Хлорат калия
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Хлорат калия(V), Potcrate, бертоллетовая соль | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ChEMBL |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.021.173 |
| Номер ЕС |
|
CID PubChem |
|
| Номер RTECS |
|
| УНИИ |
|
| Номер ООН | 1485 |
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| KClO3 | |
| Молярная масса | 122,55 г моль −1 |
| Появление | белые кристаллы или порошок |
| Плотность | 2,32 г/см 3 |
| Температура плавления | 356 °C (673 °F; 629 К) |
| Точка кипения | 400 °C (752 °F; 673 K) разлагается [1] |
| 3,13 г/100 мл (0 °C) 4,46 г/100 мл (10 °C) 8,15 г/100 мл (25 °C) 13,21 г/100 мл (40 °C) 53,51 г/100 мл (100 °C) 183 г/100 г (190 °С) 2930 г/100 г (330 °С) [2] | |
| Растворимость | растворим в глицерине, незначительно в ацетоне и жидком аммиаке [1] |
| Растворимость в глицерине | 1 г/100 г (20 °C) [1] |
| −42,8·10 −6 см 3 /моль | |
Показатель преломления ( nD ) | 1.40835 |
| Структура | |
| моноклинный | |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 100,25 Дж/моль·К [1] |
Стандартная молярная энтропия ( S ⦵ 298 ) | 142,97 Дж/моль·К [3] [1] |
Стандартная энтальпия образования (Δ f H ⦵ 298 ) | −391,2 кДж/моль [3] [1] |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | -289,9 кДж/моль [1] |
| Опасности | |
| Маркировка СГС : | |
   [4] | |
| Опасность | |
| Н271 , Н302 , Н332 , Н411 [4] | |
| П220 , П273 [4] | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| Смертельная доза или концентрация (ЛД, ЛК): | |
LD 50 ( средняя доза ) | 1870 мг/кг (перорально, крыса) [5] |
| Паспорт безопасности (SDS) | МКХС 0548 |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Бромат калия Йодат калия Нитрат калия |
Другие катионы | Хлорат аммония Хлорат натрия Хлорат бария |
Родственные соединения | Хлорид калия Гипохлорит калия Хлорит калия Перхлорат калия |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Хлорат калия — неорганическое соединение с молекулярной формулой KClO3 . В чистом виде это белое твердое вещество. После хлората натрия это второй по распространенности хлорат в промышленном использовании. Это сильный окислитель , и его наиболее важное применение — в безопасных спичках . [6] В других областях применения он в основном устарел и был заменен более безопасными альтернативами в последние десятилетия. Он использовался
- в фейерверках , ракетном топливе и взрывчатых веществах ,
- для приготовления кислорода как в лабораторных условиях, так и в химических генераторах кислорода ,
- как дезинфицирующее средство , например, в зубных пастах и медицинских ополаскивателях для полости рта ,
- в сельском хозяйстве в качестве гербицида .
Производство
В промышленных масштабах хлорат калия получают путем реакции солевого обмена хлората натрия и хлорида калия :
- NaClO 3 + KCl → NaCl + KClO 3
Реакция обусловлена низкой растворимостью хлората калия в воде. Равновесие реакции смещено вправо за счет непрерывного осаждения продукта ( принцип Ле Шателье ). Предшественник хлората натрия производится в промышленных масштабах в очень больших количествах путем электролиза хлорида натрия , обычной поваренной соли. [6]
Иногда также используется прямой электролиз KCl в водном растворе, при котором элементарный хлор, образующийся на аноде, реагирует с KOH in situ . Низкая растворимость KClO 3 в воде позволяет соли легко изолировать себя от реакционной смеси , просто выпадая в осадок из раствора.
Хлорат калия может быть получен в небольших количествах путем диспропорционирования в растворе гипохлорита натрия с последующей реакцией метатезиса с хлоридом калия: [7]
- 3 NaOCl → 2 NaCl + NaClO 3
- KCl + NaClO 3 → NaCl + KClO 3
Его также можно получить, пропуская газообразный хлор в горячий раствор едкого калия: [8]
- 3 Cl2 + 6 KOH → KClO3 + 5 KCl + 3 H2O
- как показано в этом видео
По данным рентгеновской кристаллографии , хлорат калия представляет собой плотную солеподобную структуру, состоящую из ионов хлората и калия, находящихся в тесной связи.
Использует
Хлорат калия был одним из ключевых ингредиентов в ранних капсюлях огнестрельного оружия . Он продолжал использоваться в этом применении, пока его не вытеснил перхлорат калия .
Пропелленты на основе хлората более эффективны, чем традиционный порох , и менее восприимчивы к повреждению водой. Однако они могут быть крайне нестабильны в присутствии серы или фосфора и стоят намного дороже. Пропелленты на основе хлората должны использоваться только в оборудовании, предназначенном для них; несоблюдение этой меры предосторожности является распространенной причиной несчастных случаев. Хлорат калия, часто в сочетании с фульминатом серебра , используется в трюковых шумовых устройствах, известных как «крекеры», «щелкуны», «хлопушки», «колпачки» или «банг-щелкуны», популярном типе новинок фейерверков.
Другое применение хлората калия — в качестве окислителя в дымовой композиции , например, той, что используется в дымовых гранатах . С 2005 года патрон с хлоратом калия, смешанным с лактозой и канифолью, используется для создания белого дыма, сигнализирующего об избрании нового папы папским конклавом . [9]
В лабораториях средних школ и колледжей часто используют хлорат калия для получения газообразного кислорода. [ требуется ссылка ] Это гораздо более дешевый источник, чем баллон с кислородом под давлением или криогенный баллон. Хлорат калия легко разлагается при нагревании при контакте с катализатором , обычно диоксидом марганца (IV) (MnO 2 ). Таким образом, его можно просто поместить в пробирку и нагреть над горелкой. Если пробирка снабжена пробкой с одним отверстием и шлангом, можно отводить теплый кислород. Реакция выглядит следующим образом:
- 2 KClO 3 (тв) + MnO 2 (кат) → 3 O 2 (г) + 2 KCl(тв)
Нагревание его в отсутствие катализатора превращает его в перхлорат калия : [8]
- 4 KClO3 → 3 KClO4 + KCl
При дальнейшем нагревании перхлорат калия разлагается на хлорид калия и кислород:
- KClO4 → KCl + 2O2
Для безопасного проведения этой реакции требуются очень чистые реагенты и тщательный контроль температуры. Расплавленный хлорат калия является чрезвычайно мощным окислителем и спонтанно реагирует со многими распространенными материалами, такими как сахар. Взрывы происходили из-за разбрызгивания жидких хлоратов в латексных или ПВХ-трубках генераторов кислорода и из-за контакта хлоратов с углеводородными уплотнительными смазками. Примеси в самом хлорате калия также могут вызывать проблемы. При работе с новой партией хлората калия рекомендуется взять небольшой образец (~1 грамм) и сильно нагреть его на открытой стеклянной пластине. Загрязнение может привести к взрыву этого небольшого количества, что указывает на то, что хлорат следует выбросить.
Хлорат калия используется в химических генераторах кислорода (также называемых хлоратными свечами или кислородными свечами), используемых в качестве систем подачи кислорода, например, в самолетах, космических станциях и подводных лодках, и был ответственен по крайней мере за одну авиакатастрофу . Пожар на космической станции Мир был отслежен до свечей генерации кислорода, которые используют аналогичный перхлорат лития. Разложение хлората калия также использовалось для обеспечения подачи кислорода для прожекторов .
Хлорат калия также используется как пестицид . В Финляндии он продавался под торговым названием Fegabit.
Хлорат калия может реагировать с серной кислотой, образуя высокореакционный раствор хлорной кислоты и сульфата калия:
- 2 KClO3 + H2SO4 → 2 HClO3 + K2SO4
Полученный таким образом раствор достаточно реакционноспособен и может самопроизвольно воспламениться в присутствии горючего материала (сахара, бумаги и т. д.).
В школах расплавленный хлорат калия используется в демонстрационных шоу с кричащими мармеладными мишками , мармеладными мишками , конфетами Haribo и Trolli , где конфеты бросают в расплавленную соль.
В химических лабораториях его используют для окисления HCl и выделения небольших количеств газообразного хлора.
Боевики в Афганистане также широко используют хлорат калия в качестве ключевого компонента в производстве самодельных взрывных устройств (СВУ). Когда были предприняты значительные усилия по сокращению доступности удобрения на основе аммиачной селитры в Афганистане, производители СВУ начали использовать хлорат калия в качестве дешевой и эффективной альтернативы. В 2013 году 60% СВУ в Афганистане использовали хлорат калия, что сделало его наиболее распространенным ингредиентом, используемым в СВУ. [10] Хлорат калия также был основным ингредиентом в автомобильной бомбе, использованной во время взрывов на Бали в 2002 году , в результате которых погибло 202 человека.
Хлорат калия используется для ускорения стадии цветения дерева лонган , заставляя его плодоносить в более теплом климате. [11]
Безопасность
С хлоратом калия следует обращаться осторожно. Он бурно реагирует, а в некоторых случаях самопроизвольно воспламеняется или взрывается при смешивании со многими горючими материалами. Он бурно горит в сочетании практически с любым горючим материалом, даже с тем, который обычно лишь слегка воспламеняется (включая обычную пыль и пух). Смеси хлората калия и топлива могут воспламениться при контакте с серной кислотой, поэтому его следует хранить подальше от этого реагента. Серу следует избегать в пиротехнических составах, содержащих хлорат калия, так как эти смеси склонны к самопроизвольной дефлаграции . Большая часть серы содержит следовые количества серосодержащих кислот, и они могут вызвать самопроизвольное возгорание - «цветы серы» или «возгонка серы», несмотря на общую высокую чистоту, содержат значительное количество серных кислот. Кроме того, смеси хлората калия с любым соединением со свойствами воспламенения, таким как сульфид сурьмы (III) , очень опасны для приготовления, так как они чрезвычайно чувствительны к ударам.
Смотрите также
Ссылки
- ^ abcdefg "хлорат калия" . Получено 9 июля 2015 г.
- ^ Seidell, Atherton; Linke, William F. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений. Van Nostrand . Получено 29.05.2014 .
- ^ ab Zumdahl, Steven S. (2009). Химические принципы 6-е изд . Houghton Mifflin Company. стр. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ abc "Хлорат калия" . Получено 14 февраля 2022 г.
- ^ Майкл Чемберс. "ChemIDplus - 3811-04-9 - VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M - Хлорат калия - Поиск похожих структур, синонимы, формулы, ссылки на ресурсы и другая химическая информация" . Получено 9 июля 2015 г.
- ^ ab Vogt, Helmut; Balej, Jan; Bennett, John E.; Wintzer, Peter; Sheikh, Saeed Akbar; Gallone, Patrizio (15 июня 2000 г.). «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты». В Ullmann (ред.). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH Verlag. doi :10.1002/14356007.a06_483. ISBN 9783527303854.
- ^ Энн Мари Хелменстайн, доктор философии "Формула синтеза (заменителя) хлората калия". About.com Education . Получено 9 июля 2015 г.
- ^ ab Pradyot Patnaik. Справочник по неорганическим химикатам . McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
- ↑ Дэниел Дж. Уэйкин и Алан Коуэлл (13 марта 2013 г.). «Новый раунд голосования не смог назвать Папу». The New York Times . Получено 13 марта 2013 г.
- ^ "Афганские производители бомб переходят на новые взрывчатые вещества для СВУ". USAToday.com. 25 июня 2013 г. Получено 25 июня 2013 г.
- ^ Manochai, P.; Sruamsiri, P.; Wiriya-alongkorn, W.; Naphrom, D.; Hegele, M.; Bangerth, F. (12 февраля 2005 г.). «Индукция цветения в межсезонье у деревьев лонган (Dimocarpus longan, Lour.) в течение года с помощью применения KClO3: потенциалы и проблемы». Scientia Horticulturae . 104 (4). Кафедра садоводства, Университет Мэджо, Чиангмай, Таиланд; Кафедра садоводства, Университет Чиангмай, Чиангмай, Таиланд; Институт специальных культур и физиологии культур, Университет Хоэнхайма, 70593 Штутгарт, Германия: 379– 390. doi :10.1016/j.scienta.2005.01.004 . Получено 28 ноября 2010 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )
- «Хлорат калия. Хлорат натрия», Фиш токсикол. № 217 , Париж: Национальный институт исследований и безопасности, 2000. 4 стр.
- Непрерывный процесс производства хлората калия путем сопряжения с установкой по производству хлората натрия
Внешние ссылки
