Il perclorato è un anione poliatomico con formula ClO4-, in cui il cloro ha un numero di ossidazione di +7. Questo anione è costituito da tre atomi di ossigeno legati al cloro con un doppio legame e un atomo di ossigeno legato tramite un legame semplice, che conferisce una struttura tetraedrica al perclorato.
Caratteristiche
Indice Articolo
Le soluzioni di perclorato di ammonio, che derivano da un acido forte e da una base debole come l’ammoniaca (NH3), sono invece acide.
Sintesi
Il perclorato può essere ottenuto tramite elettrolisi in due stadi. Nel primo stadio, avviene l’ossidazione del cloruro di sodio a clorato di sodio utilizzando un elettrodo di grafite, con la seguente semireazione all’anodo:4 Cl^- + 36 OH^- → 4 ClO3^- + 3 O2 + 18 H2O + 36 e^-
Nel secondo stadio, avviene l’ossidazione del clorato secondo la semireazione:
ClO3^- + H2O → ClO4^- + 2 H^+ + 2 e^-
Questi sono processi fondamentali per la sintesi del perclorato a partire da composti di cloro come il cloruro di sodio.
Potenziali Standard di Riduzione: Come Minimizzare la Formazione di Ossigeno
Il potenziale standard di riduzione di una semireazione è un importante parametro da considerare. Ad esempio, se il potenziale standard di riduzione è -1.19 V, molto vicino a quello dell’acqua che è di -1.23 V, è possibile minimizzare la formazione di O2 dovuta alla semireazione di ossidazione.
Per operare in tali condizioni, è necessario utilizzare un potenziale elevato che richiede l’impiego di un elettrodo di platino o di biossido di piombo.
Reattività dei Perclorati
Una caratteristica distintiva dei perclorati risiede nel loro notevole potere ossidante, dato che il cloro presente ha il numero di ossidazione più alto. Le soluzioni contenenti ioni perclorato, se fredde o diluite, non mostrano un elevato potere ossidante.
Gli ioni perclorato hanno la capacità di ossidare ioni metallici con numero di ossidazione +2, come ad esempio ferro, cromo, manganese e nichel, mentre il cloro si riduce a un numero di ossidazione -1. In ambiente basico si verifica la seguente reazione generale: ClO4- + 8 M2+ + 4 H2O → Cl- + 8 M3+ + 8 OH-.
In ambiente acido, invece, la reazione avviene secondo la seguente equazione: ClO4- + 8 M2+ + 8 H+ → Cl- + 8 M3+ + 4 H2O, dove M rappresenta un metallo generico.
Usi dei Perclorati
Il perclorato trova impiego in diversi settori, come ad esempio nei propellenti per razzi. In particolare, il composto costituito da perclorato di ammonio e alluminio è utilizzato come componente del combustibile solido per missili.
Viene impiegato anche per controllare l’elettricità statica negli imballaggi alimentari e nel trattamento dell’ipertiroidismo, grazie all’utilizzo del perclorato di potassio.
I diversi utilizzi includono fuochi d’artificio, esplosivi, razzi di segnalazione, detergenti al cloro, fertilizzanti e fiammiferi.
Impatto Ambientale
Il perclorato è considerato un contaminante rilasciato nell’ambiente in diverse situazioni, come l’uso dei fertilizzanti, la produzione, lo smaltimento e l’uso del perclorato di ammonio, e la degradazione dell’ipoclorito di sodio impiegato per disinfettare l’acqua.
L’Unione Europea ha recentemente aggiornato i limiti massimi di perclorato che possono essere presenti in alcuni alimenti, a causa del potenziale impatto ambientale e dei possibili rischi per la salute.
In conclusione, nonostante i numerosi utilizzi dei perclorati, è importante considerare attentamente le loro implicazioni ambientali e sulla salute, adottando misure per minimizzare il rischio di contaminazione ambientale e alimentare.
