Перхлорат калия
 | |||
| |||
 | |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Другие имена Хлорат калия(VII); Хлорная кислота, калиевая соль; пероидин | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ЧЕМБЛ | |||
| ХимическийПаук | |||
| Информационная карта ECHA | 100.029.011 | ||
| Номер ЕС |
| ||
ПабХим CID | |||
| номер РТЭКС |
| ||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
| Число | 1489 | ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| КСlO 4 | |||
| Молярная масса | 138.55 g/mol | ||
| Появление | бесцветный/белый кристаллический порошок | ||
| Плотность | 2,5239 г/см 3 | ||
| Температура плавления | 610 ° C (1130 ° F; 883 К) разлагается при 400 °C [4] [5] | ||
| 0,76 г/100 мл (0 °С) 1,5 г/100 мл (25 °С) [1] 4,76 г/100 мл (40 °С) 21,08 г/100 мл (100 °С) [2] | |||
Произведение растворимости ( K sp ) | 1.05·10 −2 [3] | ||
| Растворимость | незначительно в алкоголе нерастворим в эфире | ||
| Растворимость в этаноле | 47 мг/кг (0 °С) 120 мг/кг (25 °С) [2] | ||
| Растворимость в ацетоне | 1,6 г/кг [2] | ||
| Растворимость в этилацетате | 15 мг/кг [2] | ||
Показатель преломления ( n D ) | 1.4724 | ||
| Структура | |||
| Ромбоэдрический | |||
| Термохимия | |||
Теплоемкость ( С ) | 111,35 Дж/моль·К [6] | ||
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 150,86 Дж/моль·К [6] | ||
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | -433 кДж/моль [7] | ||
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | -300,4 кДж/моль [2] | ||
| Опасности | |||
| СГС Маркировка : | |||
  [5] | |||
| Опасность | |||
| Х271 , Х302 , Х335 [5] | |||
| П220 , П280 [5] | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| Паспорт безопасности (SDS) | Паспорт безопасности | ||
| Родственные соединения | |||
Другие анионы | Калий хлорид Хлорат калия Периодат калия | ||
Другие катионы | Перхлорат аммония Перхлорат натрия | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Перхлорат калия неорганическую соль химической формулой KClO4 представляет собой с . Как и другие перхлораты , эта соль является сильным окислителем при нагревании твердого вещества при высокой температуре, хотя в растворе она обычно очень медленно реагирует с восстановителями или органическими веществами. Это бесцветное кристаллическое твердое вещество является распространенным окислителем, используемым в фейерверках , боеприпасов капсюлях для , капсюлях для взрывчатых веществ , а также используется по-разному в порохах , составах для вспышек , звездах и бенгальских огнях . Он использовался в качестве твердого ракетного топлива, хотя в этом применении его в основном заменяли более эффективным перхлоратом аммония .
KClO 4 имеет относительно низкую растворимость в воде (1,5 г в 100 мл воды при 25 °С). [1]
Производство
[ редактировать ]
Перхлорат калия получают промышленным путем обработки водного раствора перхлората натрия хлоридом калия . В этой реакции однократного осаждения используется низкая растворимость KClO 4 , которая составляет примерно 1/100 от растворимости NaClO 4 (209,6 г/100 мл при 25 °C). [8]
Его также можно получить путем барботирования газообразного хлора через раствор хлората калия и гидроксида калия . [ нужна ссылка ] и реакцией хлорной кислоты с гидроксидом калия; однако он не используется широко из-за опасности хлорной кислоты.
Другой способ приготовления включает электролиз раствора хлората калия, в результате чего KClO 4 образуется и выпадает в осадок на аноде . Эта процедура осложняется низкой растворимостью как хлората, так и перхлората калия, последний из которых может осаждаться на электродах и препятствовать прохождению тока.
Окислительные свойства
[ редактировать ]KClO 4 является окислителем в том смысле, что он экзотермически «переносит кислород » материалам горючим , значительно увеличивая скорость их горения по сравнению со скоростью горения на воздухе . Таким образом, он реагирует с глюкозой с образованием углекислого газа , молекул воды и хлорида калия :
- 3 KClO 4 + C 6 H 12 O 6 → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 3 KCl
Превращение твердой глюкозы в горячий газообразный CO 2 лежит в основе взрывной силы этой и других подобных смесей. С сахаром KClO 4 дает слабовзрывчатое вещество при условии необходимой локализации. В противном случае такие смеси просто сгорят с интенсивным пурпурным пламенем, характерным для калия . Флэш-составы, используемые в петардах, обычно состоят из смеси алюминиевого порошка и перхлората калия. Эту смесь, иногда называемую светящимся порошком, также используют в наземных и воздушных фейерверках .
В качестве окислителя перхлорат калия можно безопасно использовать в присутствии серы , тогда как хлорат калия — нет. Характерна большая реакционная способность хлората – перхлораты являются кинетически более бедными окислителями. Хлорат производит хлорную кислоту ( HClO 3 ), который весьма нестабилен и может привести к преждевременному возгоранию состава. Соответственно, хлорная кислота ( HClO 4 ) достаточно стабилен. [9]
Для коммерческого использования перхлорат калия смешивается 50/50 с нитратом калия для изготовления Pyrodex , заменителя черного пороха , и, когда он не сжимается в дульном огнестрельном оружии или в патроне, горит с достаточно медленной скоростью, чтобы его нельзя было классифицировать. с черным порохом как «слабым взрывчатым веществом» и понизить его статус до «легковоспламеняющегося» материала.
Спорное медицинское использование
[ редактировать ]Перхлорат калия можно использовать в качестве антитиреоидного средства для лечения гипертиреоза , обычно в сочетании с другим лекарством. В этом приложении используется схожий ионный радиус и гидрофильность перхлората и йодида .
Введение известных зобогенных веществ также можно использовать в качестве профилактики снижения биологического поглощения йода (будь то пищевой нерадиоактивный йод-127 или радиоактивный йод, чаще всего йод-131 ( период полураспада = 8,02 дня). , поскольку организм не может различать разные изотопы йода ). ионы перхлората , распространенный загрязнитель воды в США из-за деятельности аэрокосмической промышленности Было показано, что , снижают поглощение йода и поэтому классифицируются как зобогенные вещества . Перхлорат-ион является конкурентным ингибитором процесса активного накопления йодида в фолликулярных клетках щитовидной железы. Исследования с участием здоровых взрослых добровольцев показали, что при уровнях выше 7 микрограммов на килограмм в день (мкг/(кг·сут)) перхлорат начинает временно подавлять способность щитовидной железы поглощать йод из кровотока («ингибирование поглощения йода», таким образом, перхлорат известный зобоген). [10] Уменьшение пула йода перхлоратом имеет двойной эффект – снижение избыточного синтеза гормонов и гипертиреоза , с одной стороны, и снижение синтеза ингибиторов щитовидной железы и гипотиреоза – с другой. Перхлорат остается очень полезным в качестве однократного применения в тестах, измеряющих выброс радиоактивного йодида, накопленного в щитовидной железе в результате множества различных нарушений дальнейшего метаболизма йодида в щитовидной железе. [11]
Лечение тиреотоксикоза (включая болезнь Грейвса ) дозой 600–2000 мг перхлората калия (430–1400 мг перхлората) ежедневно в течение нескольких месяцев или дольше когда-то было обычной практикой, особенно в Европе. [10] [12] и использование перхлората в более низких дозах для лечения проблем с щитовидной железой продолжается и по сей день. [13] Хотя первоначально использовалось 400 мг перхлората калия, разделенное на четыре или пять ежедневных доз, и оно оказалось эффективным, более высокие дозы были введены, когда было обнаружено, что 400 мг/сут не контролируют тиреотоксикоз у всех субъектов. [10] [11]
Современные схемы лечения тиреотоксикоза (включая болезнь Грейвса), когда пациент подвергается воздействию дополнительных источников йода, обычно включают прием 500 мг перхлората калия два раза в день в течение 18–40 дней. [10] [14]
Было обнаружено, что профилактика перхлоратсодержащей водой в концентрации 17 частей на миллион , что соответствует приему 0,5 мг/(кг·сут) для человека массой 70 кг, потребляющего 2 литра воды в день, снижает базовый уровень поглощения радиоактивного йода на 67%. [10] Это эквивалентно приему всего 35 мг перхлорат-ионов в день. В другом аналогичном исследовании, когда испытуемые выпивали всего 1 литр воды, содержащей перхлорат, в день в концентрации 10 частей на миллион, т.е. ежедневно потреблялось 10 мг перхлорат-ионов, наблюдалось среднее снижение поглощения йода на 38%. [15]
Однако, если среднее поглощение перхлората у работников перхлоратного завода, подвергшихся наибольшему воздействию, оценивается примерно в 0,5 мг/(кг·сут), как указано в приведенном выше параграфе, можно ожидать снижения поглощения йода на 67%. Однако исследования рабочих, хронически подвергающихся воздействию, до сих пор не выявили каких-либо нарушений функции щитовидной железы, включая поглощение йода. [16] Это вполне может быть связано с достаточным ежедневным воздействием или потреблением стабильного йода-127 этими работниками и коротким 8-часовым биологическим периодом полураспада перхлората в организме. [10]
Полностью блокировать поглощение йода-131 (период полураспада = 8,02 дня) путем целенаправленного добавления ионов перхлората в систему водоснабжения в дозах 0,5 мг/(кг·сут) или концентрации в воде 17 частей на миллион. Таким образом, было бы совершенно недостаточно для реального снижения поглощения радиойода. Концентрация перхлорат-ионов в системе водоснабжения региона должна быть намного выше, по крайней мере, 7,15 мг/кг массы тела в день или концентрация воды 250 частей на миллион , если предположить, что люди пьют 2 литра воды в день, чтобы быть действительно полезными для здоровья. населения в предотвращении биоаккумуляции при воздействии загрязнения йодом-131, [10] [14] независимо от наличия йодатов или йодидных соединений.
Раздачу таблеток перхлората или добавление перхлората в систему водоснабжения необходимо будет продолжать в течение 80–90 дней (период полураспада ~ 10, равный 8,02 дня) после выброса йода-131. По истечении этого времени радиоактивный йод-131 распадется до менее чем 1/1000 своей первоначальной активности, и тогда опасность биологического поглощения йода-131 практически минует. [17]
Ограничения и критика
[ редактировать ]Таким образом, введение перхлората может представлять собой возможную альтернативу раздаче таблеток йода в случае крупномасштабной ядерной аварии с выбросом значительных количеств йода-131 в атмосферу. Однако преимущества не всегда очевидны и будут зависеть от масштабов гипотетической ядерной аварии. Что касается приема стабильного йода для быстрого насыщения щитовидной железы до того, как она накопит радиоактивный йод-131, то органы ядерной безопасности должны сначала провести тщательный анализ затрат и выгод. Действительно, блокирование активности щитовидной железы всего населения на три месяца также может иметь негативные последствия для здоровья человека, особенно маленьких детей.
Таким образом, решение о применении перхлората или стабильного йода не может быть оставлено на усмотрение индивидуальной инициативы и находится в ведении правительства в случае крупной ядерной аварии.
Введение перхлората или йодида непосредственно в общественную питьевую воду, вероятно, также является ограничительным, как и распространение таблеток.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Перхлорат калия» . Джей Ти Бейкер . 16 февраля 2007 г. Проверено 10 декабря 2007 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и «перхлорат калия» . chemister.ru . Проверено 14 апреля 2018 г.
- ^ «Константы произведения растворимости Ksp многих популярных солей на сайте SolubilityOFthings» .
- ^ Бененсон, Уолтер; Штекер, Хорст (13 января 2006 г.). Справочник по физике . Спрингер. п. 780 . ISBN 978-0387952697 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Sigma-Aldrich Co. , Перхлорат калия . Проверено 17 февраля 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б Перхлорат калия - Линстром, Питер Дж.; Маллард, Уильям Г. (ред.); Интернет-книга NIST по химии , номер 69 справочной базы данных стандартов NIST , Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург (Мэриленд) (получено 27 мая 2014 г.)
- ^ Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А22. ISBN 978-0-618-94690-7 .
- ^ Хельмут Фогт, Ян Балей, Джон Э. Беннетт, Питер Винтцер, Саид Акбар Шейх, Патрицио Галлоне «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2002, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a06_483
- ^ Гринвуд, Нью-Йорк; Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Грир, Монте А.; Гудман, Гей; Плеус, Ричард К.; Грир, Сьюзен Э. (2002). «Оценка воздействия на здоровье загрязнения окружающей среды перхлоратами: доза-эффект для ингибирования поступления радиоактивного йода в щитовидную железу у людей» . Перспективы гигиены окружающей среды . 110 (9): 927–37. дои : 10.1289/ehp.02110927 . ПМК 1240994 . ПМИД 12204829 .
- ^ Перейти обратно: а б Вольф, Дж (1998). «Перхлорат и щитовидная железа». Фармакологические обзоры . 50 (1): 89–105. ПМИД 9549759 .
- ^ Барзилай, Д; Шейнфельд, М. (1966). «Смертельные осложнения после применения перхлората калия при тиреотоксикозе. Отчет о двух случаях и обзор литературы». Израильский журнал медицинских наук . 2 (4): 453–6. ПМИД 4290684 .
- ^ Военхаус, Ю.; Гирлич, К. (2005). «Терапия и профилактика гипертиреоза». Терапевт (на немецком языке). 46 (12): 1318–23. дои : 10.1007/s00108-005-1508-4 . ПМИД 16231171 .
- ^ Перейти обратно: а б Барталена, Л.; Броджиони, С; Грассо, Л; Богацци, Ф; Бурелли, А; Мартино, Э. (1996). «Лечение тиреотоксикоза, вызванного амиодароном, сложная задача: результаты проспективного исследования» . Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 81 (8): 2930–3. doi : 10.1210/jcem.81.8.8768854 . PMID 8768854 .
- ^ Лоуренс, Дж. Э.; Ламм, С.Х.; Пино, С.; Ричман, К.; Браверман, Л.Е. (2000). «Влияние кратковременного приема низких доз перхлората на различные аспекты функции щитовидной железы». Щитовидная железа . 10 (8): 659–63. дои : 10.1089/10507250050137734 . ПМИД 11014310 .
- ^ Ламм, Стивен Х.; Браверман, Льюис Э.; Ли, Фэн Сяо; Ричман, Кент; Пино, Сэм; Ховерт, Грегори (1999). «Состояние здоровья щитовидной железы у работников, работающих с перхлоратом аммония: перекрестное исследование гигиены труда». Журнал профессиональной и экологической медицины . 41 (4): 248–60. дои : 10.1097/00043764-199904000-00006 . ПМИД 10224590 .
- ^ «Ядерная химия: периоды полураспада и радиоактивное датирование — для чайников» . Dummies.com. 06.01.2010 . Проверено 21 января 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]