Введение
Изучая по химии кислород, вы дошли до раздела "Получение кислорода в лаборатории путем разложения неорганических веществ". "Разложение воды, марганцовки, перекиси водорода, оксидов тяжелых и нитратов активных металлов... так, вроде бы все понятно. Получение кислорода из бертолетовой соли? Это еще что за зверь?!" - стандартный ход мыслей каждого учащегося, просматривающего этот параграф в учебнике. В школе бертолетову соль не учат, так что приходится наводить справки о ней самостоятельно. Сегодня в этой статье я попытаюсь как можно подробнее ответить на вопрос о том, что такое бертолетова соль.
Происхождение названия
Сначала поговорим о ее названии. Соль - это отдельный класс неорганических веществ, в химической формуле которых такая схема расположения элементов: Ме-n- кисл.ост., где Ме - металл, кисл.ост - кислотный остаток, n - число атомов (может не присутствовать, если валентность металла и кислотного остатка одинакова). Кислотный остаток берут из какой-либо неорганической кислоты. Химическая формула этой соли - KClO 3 . Металл, который в ней присутствует, - калий, значит, она является калиевой. Источник остатка ClO 3 - хлорноватая кислота HClO 3 . Итого, бертолетова соль является калиевой солью хлорноватой кислоты. Также ее еще называют хлоратом калия, а прилагательное "бертолетова" к ней приписывают из-за имени ее первооткрывателя.
История открытия
Впервые была получена в 1786 году французским химиком Клодом Бертолле. Он пропустил хлор сквозь горячий концентрированный раствор гидроксида калия (фото).
Бертолетова соль: получение
Получение хлоратов промышленным способом (в том числе и бертолетовой соли) основывается на реакции диспропорционирования гипохлоритов, которые получаются при взаимодействии хлора с растворами щелочей. Оформление процесса может быть разным: из-за того что самый многотоннажный продукт - гипохлорит кальция, из которого состоит хлорная известь, наиболее распространенным процессом является осуществление реакции обмена между хлоратом кальция (он получается при нагревании гипохлорита кальция) и хлоридом калия (он кристаллизуется из маточного раствора). Еще хлорат калия можно получить благодаря модифицированному методу Бертолле бездиафрагменным электролизом хлорида калия. Образующиеся хлор и гидроксид калия тут же взаимодействуют. Продутом их реакции является гипохлорит калия, который далее диспропорционирует на исходный хлорид калия и хлорат калия.
Химические свойства
Если температура нагревания достигает 400 о С, происходит разложение бертолетовой соли, при котором выделяется кислород и промежуточно образуется перхлорат калия. С катализаторами (оксид марганца (4), оксид железа (3), оксид меди и т.п.) температура, при которой происходит этот процесс, становится гораздо меньшей. Бертолетова соль и сульфат аммония могут реагировать в водно-спиртовом растворе и образовывать при этом хлорат аммония.
Применение
Смеси восстановителей (фосфора, серы, органических соединений) и хлората калия являются взрывчатыми и чувствительными к ударам и трению (фото выше). Чувствительность увеличивается, если присутствуют броматы и соли аммония. Из-за высокой чувствительности составы, в которых присутствует бертолетова соль, почти не применяются в производстве военных и промышленных взрывчатых веществ. Иногда ее используют в пиротехнике в качестве источника хлора для составов с цветным пламенем.
Также она содержится в спичечных головках и очень редко может являться инициирующим взрывчатым веществом (хлоратный порох детонировал шнур и был терочным составом ручных гранат вермахта). Да и в СССР хлорат калия входит в состав запала коктейля Молотова, приготовленного по особой рецептуре. Растворы бертолетовой соли раньше иногда использовались как слабый антисептик, наружное лекарственное средство для полоскания горла. В начале ХХ века бертолетову соль использовали для получения кислорода в лаборатории. Однако по причине высокой опасности ее перестали применять. Также при помощи нее в лабораторных условиях получают диоксид хлора (проводят реакцию восстановления хлората калия щавелевой и добавляют серную кислоту).
Заключение
Теперь вы знаете про бертолетову соль всё. Она может быть как полезной, так и чрезвычайно опасной для человека. Если вы имеете дома спички, то каждый день наблюдаете одну из отраслей применения бертолетовой соли в быту.
Что такое хлорат калия?
Калиевую соль хлорноватой кислоты (одна из четырех кислородсодержащих кислот, образованных хлором: хлорноватистая — HClO, хлористая — HClO2, хлорноватая — HClO3 и хлорная — HClO4) принято называть хлорат калия, его формула — KClO3. Эта соль по внешнему виду представляет собой кристаллы (бесцветные), которые слабо растворяются в воде (при 20 ºС в 100 см3 воды растворяется всего 7,3 г соли), но с повышением температуры растворимость растет. Другое ее известное название — бертолетова соль. Молекулярная масса вещества составляет 122,55 атомных единиц массы, плотность - 2,32 г/см3. Соль плавится при 356 ºС, разлагается примерно при 400 ºС.
Открытие бертолетовой соли
Впервые (в 1786 году) хлорат калия получил французский химик Клод Бертолле. Он пропускал хлор через концентрированный горячий раствор гидроокиси калия. по которому была получена соль, выглядит следующим образом: 3Cl2 + 6KOH → 5KCl + KClO3 + 3H2O. В результате этой реакции хлорат калия выпадает в виде белого осадка. Так как он слабо растворяется в холодной воде, то легко отделяется от остальных солей при охлаждении раствора. С момента своего открытия бертолетова соль являлся наиболее распространенным и полезным продуктом из всех хлоратов. В настоящее время KClO3 выпускается в промышленных масштабах.
Химические свойства
Бертолетова соль — сильный окислитель. При взаимодействии ее с концентрированной (HCl) выделяется свободный хлор. Этот процесс описывается уравнением химической реакции: 6HCl + KClO3 → 3Cl + KCl + 3 H2O. Как и все хлораты, это вещество сильно ядовито. В расплавленном виде KClO3 энергично поддерживает горение. В смеси с легко окисляющимися веществами (восстановителями), такими как сера, фосфор, сахар и другие органические вещества хлорат калия взрывается от удара или трения. Чувствительность к этим воздействиям усиливается в присутствии и броматов. При осторожном (нагревание до 60 ºС) окислении калия хлората с кислотой щавелевой получают двуокись хлора, процесс протекает по уравнению реакции: 2KClO3 + H2C2O4 → K2CO3 + CO2 + H2O + 2ClO2. Окись хлора находит применение при отбеливании и стерилизации различных материалов (бумажной массы, муки и прочее), а также может быть использована для обесфеноливания химических заводов.
Применение калия хлората
Из всех хлоратов бертолетова соль находит самое широкое применение. Она используется в производстве красителей, спичек (делают горючее вещество спичечной головки, сырьем является увлажненный хлорат калия по ТУ 6-18-24-84), фейерверков, дезинфицирующих средств, Из-за высокой опасности составов с хлоратом калия они практически не применяются в производстве взрывчатых веществ для промышленных и военных целей. Очень редко хлорат калия применяется в качестве инициирующего взрывчатого вещества. Иногда используется в пиротехнике, в результате получают цветнопламенные составы. Раньше соль применяли в медицине: слабые растворы этого вещества (KClO3) некоторое время применялись как антисептик для наружного полоскания горла. Соль в начале 20 века использовали для получения кислорода в лабораторных условиях, но из-за опасности экспериментов они были прекращены.
Получение калия хлората
Одним из следующих способов: хлорированием гидроокиси калия, в результате обменной реакции хлоратов с другими солями, электрохимическим окислением в водных растворах хлоридов металлов — может быть получена бертолетова соль. Получение ее в промышленных масштабах чаще осуществляют по реакции диспропорционирования гипохлоритов (солей хлорноватистой кислоты). Технологически процесс оформляют по-разному. Чаще в его основе лежит реакция между хлоратом кальция и хлоридом калия: Ca(ClO3)2 + 2KCl → 2KClO3 + CaCl2. Затем образовавшаяся бертолетова соль из выделяется методом кристаллизации. Также хлорат калия получают по модифицированному методу Бертолле при электролизе образующийся при электролизе хлор взаимодействует с образовавшийся гипохлорит калия KClO диспропорционирует затем на калия хлорат KClO3 и исходный калия хлорид KCl.
Разложение хлората калия
При температуре примерно 400 ºС происходит разложение бертолетовой соли. В результате выделяется кислород и перхлорат калия: 4KClO3 → KCl + 3KClO4. Следующая стадия разложения протекает при температуре от 550 до 620 ºС: KClO4 → 2O2 + KCl. На катализаторах (ими могут быть оксид меди CuO, оксид железа (III) Fe2O3 или оксид марганца (IV) MnO2) разложение протекает при более низкой температуре (от 150 до 300 ºС) и в одну стадию: 2KClO3 → 2KCl + 3O2.
Меры безопасности
Бертолетова соль является неустойчивым взрывоопасным химическим веществом, которое может взорваться при перемешивании, хранении (например, рядом с восстановителями на одной полке в лаборатории или в одном складском помещении), измельчении или других операциях. В результате взрыва может наступить увечье или даже последовать летальный исход. Поэтому при получении, использовании, хранении или транспортировке хлората калия должны соблюдаться требования ФЗ 116. Объекты, на которых организованы эти процессы, относятся к опасным производственным объектам.
Введение
Изучая по химии кислород, вы дошли до раздела "Получение кислорода в лаборатории путем разложения неорганических веществ". "Разложение воды, марганцовки, перекиси водорода, оксидов тяжелых и нитратов активных металлов... так, вроде бы все понятно. Получение кислорода из бертолетовой соли? Это еще что за зверь?!" - стандартный ход мыслей каждого учащегося, просматривающего этот параграф в учебнике. В школе бертолетову соль не учат, так что приходится наводить справки о ней самостоятельно. Сегодня в этой статье я попытаюсь как можно подробнее ответить на вопрос о том, что такое бертолетова соль.
Происхождение названия
Сначала поговорим о ее названии. Соль - это отдельный класс неорганических веществ, в химической формуле которых такая схема расположения элементов: Ме-n- кисл.ост., где Ме - металл, кисл.ост - кислотный остаток, n - число атомов (может не присутствовать, если валентность металла и кислотного остатка одинакова). Кислотный остаток берут из какой-либо неорганической кислоты. Химическая формула этой соли - KClO 3 . Металл, который в ней присутствует, - калий, значит, она является калиевой. Источник остатка ClO 3 - хлорноватая кислота HClO 3 . Итого, бертолетова соль является калиевой солью хлорноватой кислоты. Также ее еще называют хлоратом калия, а прилагательное "бертолетова" к ней приписывают из-за имени ее первооткрывателя.
История открытия
Впервые была получена в 1786 году французским химиком Клодом Бертолле. Он пропустил хлор сквозь горячий концентрированный раствор гидроксида калия (фото).
Бертолетова соль: получение
Получение хлоратов промышленным способом (в том числе и бертолетовой соли) основывается на реакции диспропорционирования гипохлоритов, которые получаются при взаимодействии хлора с растворами щелочей. Оформление процесса может быть разным: из-за того что самый многотоннажный продукт - гипохлорит кальция, из которого состоит хлорная известь, наиболее распространенным процессом является осуществление реакции обмена между хлоратом кальция (он получается при нагревании гипохлорита кальция) и хлоридом калия (он кристаллизуется из маточного раствора). Еще хлорат калия можно получить благодаря модифицированному методу Бертолле бездиафрагменным электролизом хлорида калия. Образующиеся хлор и гидроксид калия тут же взаимодействуют. Продутом их реакции является гипохлорит калия, который далее диспропорционирует на исходный хлорид калия и хлорат калия.
Химические свойства
Если температура нагревания достигает 400 о С, происходит разложение бертолетовой соли, при котором выделяется кислород и промежуточно образуется перхлорат калия. С катализаторами (оксид марганца (4), оксид железа (3), оксид меди и т.п.) температура, при которой происходит этот процесс, становится гораздо меньшей. Бертолетова соль и сульфат аммония могут реагировать в водно-спиртовом растворе и образовывать при этом хлорат аммония.
Применение
Смеси восстановителей (фосфора, серы, органических соединений) и хлората калия являются взрывчатыми и чувствительными к ударам и трению (фото выше). Чувствительность увеличивается, если присутствуют броматы и соли аммония. Из-за высокой чувствительности составы, в которых присутствует бертолетова соль, почти не применяются в производстве военных и промышленных взрывчатых веществ. Иногда ее используют в пиротехнике в качестве источника хлора для составов с цветным пламенем.
Также она содержится в спичечных головках и очень редко может являться инициирующим взрывчатым веществом (хлоратный порох детонировал шнур и был терочным составом ручных гранат вермахта). Да и в СССР хлорат калия входит в состав запала коктейля Молотова, приготовленного по особой рецептуре. Растворы бертолетовой соли раньше иногда использовались как слабый антисептик, наружное лекарственное средство для полоскания горла. В начале ХХ века бертолетову соль использовали для получения кислорода в лаборатории. Однако по причине высокой опасности ее перестали применять. Также при помощи нее в лабораторных условиях получают диоксид хлора (проводят реакцию восстановления хлората калия щавелевой и добавляют серную кислоту).
Заключение
Теперь вы знаете про бертолетову соль всё. Она может быть как полезной, так и чрезвычайно опасной для человека. Если вы имеете дома спички, то каждый день наблюдаете одну из отраслей применения бертолетовой соли в быту.
Бертолетова соль собственными руками.
Данная заметка будет интересна тем читателям, которые хотят изготовить или получить бертолетову соль самостоятельно дома. В этой процедуре нет ничего сложного, кроме того, что необходимо строго соблюдать предписания инструкции.
Материалы, нужные для самостоятельного приготовления соли
Перед приготовлением желаемого продукта нужно приготовить все необходимое для его производства в домашних условиях. Вот список необходимых компонентов:
1) десять коробочек спичек, рекомендуется использовать спички «Плитспичпрома», так как они подходят по своим составляющим больше всего;
2) одна чашка Петри, или иная химическая колба, или, на крайний случай, ненужный стакан и блюдце, которые впоследствии не жалко будет выбросить на мусорку;
3) клубок ниток и тонкая резинка;
4) ацетон.
Поэтапная инструкция изготовления данной соли
Вынимаем все спички из коробочек, аккуратненько и ровненько складываем их головками в одном направлении, а затем обтягиваем плотно нитками или надеваем на них резинку, неважно, лишь бы плотно держались спички вместе. Получившуюся связку спичек опускаем серной стороной в стакан и топим в жидкости, по температуре приближенной к ста градусам, да так, чтобы спички целиком оказались под водой. Это приблизительно до семи сантиметров в высоту.
Стакан с помещенными спичками и горячей водой ставим в какой-то теплый угол на промежуток времени длительностью до четырех часов. Через пройденное время воду из стакана сливаем в чашку Петри. А далее применяем один из двух методов, какой больше приглянулся и подошел.
Первый метод
Нужно дать изобретенному раствору немного постоять, давая возможность немного улетучиться, но наши кристаллы хлората калия пока не приступили к своему формированию. Затем сию жидкость слегка пропитываем ацетоном, чтобы она в чашке побледнела, а затем опять раствору даем немного времени, чтобы он постоял. Спустя некоторое время вы увидите, что раствор приобрел желтый оттенок, припрячьте его в холодное место до того момента, пока в растворе не начнут образовываться бесцветные кристаллы, которые и являются нашим долгожданным веществом. Вынимайте их оттуда постепенно, и пусть обсыхают.
Второй метод
Следующий метод предполагает добычу большого количества соли собственноручно дома. Необходимо перелить жидкость в чашку Петри для просыхания и ожидать появления необходимого количества подсохшего вещества, залить его H2O и далее действовать согласно принципу первого метода.
Если использовать десяток коробков спичек, то получится 9,5 г готовой бертолетовой соли. Пробуйте, и у вас обязательно все выйдет.
Научное название бертолетовой соли - хлорат калия. Это вещество имеет формулу KClO3. Впервые хлорат калия получил французский химик Клод Луи Бертолле в 1786 году. Бертолле решил пропускать хлор в нагретый раствор . Когда раствор остыл - на дно колбы выпали кристаллы хлората калия.
Хлорат калия
Бертолетова соль представляет собой бесцветные кристаллы, которые разлагаются при нагревании. Сначала хлорат калия разлагается на перхлорат и хлорид калия, а при более сильном нагревании перхлорат калия разлагается на хлорид калия и кислород.
Примечательно, что добавление к бертолетовой соли катализаторов (оксиды марганца, меди, железа) в несколько раз снижает температуру ее разложения.
Применение бертолетовой соли
Еще один промышленный способ получения бертолетовой соли состоит в электролизе водных растворов хлорида калия. На электродах сначала образуется смесь гидроксида калия и хлора, затем из них образуется гипохлорит калия, из которого, в конце концов и получается бертолетова соль.
Клод Бертолле
Изобретатель хлората калия Клод Бертолле был врачом и аптекарем. В свободное от работы время он занимался химическими опытами. Клод достиг больших научных успехов - в 1794 году его сделали профессором двух высших парижских школ.
Бертолле стал первым химиком, которому удалось установить состав аммиака, сероводорода, болотного газа и синильной кислоты. Он придумал гремучее серебро и процесс хлорного отбеливания.
Позже Бертолле занимался вопросами национальной обороны и служил советником у Наполеона. По окончании службы Клод основал научный кружок, в который вошли такие известные французские ученые, как Гей-Люссак, Лаплас и Гумбольдт.