Что такое бертолетова соль. Бертолетова соль: химические свойства, получение и применение

Реальные процессы при электролизе раствора хлорида калия или натрия сложнее. Гипохлорит (хлорат) может образовываться, как при непосредственном окислении хлорид-аниона, так и при реакции хлора (который образуется на аноде) со щелочью (см. Бахчисарайцьян Н.Г.и др. Практикум по прикладной электрохимии (1990) - С. 179 и далее .)

Использованные графитовые аноды, а также анодный шлам, содержат следы высокотоксичных хлорированных соединений (вплоть до диоксинов). Небольшое количество материала из лабораторной установки не представляет серьезной опасности. Тем не менее, следует избегать непосредственного контакта отработанного материала с кожей. Для справки: первый документально зафиксированный случай хлоракнэ (диоксинового поражения кожи) отмечен у рабочих хлорного производства в Германии, работавших с анодным шламом.

6. В представленном варианте электролизера сравнительно дорогостоящий анод используется неэффективно, так как почти весь ток протекает только через ту часть его поверхности, которая обращена к катоду. Если в конструкцию внести небольшие изменения, закрепив анод в центре емкости, а дешевый катод изготовить из нескольких элементов, расположенных на равных расстояниях вокруг анода, можно значительно уменьшить износ анода за счет уменьшения плотности тока (альтернативно - ускорить процесс за счет увеличения тока при той же его анодной плотности).

Последовательное соединение электролизеров позволяет эффективно использовать мощность источника питания, напряжение которого значительно выше необходимого для одной ячейки. Однако такая схема имеет и существенный недостаток: в то время как ток одинаков для каждой ячейки, включая ячейку с наибольшим сопротивлением, падение напряжения на этой "плохой" ячейке будет больше, чем на любой другой. В результате рассеиваемая на "плохой" ячейке мощность может вызвать ее перегрев, что, в свою очередь, ускорит износ анода. В результате износа сопротивление "плохой" ячейки может возрасти еще больше, падение напряжения на ней увеличится, что спровоцирует дальнейшую деградацию.

Так как рост общего сопротивления вызовет общее уменьшение тока, то упадет и производительность всех ячеек одновременно. Если же используется источник питания с системой стабилизации тока, то "плохая" ячейка будет быстро разрушена.

Таким образом, при последовательном соединении все электролизеры должны иметь как можно более близкую конструкцию и находиться в одинаковых условиях. Этого не всегда легко добиться в лаборатории. По этой причине рекомендуется не нагружать электролизеры близко к пределу по основным параметрам, прежде всего по плотности тока и температуре.

7. Троллейбус имеет токосъемники (токоприемники) оснащенные графитовыми вставками, которые обеспечивают скольжение по проводам и непрерывный контакт.

Эти контактные щетки изнашиваются, горят в дугах при неудачном контакте. Водители время от времени меняют их на новые, выбрасывая отслужившие свое на обочину дороги. Особенно много отслуживших свое щеток валяется на конечных остановках. Можно пройтись и насобирать вполне достаточно для опытов по электрохимии.

Из троллейбусных контактов я сделал вот такие электроды.

Электроды вырезаны из графитовой вставки троллейбусного токосъемника со вкрученной на резьбе М3 токоподводящей шпилькой. Она же элемент крепежа электродов в электролизере.

Шпильки и места их заделки в электроды покрыты полихлорвиниловым лаком для защиты от коррозии.

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.

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.