Натриум хлорат
Натриум хлорат — неорганско соединение со хемиска формула Na ClO3. Тоа е бел кристален прав кој е лесно растворлив во вода. Тој е хигроскопски. Се распаѓа над 300 °C за ослободување на кислород [4] и остава натриум хлорид. Годишно се произведуваат неколку стотици милиони тони, главно за производство на хартија со висока осветленост.
| |
| |
 Единечна клетка на натриум хлорат
| |
Назив според МСЧПХ Sodium chlorate | |
Други називи Натриум хлорат(V) | |
| Назнаки | |
|---|---|
7775-09-9 
| |
| ChEBI | CHEBI:65242 
|
| ChemSpider | 22895
|
| EC-број | 231-887-4 |
| |
| 3Д-модел (Jmol) | Слика |
| KEGG | C18765
|
| MeSH | Sodium+chlorate |
| PubChem | 516902 |
| RTECS-бр. | FO0525000 |
| |
| UNII | T95DR77GMR
|
| ОН-бр. | 1495, 2428 |
| Својства | |
| Хемиска формула | |
| Моларна маса | 0 g mol−1 |
| Изглед | Безбоен или бел цврст, хигроскопски |
| Мирис | Без мирис |
| Густина | 2.49 g/cm3 (15 °C)[1] 2.54 g/cm3 (20.2 °C)[2] |
| Точка на топење | |
| Точка на вриење | |
| 79 g/100 mL (0 °C) 89 g/100 mL (10 °C) 105.7 g/100 mL (25 °C) 125 g/100 mL (40 °C) 220.4 g/100 mL (100 °C)[3] | |
| Растворливост | Растворлив во глицерол, хидразин, метанол Малку растворлив во етанол, амонијак[1] |
| Растворливост во ацетон | Слабо растворлив[1] |
| Растворливост во глицерол | 20 g/100 g (15.5 °C)[1] |
| Растворливост во етанол | 14.7 g/100 g[1] |
| Парен притисок | <0.35 mPa[2] |
| −34.7·10−6 cm3/mol | |
| Показател на прекршување (nD) | 1.515 (20 °C)[4] |
| Структура | |
| Кристална структура | кубни |
| Термохемија | |
| Ст. енталпија на образување ΔfH |
-365.4 kJ/mol[1] |
| Стандардна моларна ентропија S |
129.7 J/mol·K[1] |
| Специфичен топлински капацитет, C | 104.6 J/mol·K[1] |
| Опасност | |
| GHS-ознаки: | |
Пиктограми
|
   [5]
|
Сигнални зборови
|
Опасност |
Изјави за опасност
|
H271, H302, H411[5] |
Изјави за претпазливост
|
P220, P273[5] |
| NFPA 704 | |
| Температура на запалување | Не запалив |
| Смртоносна доза или концентрација: | |
LD50 (средна доза)
|
600 mg/kg (стаорци, орално) 700 mg/kg (кучиња, орално)[1] |
| Безбедносен лист | ICSC 1117 |
| Слични супстанци | |
| Други анјони | Натриум хлорид Натриум хипохлорит Натриум хлорит Натриум перхлорат Натриум бромат Натриум јодат |
| Други катјони | Амониум хлорат Калиум хлорат Бариум хлорат |
| Дополнителни податоци | |
| (што е ова?) (провери) Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa) | |
| Наводи | |
Синтеза
уредиИндустриски, натриум хлорат се произведува со електролиза на концентрирани раствори на натриум хлорид. Сите други процеси се застарени. Процесот на натриум хлорат не треба да се меша со процесот на хлоралкали, кој е индустриски процес за електролитичко производство на натриум хидроксид и гас хлор.
Целокупната реакција може да се поедностави на равенката:
Прво, хлоридот се оксидира за да се формира среден хипохлорит, ClO-, кој подлежи на дополнителна оксидација до хлорат по две конкурентни патеки на реакција: (1) Формирање аноден хлорат на граничниот слој помеѓу електролитот и анодата, и (2) Автооксидација на хипохлоритот во најголемиот дел од електролитот.
При електролиза на катодата се формираат водород и натриум хидроксид, а хлоридните јони се испуштаат на анодата (често се користи електрода со мешан метал оксид). Еволуираниот хлор не излегува како гас, туку се подложува на хидролиза:
Се смета дека хидролизата на хлорот е брза. Формирањето на H + јони треба да го направи граничниот слој на анодата силно кисел и тоа се забележува при ниски концентрации на хлорид. Сепак, големите концентрации на хлорид, како што се појавуваат во индустриските хлорат ќелии, ја поместуваат рамнотежата на хидролизата налево. На граничниот слој, концентрацијата на H+ не е доволно висока за да дозволи дифузија во најголемиот електролит. Затоа, водородот се транспортира подалеку од анодата најмногу како хипохлорна киселина наместо H+. Хипохлорната киселина се дисоцира во најголемиот дел од електролитот каде што pH вредноста е висока и хипохлоритниот јон дифузира назад во анодата. Повеќе од две третини од хипохлоритот се троши со пуферирање пред да стигне до анодата. Остатокот се испушта на анодата за да формира хлорат и кислород:
Автооксидацијата на хипохлорната киселина во најголемиот дел од електролитот се одвива според поедноставената севкупна равенка:
На тоа му претходи дисоцијација на дел од вклучена хипохлорна киселина:
Реакцијата бара одредено растојание од анодата за да се случи во значителен степен, каде што електролитот е доволно пуфериран од хидроксилот формиран на катодата. Хипохлоритот потоа реагира со остатокот од киселината:
Покрај оддалеченоста на анодата, автооксидацијата зависи и од температурата и pH вредноста. Типична ќелија работи на температури помеѓу 80 степени °C и 90 °C и на pH од 6,1–6,4.
Независно од патот на реакцијата, испуштањето на 6 мол хлорид е потребен за да се добие 1 mol хлорат. Сепак, патот на анодна оксидација бара 50% дополнителна електрична енергија. Затоа, индустриските ќелии се оптимизирани за да ја фаворизираат автооксидацијата. Формирањето хлорат на анодата се третира како реакција на загуба и е минимизирано со дизајн.
Другите реакции на загуба исто така ја намалуваат тековната ефикасност и мора да се потиснат во индустриските системи. Главната загуба се јавува со редукција на хипохлоритот назад на катодата. Реакцијата се потиснува со додавање на мала количина на дихромат (1-5 g/L) до електролитот. Порозен филм од хром хидроксид се формира со катодно таложење. Филмот ја попречува дифузијата на анјоните во катодата, додека пристапот на катјоните и нивната редукција се олеснува. Филмот престанува да расте сам по себе откако ќе достигне одредена дебелина.
Употреба
уредиГлавната комерцијална употреба на натриум хлорат е за правење хлор диоксид (ClO2). Најголемата примена на ClO2, која опфаќа околу 95% од употребата на хлорат, е во белењето на пулпата. Сите други, помалку важни хлорати се добиени од натриум хлорат, обично со метатеза на сол со соодветниот хлорид. Сите соединенија на перхлорат се произведуваат индустриски со оксидација на раствори на натриум хлорат со електролиза.[6]
Хербициди
уредиНатриум хлорат се користи како неселективен хербицид. Се смета за фитотоксичен за сите зелени растителни делови. Може да убие и преку апсорпција на коренот.
Натриум хлорат може да се користи за контрола на различни растенија, вклучително и утринска слава, канадски трн, џонсонова трева, бамбус, рагворт и кантарион. Хербицидот главно се користи на необработливо земјиште за третман на место и за целосна контрола на вегетацијата на области вклучувајќи ги патиштата, оградите и рововите. Натриум хлорат исто така се користи како дефолијант и десикант за:
Ако се користи во комбинација со атразин, ја зголемува перзистенцијата на ефектот. Ако се користи во комбинација со 2,4-D, перформансите се подобруваат. Натриум хлорат има ефект на стерилизирање на почвата. Мешањето со други хербициди во воден раствор е можно до одреден степен, доколку тие не се подложни на оксидација.
Продажбата на натриум хлорат како уништувач на плевелите била забранета во Европската Унија во 2009 година, наведувајќи ги здравствените опасности, а постоечките залихи ќе се користат во текот на следната година.[7]
Хемиско производство на кислород
уредиХемиските генератори на кислород, како што се оние во комерцијалните авиони, обезбедуваат кислород за итни случаи на патниците за да ги заштитат од падови на притисокот во кабината. Кислородот се создава со распаѓање на натриум хлорат на висока температура:[8]
Топлината потребна за започнување на оваа реакција се создава со оксидација на мала количина железо во прав измешана со натриум хлорат, а реакцијата троши помалку кислород отколку што се произведува. Бариум пероксид (BaO2) се користи за апсорпција на хлорот што е незначителен производ во распаѓањето.[9] Полнењето за палење се активира со повлекување на маската за итни случаи. Слично на тоа, системот за заварување Solidox користел пелети од натриум хлорат измешани со запаливи влакна за да генерира кислород.
Согорување без кислород
уредиНатриум хлорат може да се меша со сахароза шеќер за да се направи високо експлозивно гориво, слично на барутот, кое гори во херметички простори. Ова е реакцијата:
Сепак, овој натриум хлорат најчесто се заменува со калиум хлорат .
Органска синтеза
уредиНатриум хлорат може да се користи со хлороводородна киселина (или исто така сулфурна киселина и натриум хлорид, чија реакција генерира HCl) за хлорирање на ароматични соединенија без употреба на органски растворувачи. Во овој случај, неговата функција е да го оксидира HCl за да се добие или HOCl или Cl2 (во зависност од pH) in-situ кои се активни агенси за хлорирање.[10]
Токсичност кај луѓето
уредиНатриум хлорат е токсичен: „дозите од неколку грама хлорат се смртоносни“. (ld50 орално кај стаорци 1200 mg /kg) Оксидативниот ефект врз хемоглобинот доведува до формирање на метхемоглобин, што е проследено со денатурација на белковината на глобинот и вкрстено поврзување на мембранските белковини на еритроцитите со резултат на оштетување на мембранските ензими. Ова доведува до зголемена пропустливост на мембраната и тешка хемолиза. Денатурацијата на хемоглобинот го надминува капацитетот на метаболичкиот пат G6PD. Покрај тоа, овој ензим е директно денатуриран од хлорат.
Резултати од акутна тешка хемолиза, со повеќеорганска инсуфициенција, вклучувајќи DIC и бубрежна инсуфициенција. Дополнително, постои директна токсичност на проксималните бубрежни тубули.[11] Третманот ќе се состои од трансфузија, перитонеална дијализа или хемодијализа.[12]
Формулации
уредиНатриум хлорат доаѓа во формулации за прашина, спреј и гранули. Мешавините на хлорати и органски соединенија претставуваат сериозен ризик од експлозии [13]
Формулациите што се продаваат содржат средство за задржување оган. Повеќето комерцијално достапни плевели со хлорат содржат приближно 53% натриум хлорат, а балансот е средство за намалување на пожарот, како што се натриум метаборат или амониум фосфати.
Трговски имиња
уредиНатриум хлорат е активна состојка во различни комерцијални хербициди. Некои трговски имиња за производи кои содржат натриум хлорат вклучуваат Atlacide, Defol, De-Fol-Ate, Drop-Leaf, Fall, Harvest-Aid, Kusatol, Leafex и Tumbleaf. Соединението може да се користи во комбинација со други хербициди како што се атразин, 2,4-D, бромацил, диурон и натриум метаборат.
Натриум хлорат бил широко користен уништувач на плевелот во ЕУ, до 2009 година кога бил повлечен по одлука донесена според одредбите на регулативите на ЕУ. Неговата употреба како хербицид надвор од ЕУ останува непроменета, како и неговата употреба во други нехербицидни апликации, како што е производството на биоциди од хлор диоксид и за белење на целулоза и хартија.
Културни наводи
уредиИсторичарот Џејмс Вотсон од Универзитетот Маси во Нов Зеланд напишал натпис, кој е широко пријавен, „Значењето на експлодирачките панталони на г-дин Ричард Бакли“ [14] за несреќите со натриум хлорат кога се користел како хербицид за контрола на амброзијата во 1930-тите.[15] Ова подоцна му ја донело Иг-Нобеловата награда во 2005 година,[16] и била основа за епизодата „Exploding Pants“ во мај 2006 година од Разоткривачи на митови .
Наводи
уреди- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 „Sodium chlorate“.
- ↑ 2,0 2,1 „GPS Safety Summary of Sodium Chlorate“ (PDF). arkema.com. Arkema. Архивирано од изворникот (PDF) на 2014-05-25. Посетено на 2014-05-25.
- ↑ Seidell, Atherton; Linke, William F. (1952). Solubilities of Inorganic and Organic Compounds. Van Nostrand.
- ↑ 4,0 4,1 CID 516902 од PubChem
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Sigma-Aldrich Co., Sodium chlorate. Retrieved on 2022-02-21.
- ↑ Vogt, Helmut; Balej, Jan; Bennett, John E.; Wintzer, Peter; Sheikh, Saeed Akbar; Gallone, Patrizio (2000), „Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids“, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a06_483Vogt, Helmut; Balej, Jan; Bennett, John E.; Wintzer, Peter; Sheikh, Saeed Akbar; Gallone, Patrizio (2000).
- ↑ „Sodium chlorate banned by EC“. Horticulture Week. 28 August 2008.
- ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. изд.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
- ↑ Yunchang Zhang; Girish Kshirsagar; James C. Cannon (1993). „Functions of Barium Peroxide in Sodium Chlorate Chemical Oxygen“. Ind. Eng. Chem. Res. 32 (5): 966–969. doi:10.1021/ie00017a028.
- ↑ Sharma, Sushil Kumar; Agarwal, D. D. (July 2014). „Oxidative Chlorination of Aromatic Compounds in Aqueous Media“ (PDF). International Journal of Scientific and Research Publications. 4 (7). Посетено на August 23, 2021.
- ↑ Oliver J.; MacDowell M., Tracy A (1951). „The Pathogenesis of Acute Renal Failure Associated with Traumatic and Toxic Injury. Renal Ischemia, Nephrotoxic Damage and the Ischemuric Episode 1“. J Clin Invest. 30 (12): 1307–439. doi:10.1172/JCI102550. PMC 441312. PMID 14897900.
- ↑ Goldfrank's Toxicologic Emergencies, McGraw-Hill Professional; 8th edition (March 28, 2006), ISBN 978-0-07-143763-9
- ↑ Beveridge, Alexander (1998). Forensic Investigation of Explosions. Taylor & Francis Ltd. ISBN 0-7484-0565-8.
- ↑ "Histories: Farmer Buckley's exploding trousers", New Scientist
- ↑ "Trousers Explode, Evening Post, 21 April 1933
- ↑ James Watson for "The Significance of Mr. Richard Buckley’s Exploding Trousers.", improbable.com