Хлорат калия

Хлорат калия (Бертолетова соль, Калий хлорноватокислый) — калиевая соль хлорноватой кислоты.

История

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

 6KOH + 3Cl₂ → KClO₃ + 5KCl + 3H₂O 

Получение

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

 Cl₂ + 2OH⁻ → ClO⁻ + Cl⁻ + H₂O 

 3ClO⁻ → ClO₃⁻ + 2Cl⁻

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

• При температуре ~ 400 °C разлагается с выделением кислорода с промежуточным образованием перхлората калия:

 4KClO₃ →^400oC 3KClO₄ + KCl 

 KClO₄ →^550−620oC KCl + 2O₂ 

• В присутствии катализаторов (MnO₂, Fe₂O₃, CuO и др.) температура разложения значительно снижается (до ~ 200 °C).

 2KClO₃ →^150−300 2KCl + 3O₂ 

• Реагирует с сульфатом аммония в водно-спиртовом растворе c образованием хлората аммония:

 (NH₄)₂SO₄ + 2KClO₃ → 2NH₄ClO₃ + K₂SO₄ 

Применение

Взрывчатые вещества

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, 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

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

Для получения кислорода

В начале XX века использовалась для лабораторного получения кислорода, но из-за малой доступности его перестали применять.

KClO₃ + C, −2.5mb

Для получения диоксида хлора

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

 2KClO₃ + H₂C₂O₄ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2ClO₂ + 2CO₂ + 2H₂O 

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

 2KClO₃ + H₂C₂O₄ → K₂CO₃ + CO₂ + 2ClO₂ + H₂O 

Токсичность

Токсичен. Смертельная доза хлората калия составляет 1 г/кг.