1000 mL transferir quantitativamente 8,5 mL de ácido perclórico P.A. 70% e adicionar, sob agitação constante, 300 mL de ácido acético glacial. Adicinar 20 mL de anidrido acético e completar o volume com ácido acético glacial. Transferir para frasco escuro (vidro âmbar) e deixar em repouso por pelo menos 24 horas.

Padronizar a solução de ácido perclórico assim obtida com biftalato de potássio igualmente dissolvido em ácido acético glacial, usando o violeta cristal como indicador^[4].

Aplicações em análises clínicas

É utilizado em precipitação seletiva de mucoproteínas conjuntamente com ácido fosfotúngstico e dosadas com o reagente de Folin-Ciocalteau através do seu conteúdo em tirosina em solução 750 mmol/L^[5].

6.5.Outras aplicações

7.Apresentações comerciais e usuais e seus fins

Em concentração superior a 72% tende facilmente a explodir: é por este motivo que dificilmente é obtível puro e é portanto comercializado na forma de solução aquosa concentrada no máximo a 70%.

É disponível comercialmente na diluição azeotrópica de 28,4% com a a água.

7.1.Concentração

7.2.Pureza

7.3.Ácido Clorídrico Fumegante

8.Segurança

Ácido perclórico anidro e monohidratado podem explodir, e lentamente se decompõem a temperatura normal. De acordo com "Handbook of Laboratory Safety" da CRC, o ácido perclórico é extremamente perigoso.

A solução concentrada de ácido perclórico libera vapores muito corrosivos, tanto para a pele e olhos e deve ser manuseado com extremo cuidado, sempre realizada com o uso de óculos de proteção e luvas de borracha, de preferência em capela. Ele pode causar ignição ou explodir em contato com roupas ou madeira.

No trabalho com soluções de 70% ou mais requer uma proteção de face, avental e procedimentos de manipulação especiais identificados^[6].

Existe uma incompatibilidade entre cerâmicas anti-ácidas, empregadas na construção de capelas laboratoriais e o ácido perclórico, assim como com o ácido fluorídrico^[7].

9.Questões ambientais

10.Produção

10.1.Preparação laboratorial

O ácido diluido pode ser preparado por destilação de uma solução de perclorato em ácido sulfúrico concentrado.

NaClO₄ + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HClO₄

Em um método similar, perclorato de bário reage com ácido sulfúrico diluido para precipitar sulfato de bário, deixando somente ácido perclórico em solução.

Ba(ClO₄)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ _(prec.) + 2HClO₄

10.2.Produção industrial

Pode ser produzido também por misturar ácido nítrico com perclorato de amônio. A reação dá óxido nitroso e ácido perclórico devido a uma reação envolvendo o íon amônio.

É sintetizado, assim como consequentemente os percloratos, por oxidação eletroquímica dos íons clorato em um ambiente ácido por adição de ácido sulfúrico às suas células.

Sua fórmula pode ser deduzida, e igualmente pode ser produzido, também, pelo seguinte processo direto, a partir de gases e vapor d'água:

1.- Formação do óxido ácido:

1.a.- Formulação: Cl₂+O₂ → Cl⁺⁷ O^-2

1.b.- Mudança de valências ou estado de oxidação:

Cl₂+O₂ → Cl⁺⁷₂ O^-2₇

como o oxigênio fica com valor impar devem ser igualados os valores de ambos lados:

2 Cl₂ + 7 O₂ → 2 Cl⁺⁷₂O^-2₇

1.c.- Resultado: Cl₂O₇

2.- Formação do ácido:

2.a.- Formulação: Cl₂O₇ + H₂O →

2.b.- Formação do ácido: Cl₂O₇ + H₂O → H₂Cl₂O₈.

como a atomicidade é múltipla de 2 (neste caso), se divide por dois, obtendo este resultado: