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:

 6 KOH + 3 Cl2 -> KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

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 + 2 OH^- -> ClO^- + Cl^- + H2O

 3 ClO^- -> ClO3^- + 2 Cl^-

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:
 4 KClO3 ->[400~^\circ\text{C}] 3 KClO4{} + KCl
 KClO4 ->[550{-}620~^\circ\text{C}] KCl{} + 2 O2\uparrow
 В присутствии катализаторов (MnO2, Fe2O3, CuO и др.) температура разложения значительно снижается (до ~ 200 °C).
 2 KClO3 ->[150{-}300~^\circ\text{C}] 2 KCl{} + 3 O2\uparrow
 Реагирует с сульфатом аммония в водно-спиртовом растворе с образованием хлората аммония:
 (NH4)2SO4 + 2 KClO3 -> 2 NH4ClO3 + K2SO4
 Восстановление щавелевой кислотой в сернокислой среде ведёт к диоксиду хлора:
 2 KClO3{} + H2C2O4*2H2O{} + 2 H2SO4 -> 2 KHSO4{} + 2 ClO2\uparrow{} + 2 CO2\uparrow{} + 4 H2O
 Окисляет галогеноводородные кислоты (кроме плавиковой кислоты) до свободных галогенов:
 6 HI + KClO3 -> KCl + 3 I2 + 3 H2O
 6 HBr + KClO3 -> KCl + 3 Br2 + 3 H2O
 6 HCl + KClO3 -> KCl + 3 Cl2 + 3 H2O

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 и в зарядах хлопушек (взрыв происходит при протаскивании грубой нити через пиротехнический состав), 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 бертолетова соль использовалась для лабораторного получения кислорода, но из-за малой доступности её перестали применять.

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

 2 KClO3{} + H2C2O4{} + H2SO4 -> K2SO4{} + 2 ClO2\uparrow{} + 2 CO2\uparrow{} + 2 H2O

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

 2 KClO3{} + H2C2O4 -> K2CO3{} + CO2\uparrow{} + 2 ClO2\uparrow{} + H2O

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

Примечания

Литература 
 

Соединения калия
калия
Взрывчатые вещества