Хлорат калия
| |||
 | |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Другие имена Хлорат калия(V), Potcrate, бертолетовая соль | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ЧЕМБЛ | |||
| ХимическийПаук | |||
| Информационная карта ECHA | 100.021.173 | ||
| Номер ЕС |
| ||
ПабХим CID | |||
| номер РТЭКС |
| ||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
| Число | 1485 | ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| КСlO3 | |||
| Молярная масса | 122.55 g mol −1 | ||
| Появление | белые кристаллы или порошок | ||
| Плотность | 2,32 г/см 3 | ||
| Температура плавления | 356 ° С (673 ° F, 629 К) | ||
| Точка кипения | 400 ° C (752 ° F; 673 К) разлагается. [1] | ||
| 3,13 г/100 мл (0 °С) 4,46 г/100 мл (10 °С) 8,15 г/100 мл (25 °С) 13,21 г/100 мл (40 °С) 53,51 г/100 мл (100 °С) 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 °С) [1] | ||
| −42.8·10 −6 см 3 /моль | |||
Показатель преломления ( n D ) | 1.40835 | ||
| Структура | |||
| моноклинический | |||
| Термохимия | |||
Теплоемкость ( С ) | 100,25 Дж/моль·К [1] | ||
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 142,97 Дж/моль·К [3] [1] | ||
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −391,2 кДж/моль [3] [1] | ||
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | -289,9 кДж/моль [1] | ||
| Опасности | |||
| СГС Маркировка : | |||
   [4] | |||
| Опасность | |||
| Х271 , Х302 , Х332 , Х411 [4] | |||
| П220 , П273 [4] | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |||
ЛД 50 ( средняя доза ) | 1870 мг/кг (перорально, крыса) [5] | ||
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 0548 | ||
| Родственные соединения | |||
Другие анионы | Бромат калия Йодат калия Калийная селитра | ||
Другие катионы | Хлорат аммония Хлорат натрия Хлорат бария | ||
Родственные соединения | Калий хлорид 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 представляет собой соединение, содержащее калий , хлор и кислород , с молекулярной формулой KClO 3 . В чистом виде это белое кристаллическое вещество. После хлората натрия это второй по распространенности хлорат в промышленном использовании. Это сильный окислитель , и наиболее важным его применением является производство безопасных спичек . [6] В других приложениях он по большей части устарел и в последние десятилетия был заменен более безопасными альтернативами. Он был использован
- в фейерверках , топливе и взрывчатых веществах ,
- для приготовления кислорода как в лаборатории, так и в химических генераторах кислорода ,
- в качестве дезинфицирующего средства , например, в средствах для чистки зубов и медицинских ополаскивателях для рта ,
- в сельском хозяйстве как гербицид .
Производство
[ редактировать ]В промышленных масштабах хлорат калия получают реакцией солевого обмена и хлората натрия хлорида калия :
- NaClO 3 + KCl → NaCl + KClO 3
Реакция обусловлена низкой растворимостью хлората калия в воде. Равновесие реакции смещается в правую сторону из-за непрерывного осаждения продукта ( принцип Ле Шателье ). Прекурсор хлората натрия производится в промышленных масштабах в очень больших количествах электролизом хлорида натрия , поваренной соли. [6]
прямой электролиз KCl Иногда применяют также в водном растворе, при котором образующийся на аноде элементарный хлор реагирует с КОН in situ . Низкая растворимость KClO 3 в воде позволяет соли легко изолироваться от реакционной смеси путем простого осаждения из раствора.
Хлорат калия можно получить 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 поташа: [8]
- 3 Cl 2 + 6 КОН → KClO 3 + 5 KCl + 3 H 2 O
Использование
[ редактировать ]
Хлорат калия был одним из ключевых ингредиентов первых для огнестрельного оружия капсюлей (каспелей) . Он продолжается и в том применении, где не заменяется перхлоратом калия .
на основе хлората Пороха более эффективны, чем традиционный порох , и менее подвержены повреждению водой. Однако они могут быть крайне нестабильными в присутствии серы или фосфора и стоят гораздо дороже. Хлоратные пропелленты следует использовать только в оборудовании, предназначенном для них; несоблюдение этой меры предосторожности является частым источником несчастных случаев. Хлорат калия, часто в сочетании с гремучим серебром , используется в устройствах для создания трюков, известных как «крекеры», «луцианы», «поп-ит», «кэпы» или «хлопки», популярный тип новых фейерверков.
Другое применение хлората калия – это использование его в качестве окислителя в дымовых композициях, например, в дымовых гранатах . С 2005 года картридж с хлоратом калия, смешанным с лактозой и канифолью, используется для образования белого дыма, сигнализирующего об избрании папским конклавом нового Папы . [9]
В лабораториях средних школ и колледжей часто используют хлорат калия для получения газообразного кислорода. [ нужна ссылка ] Это гораздо более дешевый источник, чем баллон с кислородом под давлением или криогенный кислород. 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 на горелке. Если пробирка снабжена пробкой с одним отверстием и шлангом, можно откачивать теплый кислород. Реакция следующая:
- 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 KClO 3 → 3 KClO 4 + KCl
При дальнейшем нагревании перхлорат калия разлагается на хлорид калия и кислород:
- KClO 4 → KCl + 2 O 2
Безопасное проведение этой реакции требует очень чистых реагентов и тщательного контроля температуры. Расплавленный хлорат калия является чрезвычайно мощным окислителем и самопроизвольно реагирует со многими распространенными материалами, такими как сахар. Взрывы происходили в результате попадания жидких хлоратов в латексные или ПВХ-трубки генераторов кислорода, а также в результате контакта хлоратов с углеводородными уплотнительными смазками. Примеси в самом хлорате калия также могут вызвать проблемы. При работе с новой партией хлората калия желательно взять небольшую пробу (~1 грамм) и сильно нагреть ее на открытой стеклянной пластинке. Загрязнение может привести к взрыву этого небольшого количества, что означает, 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 стал причиной как минимум одной авиакатастрофы . Пожар на космической станции «Мир» был связан с свечами для генерации кислорода, в которых используется аналогичный перхлорат лития. Разложение хлората калия также использовалось для снабжения кислородом прожекторов .
Хлорат калия используется также как пестицид . В Финляндии он продавался под торговой маркой Fegabit.
Хлорат калия может реагировать с серной кислотой с образованием высокореактивного раствора хлорной кислоты и сульфата калия:
- 2 KClO 3 + H 2 SO 4 → 2 HClO 3 + K 2 SO 4
Полученный таким образом раствор достаточно реакционноспособен и самопроизвольно воспламеняется при наличии горючих материалов (сахар, бумага и т. д.).
В школах расплавленный хлорат калия используется при демонстрации конфет «Кричащие желейные младенцы» , «Мармеладные мишки» , «Харибо» и «Тролли» , когда конфеты бросают в расплавленную соль.
В химических лабораториях его используют для окисления HCl и выделения небольших количеств газообразного хлора.
Группы боевиков в Афганистане также широко используют хлорат калия в качестве ключевого компонента при производстве самодельных взрывных устройств (СВУ). Когда были предприняты значительные усилия по сокращению доступности аммиачно-нитратных удобрений в Афганистане, производители СВУ начали использовать хлорат калия как дешевую и эффективную альтернативу. В 2013 году в 60% СВУ в Афганистане использовался хлорат калия, что делает его наиболее распространенным ингредиентом, используемым в СВУ. [10] Хлорат калия также был основным ингредиентом заминированного автомобиля, использованного 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 давать плоды в более теплом климате. [11]
Безопасность
[ редактировать ]С хлоратом калия следует обращаться осторожно. Он бурно реагирует, а в некоторых случаях самопроизвольно воспламеняется или взрывается при смешивании со многими горючими материалами. Он энергично горит в сочетании практически с любыми горючими материалами, даже с теми, которые обычно слабо воспламеняются (включая обычную пыль и ворс). Смеси хлората калия и топлива могут воспламениться при контакте с серной кислотой, поэтому их следует хранить вдали от этого реагента. Следует избегать использования серы в пиротехнических составах, содержащих хлорат калия, так как эти смеси склонны к самопроизвольному возгоранию . Большая часть серы содержит следовые количества серосодержащих кислот, которые могут вызвать самовозгорание - «Цветы серы» или «сублимированная сера», несмотря на общую высокую чистоту, содержат значительные количества серных кислот. Кроме того, очень опасно готовить смеси хлората калия с любым соединением, способствующим воспламенению, например с сульфидом сурьмы (III) , поскольку они чрезвычайно чувствительны к ударам.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г «хлорат калия» . Проверено 9 июля 2015 г.
- ^ Зейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений . Ван Ностранд . Проверено 29 мая 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А22. ISBN 978-0-618-94690-7 .
- ^ Jump up to: а б с «Хлорат калия» . Проверено 14 февраля 2022 г.
- ^ Майкл Чемберс. «ChemIDplus - 3811-04-9 - VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M - Хлорат калия - Поиск подобных структур, синонимы, формулы, ссылки на ресурсы и другая химическая информация» . Проверено 9 июля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Фогт, Гельмут; Балей, Ян; Беннетт, Джон Э.; Винтцер, Питер; Шейх Саид Акбар; Галлоне, Патрицио (15 июня 2000 г.). «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты». В Ульманне (ред.). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайли-ВЧ Верлаг. дои : 10.1002/14356007.a06_483 . ISBN 9783527303854 .
- ^ Энн Мари Хельменстайн, доктор философии. «Формула синтеза (заменителя) хлората калия» . О сайте Образование . Проверено 9 июля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Прадьот Патнаик. Справочник неорганических химикатов . МакГроу-Хилл, 2002 г., ISBN 0-07-049439-8
- ^ Дэниел Дж. Уэйкин и Алан Коуэлл (13 марта 2013 г.). «Новый тур голосования не определил имя Папы» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 13 марта 2013 г.
- ^ «Афганские производители бомб переходят на новую взрывчатку для СВУ» . USAToday.com. 25 июня 2013 года . Проверено 25 июня 2013 г.
- ^ Маночай, П.; Сруамсири, П.; Вирия-Алонгкорн, В.; Нафром, Д.; Гегеле, М.; Бангерт, Ф. (12 февраля 2005 г.). «Кругогодичная индукция цветения деревьев лонган (Dimocarpus longan, Lour.) в межсезонье с помощью применения KClO3: потенциальные возможности и проблемы» . Наука садоводства . 104 (4). Факультет садоводства Университета Маеджо, Чиангмай, Таиланд; Факультет садоводства, Университет Чиангмая, Чиангмай, Таиланд; Институт специальных культур и физиологии сельскохозяйственных культур, Университет Хоэнхайма, 70593 Штутгарт, Германия: 379–390. doi : 10.1016/j.scienta.2005.01.004 . Проверено 28 ноября 2010 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )
- «Хлорат калия», Листок токсиколов. № 217 , Париж: Национальный институт исследований и безопасности, 2000. 4 стр.
- Непрерывный процесс производства хлората калия путем объединения с установкой по производству хлората натрия
Внешние ссылки
[ редактировать ]