Бертолетова сіль

Бертолетова сіль


Що таке хлорат калію?

Калієву сіль хлорнуватої кислоти (одна з чотирьох кисневмісних кислот, утворених хлором: хлорнувата - HClO, хлориста - HClO2, хлорнувата - HClO3 і хлорна - 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-С, розкладається приблизно при 400-С.

Відкриття бертолетової солі

Вперше (1786 року) хлорат калію отримав французький хімік Клод Бертолле. Він пропускав хлор через концентрований гарячий розчин гідроокису 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. Оскільки він слабо розчиняється в холодній воді, то легко відокремлюється від решти солей при охолодженні розчину. З моменту свого відкриття бертолетова сіль був найбільш поширеним і корисним продуктом з усіх хлоратів. 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 речовинами, що легко окисляються (відновлювачами), 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 броматів. При обережному (нагрівання до 60 ºС) окисленні калію хлората з кислотою щавельової отримують двоокис хлору, процес протікає по рівнянню реакції: 2KClO3 + H2C2O4 → K2CO3 + CO2 + H2O + 2ClO2. Окис хлору знаходить застосування при відбілюванні та стерилізації різних матеріалів (паперової маси, борошна та інше), а також може бути використана для знефенолювання стічних вод хімічних заводів.

Застосування калію хлората

З усіх хлоратів бертолетова сіль знаходить найширше застосування. Вона використовується у виробництві барвників, сірників (роблять горючу речовину сірникової головки, сировиною є зволожений хлорат калію по ТУ 6-18-24-84), феєрверків, дезінфікуючих засобів, діоксиду хлору. Через високу небезпеку потягів з хлоратом калію вони практично не застосовуються у виробництві вибухових речовин для промислових і військових цілей. Дуже рідко хлорат калію застосовується в якості ініціюючої вибухової речовини. Іноді використовується в піротехніці, в результаті отримують квітнопламінні 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 хлората

Одним з таких способів: хлоруванням гідроокису калію, в результаті обмінної реакції хлоратів з іншими солями, електрохімічним окисленням у водних розчинах хлоридів металів - може бути отримана бертолетова сіль. Отримання її в промислових масштабах частіше здійснюють за реакцією диспропорціонування гіпохлоритів (солей хлорнуватистої кислоти). Технологічно процес оформляють по-різному. Частіше в його основі лежить реакція між хлоратом кальцію і хлоридом калію: Ca(ClO3)2 + 2KCl → 2KClO3 + CaCl2. Потім створена бертолітова сіль з маточного розчину виділяється методом кристалізації. Також хлорат калію отримують за модифікованим методом Бертолле при електролізі хлориду калію: хлор, що утворюється при електролізі, взаємодіє з калію гідроксидом, що утворився гіпохлорит калію KClO диспропорціонує потім на калію хлорат KClO3 і вихідний калію хлорид KCl.

Розкладання хлората калію

При температурі приблизно 400 ºС відбувається розкладання бертолетової солі. У 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 нестійкою вибухонебезпечною хімічною речовиною, яка може вибухнути при перемішуванні, зберіганні (наприклад, поруч з відновлювачами на одній полиці в лабораторії або в одному складському приміщенні), подрібненні або інших операціях. В результаті вибуху може настати каліцтво або навіть послідувати летальний результат. Тому при отриманні, використанні, зберіганні або транспортуванні хлората калію повинні дотримуватися вимоги ФЗ 116. Об'єкти, на яких організовані ці процеси, належать до небезпечних виробничих об'єктів.