Що таке хлорат калію?
Калієву сіль хлорноватої кислоти (одна зчотирьох кисневмісних кислот, утворених хлором: хлорнуватиста - HClO, хлориста - HClO2, хлорноватої - HClO3 і хлорне - HClO4) прийнято називати хлорат калію, його формула - KClO3. Ця сіль за зовнішнім виглядом являє собою кристали (безбарвні), які слабо розчиняються у воді (при 20 ºС в 100 см3 води розчиняється всього 7,3 г солі), але з підвищенням температури розчинність зростає. Інша її відома назва - бертолетова сіль. Молекулярна маса речовини становить 122,55 атомних одиниць маси, щільність - 2,32 г / см3. Сіль плавиться при 356 ºС, розкладається приблизно при 400 ° С.
Відкриття бертолетової солі
Впервые (в 1786 году) хлорат калия получил французький хімік Клод Бертолле. Він пропускав хлор через концентрований гарячий розчин гідроксиду калію. Рівняння реакції, за яким була отримана сіль, виглядає наступним чином: 3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O. В результаті цієї реакції хлорат калію випадає у вигляді білого осаду. Так як він слабо розчиняється в холодній воді, то легко відділяється від інших солей при охолодженні розчину. З моменту свого відкриття бертолетова сіль був найбільш поширеним і корисним продуктом з усіх хлоратов. В даний час KClO3 випускається в промислових масштабах.
Хімічні властивості
Бертолетова сіль - сильний окислювач.При взаємодії її з концентрованою соляною кислотою (HCl) виділяється вільний хлор. Цей процес описується рівнянням хімічної реакції: 6HCl + KClO3 → 3Cl ↑ + KCl + 3 H2O. Як і всі хлорати, ця речовина сильно отруйна. У розплавленому вигляді KClO3 енергійно підтримує горіння. У суміші з легко окиснюються (восстановителями), такими як сірка, фосфор, цукор та інші органічні речовини хлорат калію вибухає від удару або тертя. Чутливість до цих впливів посилюється в присутності солей амонію і броматов. При обережному (нагрівання до 60 ° С) окисленні калію хлорату з кислотою щавлевої отримують двоокис хлору, процес протікає за рівнянням реакції: 2KClO3 + H2C2O4 → K2CO3 + CO2 + H2O + 2ClO2. Окис хлору знаходить застосування при відбілюванні і стерилізації різних матеріалів (паперової маси, борошна та інше), а також може бути використана для знефенолювання стічних вод хімічних заводів.
Застосування калію хлорату
З усіх хлоратов бертолетова сіль знаходить самешироке застосування. Вона використовується у виробництві барвників, сірників (роблять горюча речовина сірникової головки, сировиною є зволожений хлорат калію по ТУ 6-18-24-84), феєрверків, дезінфікуючих засобів, діоксиду хлору. Через високу небезпеку складів з хлоратом калію вони практично не застосовуються у виробництві вибухових речовин для промислових і військових цілей. Дуже рідко хлорат калію застосовується в якості ініціюючого вибухової речовини. Іноді використовується в піротехніці, у результаті отримують цветнопламенние склади. Раніше сіль застосовували в медицині: слабкі розчини цієї речовини (KClO3) деякий час застосовувалися як антисептик для зовнішнього полоскання горла. Сіль на початку 20 століття використовували для отримання кисню в лабораторних умовах, але через небезпеку експериментів вони були припинені.
Отримання калію хлорату
Одним із таких способів:хлоруванням гідроксиду калію, в результаті обмінної реакції хлоратов з іншими солями, електрохімічним окисленням в водних розчинах хлоридів металів - може бути отримана бертолетова сіль. Отримання її в промислових масштабах частіше здійснюють за реакції диспропорціонування гіпохлоритів (солей хлорнуватистої кислоти). Технологічно процес оформляють по-різному. Найчастіше в його основі лежить реакція між хлоратом кальцію і хлоридом калію: Ca (ClO3) 2 + 2KCl → 2KClO3 + CaCl2. Потім утворилася бертолетова сіль з маточного розчину виділяється методом кристалізації. Також хлорат калію отримують за модифікованим методом Бертолле при електролізі хлориду калію: утворюється при електролізі хлор взаємодіє з калію гідроксидом, що утворився гіпохлорит калію KClO диспропорционирует потім на калію хлорат KClO3 і вихідний калію хлорид KCl.
Розкладання хлората калію
При температурі приблизно 400 ° С відбуваєтьсярозкладання бертолетової солі. В результаті виділяється кисень і перхлорат калію: 4KClO3 → KCl + 3KClO4. Наступна стадія розкладання протікає при температурі від 550 до 620 ºС: KClO4 → 2O2 ↑ + KCl. На каталізаторах (ними можуть бути оксид міді CuO, оксид заліза (III) Fe2O3 або оксид марганцю (IV) MnO2) розкладання протікає при більш низькій температурі (від 150 до 300 ºС) і в одну стадію: 2KClO3 → 2KCl + 3O2.
Заходи безпеки
Бертолетова сіль є нестійкимвибухонебезпечним хімічною речовиною, яка може вибухнути при перемішуванні, зберіганні (наприклад, поруч з відновниками на одній полиці в лабораторії або в одному складському приміщенні), подрібненні або інших операціях. В результаті вибуху може наступити каліцтво або навіть піти летальний результат. Тому при отриманні, використанні, зберіганні або транспортуванні хлората калію необхідно дотримуватись вимог ФЗ 116. Об'єкти, на яких організовані ці процеси, відносяться до небезпечних виробничих об'єктів.
