Perclorato di ammonio

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

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…