Il persolfato di ammonio o perossidisolfato di ammonio è un sale che ha formula (NH4)2S2O8 derivante formalmente dall’acido perossidisolforico H2S2O8 per sostituzione dei due atomi di idrogeno con altrettanti gruppi ammonio.
Il persolfato di ammonio, derivando da un acido forte e da una base debole, dà idrolisi acida e può essere neutralizzato dalle basi.
Il perossidisolfato o persolfato è l’anione poliatomico, base coniugata dell’acido perossidisolforico ed ha formula S2O82-.
Nella struttura è presente un legame perossidico a ponte tra i due atomi di zolfo che presentano quindi rispettivamente numero di ossidazione +6 che è lo stesso numero di ossidazione che presenta lo zolfo nell’acido solforico. Lo ione ammonio, a struttura tetraedrica, è il catione poliatomico, acido coniugato dell’ammoniaca ed ha formula NH4+.
Il persolfato di ammonio si presenta sotto forma di polvere cristallina bianca con una solubilità in acqua di 58.2 g/100 mL a 0 ℃
Il persolfato di ammonio è solubile in acqua con la quale reagisce secondo la reazione:
2 (NH4)2S2O8 + 2 H2O → 2 (NH4)2SO4 + H2SO4 + O2
Proprietà ossidanti del persolfato di ammonio
Il persolfato è tra i più energici ossidanti e il potenziale normale di riduzione relativo alla semireazione:
S2O82-+ 2 e– → 2 SO42-
è pari a 2.0 V, valore superiore a quello dell’acqua ossigenata che è di 1.76 V e del permanganato che è pari a 1.51 V. Tuttavia, il persolfato di ammonio ha una cinetica di reazione molto lenta con la maggior parte dei composti organici e quindi non può essere utilizzato come ossidante senza un attivatore esterno.
Si noti che i due atomi di ossigeno del legame perossidico passano da numero di ossidazione -1 a -2.
Questo elevato potenziale di riduzione rende il persolfato un agente ideale nell’ossidazione chimica in situ e quindi usato per la bonifica del suolo e delle acque sotterranee. Oltre all’ossidazione diretta i persolfati possono formare radicali che, a causa della loro reattività, tendono rapidamente ad ossidare altri composti.
Per queste sue caratteristiche il persolfato di ammonio può essere utilizzato come iniziatore nelle reazioni di polimerizzazione e, in particolare della polimerizzazione in emulsione del cloruro di vinile e utilizzato, unitamente alla tetrametiletilendiammina per la formazione di gel di poliacrilammide.
Sintesi
La sintesi del persolfato di ammonio avviene secondo il metodo indicato dal chimico scozzese Hugh Marshall nel 1891 mediante elettrolisi di una soluzione concentrata fredda di solfato di ammonio (NH4)2SO4 o bisolfato di ammonio (NH4)HSO4 in acido solforico utilizzando elettrodi di platino.
Tuttavia recenti studi indicano che il persolfato può anche essere ottenuto dall’ossidazione di soluzioni acquose di solfato o acido solforico utilizzando elettrodi di diamante drogato con boro. Il primo meccanismo proposto prevede l’ossidazione diretta del solfato secondo la semireazione:
2 SO42-→ S2O82-+ 2 e–
Un secondo modello prevede un processo di ossidazione indiretta in soluzioni acquose di solfato o acido solforico in cui sull’elettrodo si formano radicali OH· : H2O → OH· + H+ + 1 e–
I radicali reagiscono con SO42- e HSO4– per dare [SO4]– · . Due radicali [SO4]– · si legano tra loro per dare S2O82-
Usi
Il persolfato di ammonio è approvato per l’uso dalla Food and Drug Administration (FDA) come additivo alimentare multiuso in concentrazioni inferiori allo 0,075%. Sebbene sia stato approvato per questo uso negli Stati Uniti, è attualmente vietato nell’Unione Europea, in Australia e in Nuova Zelanda per le possibili reazioni allergiche.
Negli alimenti e, in particolare nei prodotti da forno, agisce come conservante. È inoltre utilizzato come agente sbiancante della farina. È utilizzato nei prodotti per parrucchieri come potenziatore per decoloranti per capelli e come ossidante nelle tinture per capelli.
Per il suo potere ossidante viene utilizzato per incidere il rame sui circuiti stampati come alternativa alla soluzione di cloruro ferrico. Nei processi chimici è utilizzato, oltre che per le sue proprietà ossidanti, come iniziatore radicalico nelle reazioni di polimerizzazione come quella dell’acido poliacrilico e della poliacrilammide.