Хлорат натрия

Хлорат натрия
	; Элементарная ячейка хлората натрия
Имена
	Название ИЮПАК Хлорат натрия
	Другие имена Хлорат натрия(V)
Идентификаторы
Номер CAS	7775-09-9 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
ЧЭБИ	ЧЕБИ:65242 ;
ХимическийПаук	22895 ;
Информационная карта ECHA	100.028.989
Номер ЕС	231-887-4 ;
КЕГГ	C18765 ;
МеШ	Натрий+хлорат
ПабХим CID	516902 ;
номер РТЭКС	FO0525000 ;
НЕКОТОРЫЙ	Т95ДР77ГМР ;
Число	1495, 2428
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID7026025 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	NaClO 3
Молярная масса	106.44 g mol −1
Появление	Бесцветное или белое твердое вещество, гигроскопично.
Запах	Без запаха
Плотность	2,49 г/см 3 (15 °С) ; 2,54 г/см 3 (20,2 °С)
Температура плавления	248–261 ° C (478–502 ° F; 521–534 К)
Точка кипения	300–400 ° C (572–752 ° F; 573–673 К) ; разлагается
Растворимость в воде	79 г/100 мл (0 °С) ; 89 г/100 мл (10 °С) ; 105,7 г/100 мл (25 °С) ; 125 г/100 мл (40 °С) ; 220,4 г/100 мл (100 °С)
Растворимость	Растворим в глицерине , гидразине , метаноле. ; Мало растворим в этаноле , аммиаке.
Растворимость в ацетоне	Умеренно растворим
Растворимость в глицерине	20 г/100 г (15,5 °С)
Растворимость в этаноле	14.7 g/100 g
Давление пара	<0,35 мПа
Магнитная восприимчивость (χ)	−34.7·10 −6 см 3 /моль
Показатель преломления ( n D )	1,515 (20 °С)
Структура
Кристаллическая структура	кубический
Группа точек	П2 1 3
Постоянная решетки	а = 6,57584 Å
Формульные единицы ( Z )	4
Термохимия
Теплоемкость ( С )	104,6 Дж/моль·К
Стандартный моляр ; энтропия ( S ⦵ 298 )	129,7 Дж/моль·К
Стандартная энтальпия ; образование (Δ f H ⦵ 298 )	-365,4 кДж/моль
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ )	-275 кДж/моль
Опасности
	СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Заявления об опасности	Х271 , Х302 , Х411
Меры предосторожности	П220 , П273
NFPA 704 (огненный алмаз)	2 0 3 БЫК
точка возгорания	Невоспламеняющийся
	Летальная доза или концентрация (LD, LC):
ЛД 50 ( средняя доза )	600 мг/кг (крысы, перорально) ; 700 мг/кг (собаки, перорально)
Паспорт безопасности (SDS)	КМГС 1117
Родственные соединения
Другие анионы	Хлорид натрия ; Гипохлорит натрия ; Хлорит натрия ; Перхлорат натрия ; Бромат натрия ; Йодат натрия
Другие катионы	Хлорат аммония ; Хлорат калия ; Хлорат бария
Родственные соединения	Хлорная кислота
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

натрия – неорганическое соединение с формулой NaClO3 химической _Хлорат . Это белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Он гигроскопичен . Он разлагается при температуре выше 300 ° C с выделением кислорода. ^[4] и оставляет хлорид натрия . Ежегодно производится несколько сотен миллионов тонн, в основном для отбеливания целлюлозы для производства бумаги высокой белизны . ^[7]

Синтез

В промышленности хлорат натрия получают электролизом концентрированных растворов хлорида натрия. Все остальные процессы устарели. Процесс хлората натрия не следует путать с хлорщелочным процессом , который представляет собой промышленный процесс электролитического производства гидроксида натрия и газообразного хлора.

Общую реакцию можно упростить до уравнения:

NaCl + 3 H ₂ O → NaClO ₃ + 3 H ₂

Сначала хлорид окисляется с образованием промежуточного гипохлорита ClO. ⁻, который подвергается дальнейшему окислению до хлората по двум конкурирующим путям реакции: (1) образование анодного хлората в пограничном слое между электролитом и анодом и (2) автоокисление гипохлорита в объеме электролита.

При электролизе на катоде образуются водород и гидроксид натрия, а на аноде разряжаются ионы хлорида ( смешанный металлоксидный часто используют электрод). Выделившийся хлор не выделяется в виде газа, а подвергается гидролизу:

Cl ₂ + H ₂ O ⇋ HClO + H ⁺ + Cl ⁻

Гидролиз хлора считается быстрым. Образование H ⁺ ионы должны сделать пограничный слой на аноде сильнокислым, и это наблюдается при низких концентрациях хлоридов. Однако большие концентрации хлоридов, встречающиеся в промышленных хлоратных электролизерах, смещают равновесие гидролиза влево. В пограничном слое концентрация H ⁺ недостаточно высок, чтобы обеспечить диффузию в объем электролита. Поэтому водород переносится от анода в основном в виде хлорноватистой кислоты, а не в виде H. ⁺. Хлорноватистая кислота диссоциирует в объемном электролите, где pH высокий, и ион гипохлорита диффундирует обратно к аноду. Более двух третей гипохлорита расходуется на буферизацию до достижения анода. Остаток отводится на анод с образованием хлората и кислорода:

3 ClO ⁻ + 1,5 H ₂ O → ClO ₃⁻ + 3 ч. ⁺ + 2 кл. ⁻ + 0,75 О ₂

Автоокисление хлорноватистой кислоты в объемном электролите протекает по упрощенному общему уравнению:

3 HClO → ClO ₃⁻ + 2 кл. ⁻ + 3 ч. ⁺

Ему предшествует диссоциация части участвующей хлорноватистой кислоты:

HClO → ClO ⁻ + Ч ⁺

Для того чтобы реакция протекала в значительной степени, требуется определенное расстояние от анода, где электролит достаточно буферизован гидроксилом, образующимся на катоде. Затем гипохлорит реагирует с остальной кислотой:

2 HClO + ClO ⁻ → ClO ₃⁻ + 2 кл. ⁻ + 2 ч. ⁺

Помимо анодного расстояния, автоокисление также зависит от температуры и pH. Типичная ячейка работает при температуре от 80 ° C до 90 ° C и при pH 6,1–6,4.

Независимо от направления реакции для получения 1 моля хлората требуется удаление 6 моль хлорида. Однако путь анодного окисления требует 50% дополнительной электроэнергии. Поэтому промышленные элементы оптимизированы для содействия автоокислению. Образование хлората на аноде рассматривается как реакция потерь и сведено к минимуму конструкцией.

Другие реакции потерь также снижают выход по току и должны подавляться в промышленных системах. Основные потери происходят за счет обратного восстановления гипохлорита на катоде. Реакцию подавляют добавлением небольшого количества дихромата в электролит (1–5 г/л). Пористая пленка гидроксида хрома образуется катодным осаждением. Пленка препятствует диффузии анионов к катоду, тогда как облегчается доступ катионов и их восстановление. Пленка перестает расти сама по себе после достижения определенной толщины. ^[7]

Использование

Основное коммерческое применение хлората натрия — производство диоксида хлора (ClO ₂ ). Наибольшее применение ClO ₂ , на долю которого приходится около 95% использования хлората, приходится на отбеливание целлюлозы. Все остальные, менее важные хлораты получают из хлората натрия, обычно путем метатезиса солей с соответствующим хлоридом. Все перхлоратные соединения получают в промышленности путем окисления растворов хлората натрия электролизом. ^[7]

Гербициды

Хлорат натрия используется как неселективный гербицид . Считается фитотоксичным для всех зеленых частей растений. Он также может убить человека за счет поглощения корней.

Хлорат натрия можно использовать для борьбы с различными растениями, включая ипомею , расторопшу , траву Джонсона , бамбук , крестовник и зверобой . Гербицид в основном используется на несельскохозяйственных землях для точечной обработки и для тотального контроля над растительностью на участках, включая обочины дорог, заборы и канавы. Хлорат натрия также используется в качестве дефолианта и осушителя для:

При применении в сочетании с атразином увеличивается стойкость эффекта. При использовании в сочетании с 2,4-D производительность улучшается. Хлорат натрия оказывает стерилизующее действие на почву. Смешивание с другими гербицидами в водном растворе возможно в некоторой степени, если они не подвержены окислению.

Продажа хлората натрия в качестве средства для уничтожения сорняков была запрещена в Европейском Союзе в 2009 году из-за опасности для здоровья, при этом существующие запасы должны быть использованы в течение следующего года. ^[8]

Химическое производство кислорода

Химические генераторы кислорода , например, в коммерческих самолетах, обеспечивают пассажиров аварийным кислородом, чтобы защитить их от падения давления в салоне. Кислород образуется при высокотемпературном разложении хлората натрия: ^[9]

2 NaClO ₃ → 2 NaCl + 3 O ₂

Тепло, необходимое для инициирования этой реакции, генерируется за счет окисления небольшого количества железного порошка, смешанного с хлоратом натрия, при этом реакция потребляет меньше кислорода, чем образуется. Пероксид бария ( Ba O ₂ ) используется для поглощения хлора , который является второстепенным продуктом разложения. ^[10]Заряд воспламенителя активируется при натягивании аварийной маски. Аналогичным образом, в сварочной системе Solidox для выработки кислорода использовались гранулы хлората натрия, смешанные с горючими волокнами.

Бескислородное горение

Хлорат натрия можно смешать с сахарозой, чтобы получить высокоэнергетическое топливо, похожее на порох , которое горит в герметичных помещениях. Это реакция:

8 NaClO ₃ + C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ → 8 NaCl + 12 CO ₂ + 11 H ₂ O

Однако этот хлорат натрия в основном заменяется хлоратом калия . ^{[ нужна ссылка ]}

Органический синтез

Хлорат натрия можно использовать с соляной кислотой (или также серной кислотой и хлоридом натрия , в результате реакции которых образуется HCl) для хлорирования ароматических соединений без использования органических растворителей. В этом случае его функция заключается в окислении HCl с получением на месте либо HOCl, либо Cl ₂ (в зависимости от pH), которые являются активными хлорирующими агентами. ^[11]

Токсичность для человека

Хлорат натрия токсичен: «дозы в несколько граммов хлората смертельны». ^[7] (ld50 перорально крысам, 1200 мг /кг) Окислительное воздействие на гемоглобин приводит к образованию метгемоглобина , за которым следует денатурация белка глобина и перекрестное связывание мембранных белков эритроцитов с последующим повреждением мембранных ферментов. Это приводит к повышению проницаемости мембраны и тяжелому гемолизу . Денатурация гемоглобина подавляет возможности G6PD метаболического пути . Кроме того, этот фермент непосредственно денатурирует хлорат.

Результатом является острый тяжелый гемолиз с полиорганной недостаточностью , включая ДВС-синдром и почечную недостаточность . Кроме того, существует прямая токсичность для проксимальных почечных канальцев . ^[12] Лечение будет состоять из обменного переливания крови , перитонеального диализа или гемодиализа . ^[13]

Составы

Хлорат натрия выпускается в форме пыли , спрея и гранул . Смеси хлоратов и органических соединений представляют серьезную опасность взрыва. ^[14]

Имеющиеся в продаже составы содержат антипирен . Большинство коммерчески доступных хлоратных средств борьбы с сорняками содержат примерно 53% хлората натрия, а остальное приходится на противопожарные средства, такие как метаборат натрия или фосфаты аммония .

Торговые названия

Хлорат натрия является активным ингредиентом различных коммерческих гербицидов. Некоторые торговые названия продуктов, содержащих хлорат натрия, включают Atlacide, Defol, De-Fol-Ate, Drop-Leaf, Fall, Harvest-Aid, Kusatol, Leafex и Tumbleaf. Соединение можно использовать в сочетании с другими гербицидами, такими как атразин, 2,4-Д, бромацил , диурон и метаборат натрия.

Хлорат натрия широко использовался в ЕС до 2009 года, когда он был отменен после решения, принятого в соответствии с правилами ЕС. Его использование в качестве гербицида за пределами ЕС остается неизменным, как и его использование в других негербицидных целях, например, в производстве биоцидов диоксида хлора и для отбеливания целлюлозы и бумаги.

Культурные ссылки

Историк Джеймс Уотсон из Университета Мэсси в Новой Зеландии написал широко известную статью «Значение взрывающихся брюк мистера Ричарда Бакли ». ^[15]^[16] о несчастных случаях с хлоратом натрия при использовании его в качестве гербицида для борьбы с крестовником в 1930-х годах. ^[17] Позже это принесло ему Шнобелевскую премию в 2005 году. ^[18] и послужил основой для Взрывные штаны» « эпизода «Разрушители мифов» в мае 2006 года .

См. также

Хлорид натрия

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к «Хлорат натрия» .
^ Jump up to: ^а ^б «Краткая информация о безопасности хлората натрия по GPS» (PDF) . arkema.com . Аркема. Архивировано из оригинала (PDF) 25 мая 2014 г. Проверено 25 мая 2014 г.
^ Зейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений . Ван Ностранд.
^ Jump up to: ^а ^б CID 516902 от PubChem
^ С. К. Абрахамс, Дж. Л. Бернштейн (1977). «Переизмерение оптически активных NaClO ₃ и NaBrO ₃ » . Акта Кристаллографика . Б33 (11): 3601–3604. Бибкод : 1977AcCrB..33.3601A . дои : 10.1107/S0567740877011637 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Sigma-Aldrich Co. , Хлорат натрия . Проверено 21 февраля 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Фогт, Гельмут; Балей, Ян; Беннетт, Джон Э.; Винтцер, Питер; Шейх Саид Акбар; Галлоне, Патрицио (2000). «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a06_483 . ISBN 3527306730 .
^ «Хлорат натрия запрещен ЕС» . Неделя садоводства . 28 августа 2008 г.
^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
^ Юньчан Чжан; Гириш Кширсагар и Джеймс К. Кэннон (1993). «Функции пероксида бария в химическом кислороде хлората натрия». Индийский англ. хим. Рез . 32 (5): 966–969. дои : 10.1021/ie00017a028 .
^ Шарма, Сушил Кумар; Агарвал, Д.Д. (июль 2014 г.). «Окислительное хлорирование ароматических соединений в водных средах» (PDF) . Международный журнал научных и исследовательских публикаций . 4 (7) . Проверено 23 августа 2021 г.
^ Оливер Дж.; Макдауэлл М., Трейси А. (1951). «Патогенез острой почечной недостаточности, связанной с травматическим и токсическим повреждением. Ишемия почек, нефротоксическое повреждение и ишемический эпизод 1» . Джей Клин Инвест . 30 (12): 1307–439. дои : 10.1172/JCI102550 . ПМК 441312 . ПМИД 14897900 .
^ Токсикологические чрезвычайные ситуации Голдфранка, McGraw-Hill Professional; 8-е издание (28 марта 2006 г.), ISBN 978-0-07-143763-9
^ Беверидж, Александр (1998). Судебно-медицинское расследование взрывов . Тейлор и Фрэнсис Лтд . ISBN 0-7484-0565-8 .
^ «Значение взрывающихся брюк г-на Ричарда Бакли: размышления об аспекте технологических изменений в молочном животноводстве Новой Зеландии между мировыми войнами». Архивировано 23 октября 2013 г. в Wayback Machine , журнал «История сельского хозяйства ».
^ «Истории: взрывающиеся брюки фермера Бакли» , New Scientist
^ "Брюки взрываются" , Evening Post, 21 апреля 1933 г.
^ Джеймс Уотсон за «Значение взрывающихся брюк мистера Ричарда Бакли». , невероятно.com

Дальнейшее чтение

«Хлорат калия», Листок токсиколов. № 217 , Париж: Национальный институт исследований и безопасности, 2000. 4 стр.

Внешние ссылки

Международная карта химической безопасности 1117

[chemister-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к «Хлорат натрия» .

[arkema-2] Jump up to: ^а ^б «Краткая информация о безопасности хлората натрия по GPS» (PDF) . arkema.com . Аркема. Архивировано из оригинала (PDF) 25 мая 2014 г. Проверено 25 мая 2014 г.

[sioc-3] Зейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений . Ван Ностранд.

[pubchem-4] Jump up to: ^а ^б CID 516902 от PubChem

[5] С. К. Абрахамс, Дж. Л. Бернштейн (1977). «Переизмерение оптически активных NaClO ₃ и NaBrO ₃ » . Акта Кристаллографика . Б33 (11): 3601–3604. Бибкод : 1977AcCrB..33.3601A . дои : 10.1107/S0567740877011637 .

[sigma-6] Jump up to: ^а ^б ^с Sigma-Aldrich Co. , Хлорат натрия . Проверено 21 февраля 2022 г.

[Ullmann-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Фогт, Гельмут; Балей, Ян; Беннетт, Джон Э.; Винтцер, Питер; Шейх Саид Акбар; Галлоне, Патрицио (2000). «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a06_483 . ISBN 3527306730 .

[8] «Хлорат натрия запрещен ЕС» . Неделя садоводства . 28 августа 2008 г.

[9] Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .

[10] Юньчан Чжан; Гириш Кширсагар и Джеймс К. Кэннон (1993). «Функции пероксида бария в химическом кислороде хлората натрия». Индийский англ. хим. Рез . 32 (5): 966–969. дои : 10.1021/ie00017a028 .

[11] Шарма, Сушил Кумар; Агарвал, Д.Д. (июль 2014 г.). «Окислительное хлорирование ароматических соединений в водных средах» (PDF) . Международный журнал научных и исследовательских публикаций . 4 (7) . Проверено 23 августа 2021 г.

[12] Оливер Дж.; Макдауэлл М., Трейси А. (1951). «Патогенез острой почечной недостаточности, связанной с травматическим и токсическим повреждением. Ишемия почек, нефротоксическое повреждение и ишемический эпизод 1» . Джей Клин Инвест . 30 (12): 1307–439. дои : 10.1172/JCI102550 . ПМК 441312 . ПМИД 14897900 .

[13] Токсикологические чрезвычайные ситуации Голдфранка, McGraw-Hill Professional; 8-е издание (28 марта 2006 г.), ISBN 978-0-07-143763-9

[14] Беверидж, Александр (1998). Судебно-медицинское расследование взрывов . Тейлор и Фрэнсис Лтд . ISBN 0-7484-0565-8 .

[15] «Значение взрывающихся брюк г-на Ричарда Бакли: размышления об аспекте технологических изменений в молочном животноводстве Новой Зеландии между мировыми войнами». Архивировано 23 октября 2013 г. в Wayback Machine , журнал «История сельского хозяйства ».

[16] «Истории: взрывающиеся брюки фермера Бакли» , New Scientist

[17] "Брюки взрываются" , Evening Post, 21 апреля 1933 г.

[18] Джеймс Уотсон за «Значение взрывающихся брюк мистера Ричарда Бакли». , невероятно.com

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]