Хлорат калия

Хлорат калия
Хлорат калия
	;
Общие
Систематическое; наименование	Хлорат калия
Традиционные названия	Бертолетова соль
Хим. формула	KClO3
Физические свойства
Состояние	Бесцветные кристаллы
Молярная масса	122,55 г/моль
Плотность	2,32 г/см³
Термические свойства
	Температура
• плавления	356 °C
• разложения	~400 °C
	Энтальпия
• образования	−391,204 кДж/моль
Химические свойства
	Растворимость
• в воде при 0 °C	3,25 г/100 мл
• в воде при 20 °C	7,3 г/100 мл
• в воде при 100 °C	56,2 г/100 мл
• в воде при 104,2 °C	61,5 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	[3811-04-9]
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Хлорат калия (бертолетова соль^[1], калий хлорноватокислый) — калиевая соль хлорноватой кислоты.

История[править]

Впервые получен Клодом Бертолле (отсюда название бертолетова либо бертоллетова соль) в 1786 году при пропускании хлора через горячий концентрированный раствор гидроксида калия:

6 K O H + 3 C l_{2} ⟶ K C l O_{3} + 5 K C l + 3 H_{2} O

Получение[править]

Промышленное получение хлоратов вообще (и хлората калия в частности) основано на реакции диспропорционирования гипохлоритов, в свою очередь получаемых взаимодействием хлора с растворами щелочей:

C l_{2} + 2 O H^{-} ⟶ C l O^{-} + C l^{-} + H_{2} O

3 C l O^{-} ⟶ C l O_{3}^{-} + 2 C l^{-}

Технологическое оформление процесса может быть различно: поскольку наиболее многотоннажным продуктом является гипохлорит кальция (входящий в состав хлорной извести), то наиболее распространённым процессом является проведение реакции обмена между хлоратом кальция (получающимся из гипохлорита кальция при нагреве) и хлоридом калия, который, в силу относительно низкой растворимости, кристаллизуется из маточного раствора.

Также хлорат калия получают модифицированным методом Бертолле при бездиафрагменном электролизе хлорида калия, образующийся при электролизе хлор вступает во взаимодействие in situ (в момент выделения, «на месте») с гидроксидом калия с образованием гипохлорита калия, который далее диспропорционирует на хлорат калия и исходный хлорид калия. При использовании графитовых анодов более удобным методом является электролиз хлорида натрия с получением хлората натрия и обменная реакция с хлоридом калия. Это позволяет очищать от анодного шлама раствор хлората натрия, который имеет значительно большую растворимость, чем хлорат калия, и, таким образом, удобнее для фильтрации.

Химические свойства[править]

При температуре ~ 400 °C разлагается с выделением кислорода с промежуточным образованием перхлората калия:
$4 K C l O_{3} \overset{400^{\circ} C}{\to} 3 K C l O_{4} + K C l$

$K C l O_{4} \overset{550 -_{620}^{\circ} C}{\to} K C l + 2 O_{2} ↑$
В присутствии катализаторов (MnO₂, Fe₂O₃, CuO и др.) температура разложения значительно снижается (до ~ 200 °C).
$2 K C l O_{3} \overset{150 -_{300}^{\circ} C}{\to} 2 K C l + 3 O_{2} ↑$
Реагирует с сульфатом аммония в водно-спиртовом растворе с образованием хлората аммония:
$(N H_{4})_{2} S O_{4} + 2 K C l O_{3} ⟶ 2 N H_{4} C l O_{3} + K_{2} S O_{4}$
Восстановление щавелевой кислотой в сернокислой среде ведёт к диоксиду хлора^[2]:
$2 K C l O_{3} + H_{2} C_{2} O_{4} \cdot 2 H_{2} O + 2 H_{2} S O_{4} ⟶ 2 K H S O_{4} + 2 C l O_{2} ↑ + 2 C O_{2} ↑ + 4 H_{2} O$
Окисляет галогеноводородные кислоты (кроме плавиковой кислоты) до свободных галогенов:
$6 H I + K C l O_{3} ⟶ K C l + 3 I_{2} + 3 H_{2} O$

$6 H B r + K C l O_{3} ⟶ K C l + 3 B r_{2} + 3 H_{2} O$

$6 H C l + K C l O_{3} ⟶ K C l + 3 C l_{2} + 3 H_{2} O$

Применение[править]

Взрывчатые вещества[править]

Смеси хлората калия с восстановителями (фосфором, серой, алюминием, органическими соединениями) взрывчаты и чувствительны к трению и ударам, чувствительность повышается в присутствии броматов и солей аммония.

Из-за высокой чувствительности составов с бертолетовой солью они практически не применяются для производства промышленных и военных взрывчатых веществ.

Иногда используется в пиротехнике как источник хлора для цветнопламенных составов и в зарядах хлопушек (взрыв происходит при протаскивании грубой нити через пиротехнический состав), входит в состав горючего вещества спичечной головки, и крайне редко в качестве инициирующих взрывчатых веществ (хлоратный порох — «сосис», детонирующий шнур, тёрочный состав ручных гранат вермахта).

В медицине[править]

Некоторое время растворы хлората калия применялись в качестве слабого антисептика, наружного лекарственного средства для полоскания горла.

Для получения кислорода[править]

В начале XX века бертолетова соль использовалась^[кто?] для лабораторного получения кислорода, но из-за малой доступности её^[кого?] перестали применять.

Для получения диоксида хлора[править]

Реакция восстановления хлората калия щавелевой кислотой при добавлении серной кислоты используется для получения диоксида хлора в лабораторных условиях:

2 K C l O_{3} + H_{2} C_{2} O_{4} + H_{2} S O_{4} ⟶ K_{2} S O_{4} + 2 C l O_{2} ↑ + 2 C O_{2} ↑ + 2 H_{2} O

Хлорат калия может реагировать со щавелевой кислотой без присутствия серной кислоты, но эта реакция не применяется для препаративного получения диоксида хлора:

2 K C l O_{3} + H_{2} C_{2} O_{4} ⟶ K_{2} C O_{3} + C O_{2} ↑ + 2 C l O_{2} ↑ + H_{2} O

Токсичность[править]

Токсичен. Смертельная доза хлората калия составляет 1 г/кг^[3].

Примечания[править]

↑ Бертолетова соль // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
↑ М. Баудлер, Г. Брауэр, Ф. Губер и др. Руководство по неорганическому синтезу: В 6 томах (рус.). — М.: Мир, 1985. — Т. 2. — С. 348. — 362 с.
↑ Новый справочник химика и технолога. Радиоактивные вещества. Вредные вещества. Гигиенические нормативы / Редкол.: Москвин А. В. и др.. — СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. — 1142 с.

Литература[править]

Вуколов, С. П., Менделеев Д. И. Хлорноватые соли // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

[1] Бертолетова соль // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

[2] М. Баудлер, Г. Брауэр, Ф. Губер и др. Руководство по неорганическому синтезу: В 6 томах (рус.). — М.: Мир, 1985. — Т. 2. — С. 348. — 362 с.

[3] Новый справочник химика и технолога. Радиоактивные вещества. Вредные вещества. Гигиенические нормативы / Редкол.: Москвин А. В. и др.. — СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. — 1142 с.

[1]

[2]

[3]