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Ammoniumperchlorat, NH₄ClO₄, ist das Salz der Perchlorsäure HClO₄ mit Ammoniak NH₃. Oft hergestellt durch Einwirken von Perchlorsäure HClO₄ auf Ammoniumchlorid NH₄Cl.

Eigenschaften

Ammoniumperchlorat, Summenformel NH₄ClO₄, bildet farb- und geruchlose, leicht wasserlösliche Kristalle, die bei Reibung, Hitze und in Gegenwart starker Säuren explodieren können. Feuergefahr besteht bei Berührung mit brennbaren Stoffen oder Reduktionsmitteln wie Schwefel, Phosphor, Metallpulver und organischen Stoffen. Bei Kontakt treten starke Reizungen an den Schleimhäuten auf.

Der Umgang mit Ammoniumperchlorat ist im Sprengstoffgesetz geregelt und in Deutschland ohne entsprechende Erlaubnis verboten.

Chemische Eigenschaften (bei Standardbedingungen):

Mol.Masse: 117,5 g/mol

Dichte: 2,0 g/cm³

Schmelztemp.: 240 °C (Zersetzung)

Siedetemp.: n/a

Löslichkeit: n/a

Standard-Bildungsenthalpie: -295 kJ/mol

freie Standard-Bildungsenthalpie: -89 kJ/mol

Standardentropie: 186 J/(K · mol)

Verwendung

Ammoniumperchlorat eignet sich mit einem Bindemittel versetzt als Raketentreibstoff für Feststoffraketen, Feuerwerksraketen, Modellraketen oder als Sprengstoff. Der Grund dafür ist, dass sich Ammoniumperchlorat bei Initialzündung oder Erhitzung über 200 °C nach folgender Gleichung zersetzt:

2 NH₄ClO₄ → Cl₂ + 2O₂ + N₂ + 4 H₂O

Es entstehen außer Wasser nur gasförmige Reaktionsprodukte, die sich wegen der entstehenden Reaktionswärme explosionsartig ausdehnen. Das Ammonium-Ion wirkt als Reduktionsmittel, das Perchlorat-Anion als Oxidationsmittel. Der freigesetzte Sauerstoff und das Chlor können noch weiter oxidierend wirken, daher wird noch Aluminium zugesetzt, das dann als eigentlicher Treibstoff dient, und mit seiner hohen Reaktionstemperatur die Reaktion zwischen den Bestandteilen des Ammonimperchlorats in Gang hält. Der spezifische Impuls ist aber trotzdem geringer als bei den meisten Flüssigtreibstoffen, trotzdem wird Ammoniumperchlorat in Gemisch mit anderen brennbaren Substanzen (besonders Aluminium) für Raketenbooster eingesetzt, da diese einfach und billig in der Konstruktion sind, beispielsweise für Ariane 5, Titan- und Delta-Raketen. Ein weiter Verwendung findet es in Blinksternen (Strobestars) die gelegentlich auf Großfeuerwerken eingebaut in Feuerwerksbomben verschossen werden.

Herstellung

Die industrielle Herstellung erfolgt elektrolytisch in der sogenannten Perchloratzelle. Dabei wird zunächst das Salz Natriumchlorid NaCl in einer wässrige Lösung zum Salz Natriumperchlorat NaClO₄ oxidiert. Anschließend wird das Natriumperchlorat mit einem Ammoniumsalz (zum Beispiel Ammoniumchlorid NH₄Cl) in einer Ionentauschreaktion umgesetzt. Dabei entsteht das Endprodukt:

NaClO₄ + NH₄Cl → NH₄ClO₄ + NaCl

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

Gefährlichkeit

Das unkontrollierte Abbrennen von Ammoniumperchlorat ist sehr gefährlich. Am 4. Mai 1988 ereignete sich in Henderson, Nevada ein verheerender Brand in einer Fabrik, die das Ammoniumperchlorat für den Raketentreibstoff der NASA hergestellt hat. Hierbei gab es eine Explosion, die mehr als 25 Meilen weit zu spüren war.

Video der Katastrophe