Перхлорат калия - удивительное химическое соединение, которое находит широкое применение в промышленности, медицине и пиротехнике. Хотя оно было открыто более 200 лет назад, до сих пор продолжаются исследования его уникальных свойств и поиск новых областей использования. Давайте разберемся, что представляет собой это вещество, как оно было открыто и чем так полезно для человека.
История открытия и получения
Впервые перхлорат калия был получен в 1816 году путем расплавления в реторте хлората калия в присутствии небольшого количества серной кислоты. Два года спустя был открыт метод по получению перхлората калия электролизом водного раствора хлората калия.
Несмотря на то, что перхлораты были открыты в начале XIX века, долгое время они мало применялись на практике. В течение многих лет перхлорат калия производился только в США, что тормозило изучение этих соединений.
Перхлорат калия начинает разлагаться с выделением кислорода при температуре выше 400°.
Сегодня в промышленности перхлорат калия получают следующим образом:
- Проводят обменную реакцию перхлората натрия и хлорида калия.
- Полученный раствор фильтруют и направляют в кристаллизатор.
- Добавляют раствор хлорида калия, при этом выпадают кристаллы перхлората калия.
- Кристаллы отделяют, сушат и измельчают.
В готовом продукте содержится до 99,5% чистого вещества. Перхлорат калия также можно получить путем электролиза или нагревания хлората калия, однако в промышленности эти методы используются реже.
Химические и физические свойства
Перхлорат калия представляет собой бесцветное кристаллическое вещество без запаха. Его химическая формула - KClO4. Молярная масса составляет 138,55 г/моль. Плотность - 2,53 г/см3.
Температура плавления перхлората калия составляет 525°C, температура кипения - 630°C. При нагревании выше 490°C начинается разложение с выделением кислорода.
Перхлорат калия плохо растворим в воде, не гигроскопичен. Это обеспечивает его химическую стабильность по сравнению, например, с хлоратом калия. Кроме того, перхлорат калия является сильным окислителем, что определяет его реакционную способность.
При взаимодействии с горючими веществами и восстановителями перхлорат калия может вызывать возгорание и взрыв. Поэтому при работе с ним нужно соблюдать меры предосторожности и хранить отдельно от горючих материалов.
Таким образом, благодаря своим уникальным физико-химическим характеристикам, перхлорат калия нашел широкое применение в различных областях, о чем пойдет речь далее.
Области применения
Перхлорат калия находит широкое применение в пиротехнике. Он используется в составе сигнальных, звуковых и воспламенительных пиротехнических смесях, а также цветных звездах и фейерверках.
По сравнению с хлоратом калия перхлорат обладает рядом преимуществ: он менее опасен при использовании, составы на его основе имеют более высокую температуру воспламенения и меньшую скорость горения. Благодаря этому перхлорат калия частично заменил хлорат калия в пиротехнике.
Применение в твердотопливных ракетных двигателях
Ранее перхлорат калия входил в состав твердого ракетного топлива, которое способно гореть без доступа воздуха. Окислительные свойства перхлората позволяли поддерживать устойчивое горение.
Однако со временем перхлорат калия в ракетостроении был вытеснен более эффективным окислителем - перхлоратом аммония. Тем не менее перхлорат калия до сих пор применяется в твердотопливных двигателях некоторых ракет.
Использование в промышленных взрывчатых веществах
Благодаря высокой реакционной способности перхлорат калия входит в состав промышленных взрывчатых веществ и пиротехнических смесей.
Кроме того, он применяется в генераторах газов для пожаротушения. При соударении с металлической стружкой или порошком алюминия перхлорат калия воспламеняется и выделяет большое количество газообразных продуктов, эффективно тушащих огонь.
Медицинское применение
В медицине перхлорат калия используется для лечения тиреотоксикоза (гиперфункции щитовидной железы). Он тормозит накопление йода в щитовидной железе и угнетает синтез гормонов.
Кроме того, перхлорат калия применяют для профилактики лучевых поражений щитовидной железы в комплексной терапии с препаратами йода.
Прочие области применения
Перхлорат калия используется в качестве химического стандарта для калибровки различных приборов - калориметров, анализаторов кислорода и другого лабораторного оборудования.
Кроме того, его применяют как окислитель в химических источниках тока и в аналитической химии для определения содержания восстановителей.
Таким образом, благодаря широте своего применения, перхлорат калия по праву считается одним из важнейших неорганических соединений.
