Kaliumchlorat - Potassium chlorate

Kaliumchlorat
Die Struktur der Ionen in Kaliumchlorat
Die Kristallstruktur von Kaliumchlorat
Kaliumchloratkristalle
Namen
Andere Namen
Kaliumchlorat (V), Potcrate, Berthollet-Salz
Bezeichner
3D-Modell ( JSmol )
ChemSpider
ECHA-Infokarte 100.021.173 Bearbeite dies bei Wikidata
EG-Nummer
RTECS-Nummer
UNII
UN-Nummer 1485
  • InChI=1S/ClHO3.K/c2-1(3)4;/h(H,2,3,4);/q;+1/p-1 prüfenJa
    Schlüssel: VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M prüfenJa
  • InChI=1/ClHO3.K/c2-1(3)4;/h(H,2,3,4);/q;+1/p-1
    Schlüssel: VKJKEPKFPUWCAS-REWHXWOFAC
  • [K+].[O-]Cl(=O)=O
Eigenschaften
KClO 3
Molmasse 122,55 gmol -1
Aussehen weiße Kristalle oder Pulver
Dichte 2,32 g / cm 3
Schmelzpunkt 356 °C (673 °F; 629 K)
Siedepunkt 400 °C (752 °F; 673 K) zersetzt sich
3,13 g/100 ml (0 °C)
4,46 g/100 ml (10 °C)
8,15 g/100 ml (25 °C)
13,21 g/100 ml (40 °C)
53,51 g/100 ml (100 °C)
183 g/100 g (190 °C)
2930 g/100 g (330 °C)
Löslichkeit löslich in Glycerin
vernachlässigbar in Aceton und flüssigem Ammoniak
Löslichkeit in Glycerin 1 g/100 g (20 °C)
−42,8·10 −6 cm 3 /mol
1.40835
Struktur
monoklin
Thermochemie
100,25 J/mol·K
142,97 J/mol·K
Std
Bildungsenthalpie (Δ f H ⦵ 298 )
−391,2 kJ/mol
-289,9 kJ/mol
Gefahren
Sicherheitsdatenblatt ICSC 0548
GHS-Piktogramme GHS03: OxidierendGHS07: GesundheitsschädlichGHS09: Umweltgefährdung
GHS-Signalwort Achtung
H271 , H302 , H332 , H411
P220 , P273
NFPA 704 (Feuerdiamant)
Letale Dosis oder Konzentration (LD, LC):
LD 50 ( mediane Dosis )
 1870 mg/kg (oral, Ratte)
Verwandte Verbindungen
Andere Anionen
Kaliumbromat
Kaliumjodat
Kaliumnitrat
Andere Kationen
Ammoniumchlorat
Natriumchlorat
Bariumchlorat
Verwandte Verbindungen
 Kaliumchlorid
Kaliumhypochlorit
Kaliumchlorit
Kaliumperchlorat
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Infobox-Referenzen

Kaliumchlorat ist eine kalium- , chlor- und sauerstoffhaltige Verbindung mit der Summenformel KClO 3 . In seiner reinen Form ist es eine weiße kristalline Substanz. Nach Natriumchlorat ist es das zweithäufigste Chlorat in der Industrie. Es ist ein starkes Oxidationsmittel und ihre wichtigste Anwendung ist in Sicherheit Streichhölzern . In anderen Anwendungen ist es meist veraltet und wurde in den letzten Jahrzehnten durch sicherere Alternativen ersetzt. Es wurde benutzt

Produktion

Im industriellen Maßstab wird Kaliumchlorat durch die Salzmetathesereaktion von Natriumchlorat und Kaliumchlorid hergestellt :

NaClO 3 + KCl → NaCl + KClO 3

Die Reaktion wird durch die geringe Löslichkeit von Kaliumchlorat in Wasser angetrieben. Durch die kontinuierliche Fällung des Produktes wird das Reaktionsgleichgewicht auf die rechte Seite verschoben ( Le-Chatelier-Prinzip ). Die Vorstufe Natriumchlorat wird industriell in sehr großen Mengen durch Elektrolyse von Natriumchlorid, Kochsalz , hergestellt.

Manchmal wird auch die direkte Elektrolyse von KCl in wässriger Lösung verwendet, bei der an der Anode gebildetes elementares Chlor mit KOH in situ reagiert . Die geringe Löslichkeit von KClO 3 in Wasser führt dazu, dass sich das Salz bequemerweise aus dem Reaktionsgemisch isoliert, indem es einfach aus der Lösung ausfällt.

Kaliumchlorat kann in geringen Mengen durch Disproportionierung in einer Natriumhypochloritlösung und anschließende Metathesereaktion mit Kaliumchlorid hergestellt werden:

3 NaOCl (wässrig) → 2 NaCl (s) + NaClO 3 (wässrig)
KCl (wässrig) + NaClO 3 (wässrig) → NaCl (wässrig) + KClO 3(s)

Es kann auch durch Einleiten von Chlorgas in eine heiße Kalilauge hergestellt werden:

3 Cl 2 (g) + 6 KOH (wässrig) → KClO 3 (wässrig) + 5 KCl (wässrig) + 3 H 2 O (l)

Verwendet

Kaliumchlorat brennt Zucker

Kaliumchlorat war ein wichtiger Bestandteil in frühen Feuerwaffen Zündhütchen (Primer). Es wird in dieser Anmeldung fortgesetzt, wo es nicht durch Kaliumperchlorat ersetzt wird .

Treibmittel auf Chloratbasis sind effizienter als herkömmliches Schießpulver und weniger anfällig für Wasserschäden. Sie können jedoch in Gegenwart von Schwefel oder Phosphor extrem instabil sein und sind viel teurer. Chlorat-Treibmittel dürfen nur in dafür vorgesehenen Geräten verwendet werden; Die Nichtbeachtung dieser Vorsichtsmaßnahme ist eine häufige Unfallquelle. Kaliumchlorat, oft in Kombination mit Silberfulminat , wird in Trickgeräuschmachern verwendet , die als "Cracker", "Snapper", "Pop-its" oder "Bang-Snaps" bekannt sind, eine beliebte Art von Neuheitsfeuerwerk .

Eine andere Anwendung von Kaliumchlorat ist als Oxidationsmittel in einer Rauchzusammensetzung, wie sie in Rauchgranaten verwendet wird . Seit 2005 wird eine Kartusche mit Kaliumchlorat gemischt mit Laktose und Kolophonium verwendet, um den weißen Rauch zu erzeugen, der die Wahl des neuen Papstes durch ein päpstliches Konklave signalisiert .

Kaliumchlorat wird oft in High School- und College-Labors verwendet, um Sauerstoffgas zu erzeugen. Es ist eine weitaus billigere Quelle als ein unter Druck stehender oder kryogener Sauerstofftank. Kaliumchlorat zersetzt sich leicht, wenn es in Kontakt mit einem Katalysator erhitzt wird , typischerweise Mangan(IV)-dioxid (MnO 2 ). So kann es einfach in ein Reagenzglas gegeben und über einem Brenner erhitzt werden. Ist das Reagenzglas mit einem Einlochstopfen und Schlauch ausgestattet, kann warmer Sauerstoff abgezogen werden. Die Reaktion ist wie folgt:

2 KClO 3 (s) → 3 O 2 (g) + 2 KCl (s)

Erhitzen ohne Katalysator wandelt es in Kaliumperchlorat um :

4 KClO 3 → 3 KClO 4 + KCl

Bei weiterem Erhitzen zersetzt sich Kaliumperchlorat zu Kaliumchlorid und Sauerstoff:

KClO 4 → KCl + 2 O 2

Die sichere Durchführung dieser Reaktion erfordert sehr reine Reagenzien und eine sorgfältige Temperaturkontrolle. Geschmolzenes Kaliumchlorat ist ein extrem starkes Oxidationsmittel und reagiert spontan mit vielen gängigen Materialien wie Zucker. Explosionen sind durch das Spritzen flüssiger Chlorate in die Latex- oder PVC-Rohre von Sauerstoffgeneratoren sowie durch den Kontakt zwischen Chloraten und Kohlenwasserstoff-Dichtungsfetten entstanden. Auch Verunreinigungen im Kaliumchlorat selbst können Probleme verursachen. Beim Arbeiten mit einer neuen Charge Kaliumchlorat empfiehlt es sich, eine kleine Probe (~1 Gramm) zu entnehmen und auf einer offenen Glasplatte stark zu erhitzen. Eine Kontamination kann dazu führen, dass diese kleine Menge explodiert, was darauf hindeutet, dass das Chlorat entsorgt werden sollte.

Kaliumchlorat wird in chemischen Sauerstoffgeneratoren (auch Chloratkerzen oder Sauerstoffkerzen genannt) verwendet, die als Sauerstoffversorgungssysteme von zB Flugzeugen, Raumstationen und U-Booten verwendet werden und war für mindestens einen Flugzeugabsturz verantwortlich . Ein Feuer auf der Raumstation Mir wurde auf Kerzen zur Sauerstofferzeugung zurückgeführt, die ein ähnliches Lithiumperchlorat verwenden. Die Zersetzung von Kaliumchlorat diente auch der Sauerstoffversorgung von Rampenlichtern .

Kaliumchlorat wird auch als Pestizid verwendet . In Finnland wurde es unter dem Handelsnamen Fegabit verkauft.

Kaliumchlorat kann mit Schwefelsäure zu einer hochreaktiven Lösung von Chlorsäure und Kaliumsulfat reagieren:

2 KClO 3 + H 2 SO 4 → 2 HClO 3 + K 2 SO 4

Die so hergestellte Lösung ist so reaktiv, dass sie sich bei Anwesenheit von brennbarem Material (Zucker, Papier usw.) selbst entzündet.

In Schulen wird geschmolzenes Kaliumchlorat bei der dramatischen schreienden Gummibärchen- , Gummibärchen- , Haribo- und Trolli- Süßigkeitsdemonstration verwendet, bei der die Süßigkeiten in das geschmolzene Salz getropft werden.

In chemischen Labors wird es verwendet, um HCl zu oxidieren und kleine Mengen an gasförmigem Chlor freizusetzen.

Aufständische in Afghanistan verwenden Kaliumchlorat auch in großem Umfang als Schlüsselkomponente bei der Herstellung improvisierter Sprengkörper . Als erhebliche Anstrengungen unternommen wurden, um die Verfügbarkeit von Ammoniumnitratdünger in Afghanistan zu reduzieren , begannen die Hersteller von IEDs, Kaliumchlorat als kostengünstige und wirksame Alternative zu verwenden. Im Jahr 2013 verwendeten 60 % der IEDs in Afghanistan Kaliumchlorat, was es zum am häufigsten verwendeten Inhaltsstoff in IEDs macht. Kaliumchlorat war auch der Hauptbestandteil der Autobombe, die 2002 bei den Bombenanschlägen auf Bali eingesetzt wurde , bei denen 202 Menschen ums Leben kamen.

Kaliumchlorat wird verwendet, um die Blütephase des Longan- Baumes zu forcieren , wodurch er in wärmeren Klimazonen Früchte trägt.

Sicherheit

Kaliumchlorat sollte mit Vorsicht behandelt werden. Es reagiert heftig und entzündet sich in manchen Fällen selbst oder explodiert, wenn es mit vielen brennbaren Stoffen vermischt wird. Es brennt stark in Kombination mit praktisch jedem brennbaren Material, auch mit normalerweise nur leicht entzündlichen (einschließlich gewöhnlichem Staub und Flusen). Gemische aus Kaliumchlorat und einem Kraftstoff können sich durch Kontakt mit Schwefelsäure entzünden, daher sollte es von diesem Reagenz ferngehalten werden. Schwefel sollte in pyrotechnischen Zusammensetzungen, die Kaliumchlorat enthalten, vermieden werden, da diese Mischungen zu spontaner Verpuffung neigen . Der meiste Schwefel enthält Spuren von schwefelhaltigen Säuren, die eine Selbstentzündung verursachen können - "Schwefelblüten" oder "sublimierter Schwefel" enthalten trotz der insgesamt hohen Reinheit erhebliche Mengen an Schwefelsäuren. Auch Mischungen von Kaliumchlorat mit einer Verbindung mit zündfördernden Eigenschaften (z. B. Antimon(III)-sulfid ) sind sehr gefährlich herzustellen, da sie extrem stoßempfindlich sind.

Siehe auch

Verweise

Externe Links