Natriumperchlorat

Natriumperchlorat ist das Natriumsalz der Perchlorsäure.

Gewinnung und Darstellung

Die industrielle Herstellung erfolgt in sogenannten Perchloratzellen. Dabei wird in Wasser gelöstes Natriumchlorat elektrolytisch zu Natriumperchlorat oxidiert. Es kann auch Natriumchlorid als Ausgangssubstanz eingesetzt werden, wobei die Zelle erst als Chloratzelle und später (bei ausreichender Konzentration von Natriumchlorat) als Perchloratzelle betrieben wird.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref>

Eigenschaften

Natriumperchlorat bildet hygroskopische farblose Kristalle.<ref name="Roempp" /> Das Kristallsystem ist orthorhombisch, Vorlage:Raumgruppe, mit den Gitterparametern a = 7,085, b = 6,526 und c = 7,048 Å bei 299 K.<ref>R. Wartchow, H.J. Barthold: Verfeinerung der Kristallstruktur des Natriumperchlorats NaClO₄. In: Zeitschrift für Kristallographie, Kristallgeometrie, Kristallphysik, Kristallchemie, 147, 1978, S. 307–317, doi:10.1524/zkri.1978.147.14.307</ref> Es ist auch eine Hochtemperaturform bekannt, in der die Perchlorationen fehlgeordnet sind (NaCl-Struktur, Gitterparameter a = 7,08 Å (588 K)).<ref>Vorlage:ZNaturforsch</ref>

Natriumperchlorat ist in Wasser sehr gut und polaren organischen Lösungsmitteln gut löslich.<ref name="Long" />

Löslichkeit in verschiedenen Lösungsmitteln bei 25 °C<ref name="Long">Long, J.R.: Perchlorate safety: Reconciling inorganic and organic guidelines in Chem. Health Safety 9, 2002, S. 12–18, doi:10.1016/S1074-9098(02)00294-0.</ref><ref name="Willard">Willard, H.H.; Smith, G.F.: The Perchlorates of the Alkali and Alkaline Earth Metals and Ammonium. Their Solubility in Water and Other Solvents in J. Am. Chem. Soc. 45, 1923, S. 286–297, doi:10.1021/ja01655a004.</ref> in g/100 g Lösungsmittel
Lösungsmittel	Wasser	Methanol	Ethanol	n-Propanol	Aceton	Ethylacetat
Löslichkeit	209,6	51,36	14,71	4,888	51,745	9,649

Die thermische Zersetzung oberhalb von 450 °C führt mit Natriumchlorat als Zwischenstufe zu Natriumchlorid und Sauerstoff als Zersetzungsprodukte.<ref name="Verneker">Verneker, V.R.; Rajeshwar, K.: Thermal Decomposition of Alkali Metal Perchlorates in Thermochim. Acta 13 (1975) 293–304, doi:10.1016/0040-6031(75)85049-0.</ref>

<chem>2 NaClO4 -> 2 NaClO3 + O2</chem>

<chem>2 NaClO3 -> 2 NaCl + 3 O2</chem>

Verwendung

Der Hauptverwendungszweck von allen Perchloratsalzen ist ihre Nutzung als Sauerstofflieferant in Festtreibstoffen. Anstelle von Natriumperchlorat wird jedoch meist Ammoniumperchlorat verwendet, das industriell in einer Ionenaustauschreaktion durch Umsetzung des Natriumsalzes mit einem Ammoniumsalz hergestellt wird:

<math>\mathrm{NaClO_4 + NH_4Cl \longrightarrow NH_4ClO_4 + NaCl}</math>

Durch die verschiedenen Löslichkeiten der Salze lassen sich diese leicht trennen. Das entstandene Natriumchlorid lässt sich wiederum als Ausgangsprodukt für die Perchloratzelle verwenden.

Anwendung in der Medizin

Perchlorat ist ein einwertiges Anion mit einem ähnlichen Ionenvolumen wie Iodid und Pertechnetat (etwa 4×10⁻²³ cm³); es konkurriert mit Iodid am Natrium-Iodid-Symporter.<ref>T. Kuwert. Schilddrüse. In: T. Kuwert, F. Grünwald, U. Haberkorn, T. Krause: Nuklearmedizin. Stuttgart, New York 2008, ISBN 978-3-13-118504-4.</ref> Natriumperchlorat hemmt daher kompetitiv die Aufnahme von Iod und auch die von Technetium in die Schilddrüse. Es wurde daher früher zur Behandlung der Hyperthyreose eingesetzt. Die heutige Anwendung von Natriumperchlorat (Handelsname Irenat Tropfen) ist die Blockade der Schilddrüse bei Verabreichung iodhaltiger Kontrastmittel oder schilddrüsengängiger Radiopharmaka (¹²³I, ¹³¹I, ^99mTc), um die Strahlenbelastung der Schilddrüse gering zu halten, es sei denn, es soll die Schilddrüse selbst dargestellt werden.

Im Rahmen des Perchlorat-Depletions-Tests wird Natriumperchlorat auch zur Diagnostik von Iodverwertungsstörungen verwendet.

Sicherheitshinweise / Risikobewertung

Natriumperchlorat ist brandfördernd. Bei Verunreinung oder im Gemisch mit anderen Substanzen ist akute Brand- oder Explosionsgefahr gegeben. Bei der Zersetzung bilden sich giftige, aggressive Dämpfe.

Natriumperchlorat wurde 2015 von der EU gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) im Rahmen der Stoffbewertung in den fortlaufenden Aktionsplan der Gemeinschaft (CoRAP) aufgenommen. Hierbei werden die Auswirkungen des Stoffs auf die menschliche Gesundheit bzw. die Umwelt neu bewertet und ggf. Folgemaßnahmen eingeleitet. Ursächlich für die Aufnahme von Natriumperchlorat waren die Besorgnisse bezüglich Exposition von Arbeitnehmern, anderer gefahrenbezogener Bedenken und weit verbreiteter Verwendung sowie der möglichen Gefahr durch krebsauslösende Eigenschaften sowie als potentieller endokriner Disruptor. Die Neubewertung fand ab 2015 statt und wurde von Deutschland durchgeführt.<ref>Vorlage:CoRAP-Status</ref> Anschließend wurde ein Abschlussbericht veröffentlicht. Dabei wurde Natriumperchlorat als endokriner Disruptor und als potentielle SVHC-Verbindung eingestuft.<ref>Europäische Chemikalienagentur (ECHA): Substance Evaluation Conclusion and Evaluation Report.</ref>

Einzelnachweise