Perclorato di ammonio

Il perclorato di ammonio NH4ClO4 è un sale inorganico in cui il cloro presenta il suo massimo numero di ossidazione +7

nh4clo4

Si presenta come un solido bianco e cristallino solubile in acqua, in alcol e in acetone ma scarsamente solubile nella gran parte dei solventi organici.

A livello industriale il perclorato di potassio viene ottenuto per via elettrolitica in due stadi:

  • nel primo stadio avviene l’ossidazione del cloruro di sodio in clorato di sodio secondo la semireazione:

4 Cl + 36 OH → 4 ClO3 + 18 H2O + 3 O2 + 36 e

Il tipo di elettrodo usato quale anodo per questa reazione è la grafite, la magnetite o un elettrodo rivestito di biossido di titanio o ossido di piombo.

  • nel secondo stadio avviene l’ossidazione del clorato secondo la semireazione:

ClO3 + H2O  → ClO4 + 2 H+ + 2 e

Il potenziale di questa semireazione è pari a 1.19 V che è prossimo a quello relativo all’ossidazione dell’acqua che è pari a 1.23 V. Per minimizzare la produzione di ossigeno la cella deve operare ad alto potenziale in presenza di elettrodi come platino o ossido di piombo.

Il perclorato può essere ottenuto dalla decomposizione termica del clorato secondo la reazione di disproporzione:

4 ClO3  →3 ClO4 + Cl

Il perclorato può inoltre essere ottenuto fondendo clorato di potassio e perossido di bario secondo la reazione:

KClO3 + BaO2 → KClO4 + BaO

Per ottenere il perclorato di ammonio si possono sfruttare reazioni di doppio scambio come, ad esempio la reazione tra cloruro di ammonio e perclorato di sodio:

NH4Cl + NaClO4 → NH4ClO4 + NaCl

Al posto del cloruro di ammonio si può usare ammoniaca e acido cloridrico:

NH3 + HCl + NaClO4 → NH4ClO4 + NaCl

Il perclorato di ammonio viene usato nella preparazione di miscele esplosive e trova impiego come ossidante in miscele combustibili solide usate per razzi.

Come la maggior parte dei sali di ammonio, il perclorato di ammonio dà luogo a una decomposizione termica prima che avvenga la fusione secondo la reazione. Tuttavia i prodotti della reazione di decomposizione e la loro quantità sono influenzati dalla temperatura: alla temperatura di circa 200°C vicina alla temperatura di fusione avviene la reazione:

4 NH4ClO4 → 2 N2O + 8 H2O + 2 Cl2 + 3 O2

Oltre i 350°C la reazione diventa esplosiva e i principali prodotti sono:

2 NH4ClO4 → 2 NO + 4 H2O + Cl2 +  O2

Nello  Space Shuttle Discovery è stato usato un propellente composito costituito da perclorato di ammonio e alluminio. La reazione che avviene e permette alla navicella di avere una spinta verso l’alto sufficiente è:

10 Al + 6 NH4ClO4 → 4 Al2O3 + 2 AlCl3 + 12 H2O +3 N2

La chimica quindi manda in orbita lo shuttle…

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Author: Chimicamo

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