Хлорат калію: опис, формула, властивості

Калієва сіль хлорноватої кислоти, або хлорат калію, являє собою неорганічні з’єднання, що володіє вибуховими властивостями. Висока чутливість до тертя і реакційна здатність обмежують область його застосування в промисловості.

Загальний опис

Хлорат калію – тверда речовина у вигляді дрібного кристалічного порошку білого кольору, не має запаху. Кристали мають пластинчастої, голчастої або призматичної форми. Інша назва цього з’єднання – бертолетова сіль. Воно присвоєно по імені французького хіміка Клода Луї Бертолле. Цей вчений вперше синтезував дана речовина в 1786 році за допомогою пропускання хлору через розчин калієвого лугу. Тоді ж були відкриті і його вибухові властивості.

Емпірична формула хлорату калію має вигляд: ClKO₃.

Структурно речовина представлено на малюнку нижче. Три атома кисню пов’язані з атомом хлору допомогою ковалентного зв’язку, а взаємодія атома калію і хлору носить іонний характер.

За хімічним складом компоненти розподіляються таким чином:

  • К – 31,92 %;
  • Cl – 28,92 %;
  • Про – 39,16 %.

Хімічні властивості

Хлорат калію є сильним окислювачем. Це властивість використовувалося для отримання пороху. Дане з’єднання може «підпалити» багато речовини, тому при роботі з ним потрібно акуратність.

Дане з’єднання характеризується наступними основними хімічними властивостями:

  • При нагріванні до 400 °С відбувається його розкладання з виділенням кисню та освітою перхлорату калію.
  • При подальшому нагріванні відбувається виділення О2 і KCl.
  • В реакції з сірчанокислим амонієм у водно-спиртовому розчині спостерігається утворення высокобризантного (має велику здатність до руйнування) і чутливого речовини – хлорату амонію (NH₄ClO₃).
  • Цікавою особливістю є те, що розкладання хлорату калію протікає з виділенням теплоти, а перхлорату – з поглинанням її. У перхлоратів також вище температура займання. Даний факт є перевагою у поводженні з ClKO₄.

    Фізичні властивості

    Якщо в порошку присутні домішки Mn, CuO, Fe2O3 Cr2O3 та інші оксиди, то температура розкладання сильно знижується (до 200 °C).

    Основні фізичні властивості хлорату калію перераховані нижче:

    • температура плавлення – 356 °C;
    • температура кипіння – 400 °C;
    • гравіметрична щільність – 2100-2250 кг/м3;
    • кристалічна щільність – 2340 кг/м3;
    • молярна маса – 122,594 г/моль;
    • розчинність у воді – хороша (69,9 г /л при температурі 20 °C).

    Отримання

    У хімічній промисловості синтез хлорату калію проводиться за допомогою дисмутації солей хлорнуватистої кислоти HClO (реакція самоокислення-самовідновлення). Найбільш поширеним способом є обмін між Ca(ClO₃)₂ і KCl.

    На малюнку нижче представлена схема отримання речовини в два етапи — пропусканням хлору через розчин їдкого натру з подальшим обмінною реакцією між хлоратом натрію і каустичним поташем.

    Існують і інші методи – термічне розкладання гіпохлориту калію, електрохімічний метод (електроліз водних розчинів хлоридів).

    Вплив на живі організми

    Хлорат калію є токсичною речовиною. Отруєння цією сполукою призводить до появи наступних симптомів:

    • при потраплянні в ШКТ: біль в епігастрії, нудота, блювання;
    • при ураженні очей або шкіри: подразнення, почервоніння;
    • при попаданні в органи дихання: кашель, болі, утруднене дихання.

    Смертельна доза – 1г/кг Речовина токсична для флори і фауни природних водойм.

    В якості першої допомоги потерпілому необхідно вжити наступні заходи:

    • вивести на свіже повітря;
    • промити шкіру (очі) чистою водою;
    • прополоскати рот водою;
    • зняти забруднений одяг.

    Заходи безпеки

    При зберіганні речовина необхідно берегти від джерел тепла і відкритого вогню. У приміщенні не можна палити. Не допускається змішувати з’єднання з горючими матеріалами, так як це може призвести до вибуху.

    При займанні хлорату калію вогонь гасять піском, вуглекислотою у порошкових вогнегасниках. Якщо сталося загоряння великої кількості речовини, то необхідно залишити небезпечну зону.

    Виготовлення вибухових речовин

    В кінці XIX – початку XX століття хлорат калію використовувався в якості вибухової речовини. На його основі виготовляють так званий «порох Бертолле», склад якого включав 75 % бертолетової солі і по 12,5 % сірки і вугілля. На відміну від звичайного чорного пороху, зробленого з калієвої селітри, дана хімічна композиція має дуже високу чутливість до механічного впливу. Від тертя або удару порох Бертолле може зайнятися або вибухнути. І хоча по потужності він перевершував всі відомі види вибухових речовин в той час, хімічна нестійкість визначила його обмежене застосування. В Швейцарії для підвищення безпеки вибухових речовин, використовуваних при будівництві шахт, хлоратні з’єднання желатинировали.

    Під час Першої світової війни хлорат калію використовувався в складі інших видів вибухових речовин. Так, в Німеччині успішно застосовувалася «сілезія» (80 % ClKO₃ і 20 % смоли, обробленої азотною кислотою). В Австрії такі склади включали ClKO₃ і антраценове масло. Поступово хлорат калію, як складовий елемент вибухових сумішей, був витіснений хлоратом натрію. У 1941-1945 рр. дане з’єднання входило в терочный складу німецьких ручних гранат.

    Інші області застосування

    В даний час хлорат калію іноді використовується в якості джерела хлору в піротехнічних складах для отримання кольорового вогню. Завдяки йому феєрверк горить інтенсивніше і не слабшає під тиском повітря. Тому дане з’єднання застосовують для ракет-форсов.

    Бертолетова сіль є також у складі сірникових головок. Якщо зішкребти речовина, зібрати його у вигляді гірки на твердій основі і стукнути молотком, то можна спостерігати явище микровзрыва. Цей приклад наочно ілюструє виняткову чутливість і небезпека використання хлорату калію.

    Дана речовина застосовувалося також деякий час як антисептичний засіб для полоскання рота і горла. Після того, як були виявлені його токсичні властивості, його перестали використовувати в медичних цілях.