A perklorát perklorátiont (), a perklórsav konjugált bázisát tartalmazó vegyület (só). A kation lehet fémion, kvaterner ammóniumion vagy más ion, például .
A perklorát jelenthet ezenkívül perklórsavésztereket (kovalens perklorát). Ezek a perklórsav alkil- vagy arilészterei. Itt az oxigén és a szerves csoport kötése kovalens.
A legtöbb ionos perklorátban a kation gyengén koordinál. Számos sót pirotechnikai eszközökben használnak oxidánsként és élelmiszer-csomagolásban a statikus elektromosság kontrollálására. Ezenkívül használják rakéta-hajtóanyagként, trágyaként és a papír- és textiliparban fehérítőként.
Az étel és a víz perklorátszennyezése az egészségre káros és elsősorban a pajzsmirigyet érinti.
Az ionos perklorátok általában színtelen, vízoldékony szilárd anyagok. A perklorátion a vízben való oldódáskor keletkezik disszociáció során. Sok perklorát oldódik a vízen kívül más oldószerben is. 4 perkloráttartalmú vegyület van forgalomban, az , a , a és a .
Előállítás A perklorátsókat általában elektrolízissel állítják elő a megfelelő klorátok vizes oldatai oxidációjával. Ezt gyakran használják a rakéta-hajtóanyag előállítására. A perklorátok ezenkívül előállíthatók perklórsav bázisokkal, például ammónium- vagy nátrium-hidroxiddal való reakciójával. Az ammónium-perklorát szintén előállítható elektrokémiai folyamattal és magas értékű.
A perklorátészterek nukleofil katalizátor jelenlétében állíthatók elő perklorátsó nukleofil szubsztitúciójával alkilezőszerre. Fordítva innen: Uspekhi Khimii, 57. évfolyam (1988) p. 1815–1839.
Használat A perklorátokat leginkább rakéták, tűzijátékok és villanó eszközök oxidánsaiként használják. Különösen értékes az ammónium-perklorát-kompozit hajtóanyag szilárd rakéta-hajtóanyag részeként. Hasonlóan, de kevésbé alkalmazzák pirotechnikai eszközökben, bizonyos lövedékekben és gyufákban. A perklorátok az élelmiszer-csomagolásokban lévő statikus elektromosság kontrollálására használhatók. A csomagolásokra fújva meggátolja a statikus töltéssel rendelkező élelmiszerek műanyagra, papírra vagy kartonra való ragadását. Kis mértékben használatos a lítium-perklorát, mely exoterm bomlással termel oxigént űrhajók, tengeralattjárók és más, megbízható oxigéntartalékot igénylő helyzetek kémiai oxigéngenerátoraihoz. A kálium-perklorátot korábban a Graves-kór kezelésére használták. A jódtartalmú pajzsmirigyhormonok termelését gátolja. Kémiai tulajdonságok A perklorátion reagál legkevésbé a klóroxoanionok közül. Benne a klór oxidációs száma a legmagasabb. Elektródpotenciáljaik alapján a perklorát közülük a leggyengébb oxidálószer vízben.
IonSavas reakcióE° (V) Semleges/lúgos reakció E° (V)Hipoklorit2 H+ + 2 HOCl + 2 e- -> Cl2(g) + H2O1,63ClO- + H2O + 2 e- -> Cl- + 2 OH-0,89Klorit6 H+ + 2 HOClO + 6 e- -> Cl2(g) + 4 H2O1,64OClO- + 2 H2O + 4 e- -> Cl- + 4 OH-0,78 Klorát12 H+ + 2 ClO3- + 10 e- -> Cl2(g) + 6 H2O1,47ClO3- + 3 H2O + 6 e- ->Cl- + 6 OH-0,63Perklorát16 H+ +2 ClO4- + 14 e- -> Cl2(g) + 4 H2O1,42ClO4- + 4 H2O + 8 e- -> Cl- + 8 OH-0,56 Ezek alapján a perklorát és a klorát savas körülmények közt erősebb oxidlószerek, mint lúgos körülmények közt.
A reakcióhők gázfázisú mérései (ez lehetővé teszi számítását) a trendnek megfelelnek – a a legendotermebb (), a a legkevésbé endoterm ().Wagman, D. D.; Evans, W. H.; Parker, V. P.; Schumm, R. H.; Halow, I.; Bailey, S. M.; Churney, K. L.; Nuttall, R. L. J. Phys. Chem. Ref. Data Vol. 11(2); 1982, American Chemical Society and the American Institute of Physics.
Oldatban a Ru(II) a -ot -tá, a V(II), a V(III), a Mo(III), a Cr(II) és a Ti(III) -dá tudja redukálni.Edward T. Urbansky. Perchlorate Chemistry: Implications for Analysis and Remediation , 1998 Biológia Több mint 40, filogenetikailag és metabolizmusukban eltérő, perklorátredukcióra képes élőlényt mutattak ki 1996-tól. Ezek többségében a Pseudomonadota tagjai, de a Bacillota néhány faja, a Moorella perchloratireducens és a Sporomusa sp., valamint az archeák közül az Archaeoglobus fulgidus is ide tartoznak. Az A. fulgidus kivételével minden ismert perklorátbontó faj a perklorát-reduktázt és a klorit-dizmutázt használja, melyek a perklorátot kloriddá redukálják szabad oxigén () keletkezésével. A természetben A Földön A perklorátot villámok hozzák létre klorid jelenlétében. Kimutatható floridai és lubbocki eső- és hómintákban.Kathleen Sellers, Katherine Weeks, William R. Alsop, Stephen R. Clough, Marilyn Hoyt, Barbara Pugh, Joseph Robb. Perchlorate: Environmental Problems and Solutions, 2007, p 9. Taylor & Francis Group, LLC. Ezenkívül marsi eredetű talajban is jelen van.
A természetes perklorát legnagyobb gyakorisággal az észak-chilei Atacama-sivatagban nátrium-nitráttal együtt fordul elő. Ezeket nagy mennyiségben bányászták nitrátalapú trágyákhoz. A chilei nitrát mintegy , az Amerikai Egyesült Államokba 1909–1997 közt importált perklorát forrása. A talajvíz, a jég és a viszonylag háborítatlan sivatagok felmérései alapján a Földön – természetes perklorát van. A Marson 2009-ben 0,6 tömegszázalék perklorátot észleltek a marsi talajban. A Phoenix landolási helyén ez mintegy 60% , 40% volt. E sók fagyállóként működve jelentősen csökkentik a víz olvadáspontját. A mai Mars hőmérsékleti és nyomáskörülményei alapján a perklorátoldat nyáron mindennap néhány óráig folyékony maradhat.
A földi perklorátkontaminációt több bizonyíték is cáfolta. A Phoenix ultratiszta hidrazint és ammónium-perklorátból és ammónium-nitrátból álló hajtóanyagot használt, így a 3 talajmintában lévő nitrát a marsi talajra jellemző mennyiségben volt jelen. A perklorát a marsi talajban 0,5–1% közti koncentrációban sok helyütt van jelen. Ezért fontos oxigénforrás lehet, de súlyos kémiai veszély is.
2006-ban a perklorátképződés egy lehetséges mechanizmusát fedezték fel, mely a Phoenix landolási helyén lévő perklorát felfedezésében különösen releváns. Kimutatták, hogy a magas kloridtartalmú talajok titán-dioxid és ultraibolya fény jelenlétében perkloráttá alakulnak. Ezt magas kloridtartalmú halál-völgyi talajokban laboratóriumban igazolták.Miller, Glen. "Photooxidation of chloride to perchlorate in the presence of desert soils and titanium dioxide ". American Chemical Society. March 29, 2006 További kísérletekben kimutatták, hogy a perklorátképződés a széles tiltott sávú félvezető oxidokkal is összefügg. 2014-ben kimutatták, hogy a perklorát és klorát előállítható marsi körülmények közt UV-fénnyel NaCl és szilikát felhasználásával.
A további 2012–2013-as perklorát- és klorátészlelések a marsi EETA79001 meteoritban és a Curiosity által alátámasztják, hogy a perklorát az egész Marson jelen van.Adam Mann. "Look What We Found on Mars – Curiosity Rover Serves Up Awesome Science". Slate (magazine). 26 September 2013. Mivel koncentrációi ott a 0,5%-ot is elérhetik, túllépve a toxikus szintet, a marsi perklorát az ember és a mikroorganizmusok megjelenését megnehezítheti.Mars covered in toxic chemicals that can wipe out living organisms, tests reveal. Ian Sample, The Guardian. 6 July 2017. Ugyanakkor megfelelő oxigénforrást biztosíthat.
2015. szeptember 28-án a NASA bejelentette, hogy a Mars Reconnaissance Orbiteren a Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) 4 különböző ismétlődő meredekségű vonalakkal rendelkező hely spektrometriai elemzései bizonyítékot mutattak ki hidratált sókra. A spektrometriai elemzéseknek legmegfelelőbb vegyületeknek a magnézium- és nátrium-perklorát és a magnézium-klorát bizonyultak. Ez alátámasztja a feltételezést, hogy e vonalak a marsi víz jelenkori aktivitásának eredményei. Környezeti kontamináció A perklorátok az ivóvízben jelenlévő kis mennyiség toxicitása és egészségi hatásai, ökoszisztémákra való hatásaik és a növényekben való felhalmozódásuk miatti közvetett kitettség körüli bizonytalanságok miatt aggodalmak okai. Vízoldékonyak, vizes rendszerekben különösen gyorsan elterjednek, és évtizedekig fennmaradnak az átlagos talaj- és felszíni vizekben. Ipari eredet A perklorátokat leggyakrabban rakéta-hajtóanyagként használják, de megtalálhatók fertőtlenítőkben, fehérítőkben és herbicidekben. A perklorát emellett a rakéta-hajtóanyagok és a tűzijátékok termelésének mellékterméke. A tűzijátékok emellett a tavi perklorát forrásai. E vegyületek eltávolításának és visszaszerzésének módszerei közé tartozik a magas nyomású vizes kimosás, mely vízoldékony ammónium-perklorátot hoz létre. Amerikai ivóvízben A kaliforniai regionális vízminőség-ellenőrző igazgatóság és a Santa Clara-völgyi vízi kerület 2000-től egy 1200 kutat érintő kútellenőrzési programban működtek együtt. Nagy ioncserélő egységek működnek 3 víztisztító rendszerben, melyek része 7 városi kút perklorátkimutató rendszerekkel. A potenciális felelősök, az Olin Corporation és a Standard Fuse Incorporated palackozott vizet kezdtek adni mintegy 800, magánkúttal rendelkező háztartásnak a tesztelés kezdetétől, és a regionális vízminőség-ellenőrző igazgatóság ellenőrizte a tisztítási erőfeszítéseket.
A kaliforniai perklorát forrása jelentős részben 2, a nevadai Las Vegas-völgyben működő gyártó, ahol ipari felhasználásra gyártottak perklorátot. Ez a nevadai Mead-tóba és a Coloradóba való perklorát-felszabaduláshoz vezetett, mely ezután Nevada, Kalifornia és Arizona részeit érintette, ahol az innen származó vizet fogyasztásra, öntözésre és szabadidős tevékenységekre használta ez államok népességének mintegy 50%-a. A Mead-tavat 2024-ben a dél-nevadai ivóvíz perklorátszennyezése mintegy 90%-a forrásának tartották. A mintavételek alapján a perklorát mintegy embert érintett, a legnagyobb észlelt koncentrációkat Texas, Dél-Kalifornia, New Jersey és Massachusetts területén mutatták ki, de a Nagy-síkságban és más, középső államokban elterülő régiókban való mintavételek újabb becsléseket adhatnak további érintett régiókat figyelembe véve. 1999-ig intézkedési szintet vezetett be több érintett állam.
2001-ben -t elérő koncentrációban mutatták ki a Joint Base Cape Cod közelében, ami a Massachusettsben akkor megengedett 2,5-szerese volt.
2009-ben kis mennyiségű perklorátot 26 amerikai állam ivó- és talajvizében mutattak ki a Environmental Protection Agency (EPA) adatai szerint. Ételben 2004-ben kaliforniai tehéntejben mutatták ki átlagos koncentrációban, mely a tehenekbe feltehetően perkloráttartalmú víznek kitett növényeken keresztül juthatott.Associated Press. "Toxic chemical found in California milk". NBC News. June 22, 2004. Egy 2005-ben megjelent tanulmány szerint az anyatejben átlagosan perklorát van.McKee, Maggie. "Perchlorate found in breast milk across US ". New Scientist. February 23, 2005 Ásványokból és más természetes forrásokból