El clorato de potasio es un compuesto inorgánico con la fórmula molecular KClO3 . En su forma pura, es un sólido blanco. Después del clorato de sodio , es el segundo clorato más común en uso industrial. Es un agente oxidante fuerte y su aplicación más importante es en fósforos de seguridad . [6] En otras aplicaciones, está en su mayoría obsoleto y ha sido reemplazado por alternativas más seguras en las últimas décadas. Se ha utilizado
A escala industrial, el clorato de potasio se produce mediante la reacción de metátesis de sal de clorato de sodio y cloruro de potasio :
La reacción es impulsada por la baja solubilidad del clorato de potasio en agua. El equilibrio de la reacción se desplaza hacia el lado derecho por la precipitación continua del producto ( Principio de Le Chatelier ). El precursor clorato de sodio se produce industrialmente en cantidades muy grandes por electrólisis del cloruro de sodio , la sal de mesa común. [6]
En ocasiones también se utiliza la electrólisis directa de KCl en solución acuosa, en la que el cloro elemental formado en el ánodo reacciona con KOH in situ . La baja solubilidad del KClO 3 en agua hace que la sal se aísle fácilmente de la mezcla de reacción simplemente precipitándose fuera de la solución.
El clorato de potasio se puede producir en pequeñas cantidades mediante desproporción en una solución de hipoclorito de sodio seguida de una reacción de metátesis con cloruro de potasio: [7]
También se puede producir pasando gas cloro a una solución caliente de potasa cáustica: [8]
Según la cristalografía de rayos X , el clorato de potasio es una estructura densa similar a una sal que consta de iones de clorato y potasio en estrecha asociación.
El clorato de potasio fue un ingrediente clave en los fulminantes de las primeras armas de fuego . Sigue utilizándose en esa aplicación, donde no ha sido reemplazado por perclorato de potasio .
Los propelentes a base de clorato son más eficientes que la pólvora tradicional y son menos susceptibles a sufrir daños por el agua. Sin embargo, pueden ser extremadamente inestables en presencia de azufre o fósforo y son mucho más caros. Los propelentes a base de clorato deben utilizarse únicamente en equipos diseñados para ellos; el incumplimiento de esta precaución es una fuente común de accidentes. El clorato de potasio, a menudo en combinación con fulminato de plata , se utiliza en aparatos de ruido conocidos como "crackers", "snappers", "pop-its", "caps" o "bang-snaps", un tipo popular de fuegos artificiales novedosos.
Otra aplicación del clorato de potasio es como oxidante en una composición de humo como la que se utiliza en las granadas de humo . Desde 2005, se utiliza un cartucho con clorato de potasio mezclado con lactosa y colofonia para generar el humo blanco que señala la elección de un nuevo papa por un cónclave papal . [9]
Los laboratorios de escuelas secundarias y universidades suelen utilizar clorato de potasio para generar gas oxígeno. [ cita requerida ] Es una fuente mucho más barata que un tanque de oxígeno presurizado o criogénico. El clorato de potasio se descompone fácilmente si se calienta mientras está en contacto con un catalizador , normalmente dióxido de manganeso (IV) (MnO 2 ). Por lo tanto, se puede colocar simplemente en un tubo de ensayo y calentar sobre un quemador. Si el tubo de ensayo está equipado con un tapón de un solo orificio y una manguera, se puede extraer oxígeno tibio. La reacción es la siguiente:
Calentarlo en ausencia de un catalizador lo convierte en perclorato de potasio : [8]
Con un calentamiento adicional, el perclorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxígeno:
Para que esta reacción se lleve a cabo de forma segura, se requieren reactivos muy puros y un control cuidadoso de la temperatura. El clorato de potasio fundido es un oxidante extremadamente potente y reacciona espontáneamente con muchos materiales comunes, como el azúcar. Se han producido explosiones por salpicaduras de cloratos líquidos en los tubos de látex o PVC de los generadores de oxígeno y por el contacto entre cloratos y grasas de sellado de hidrocarburos. Las impurezas del propio clorato de potasio también pueden causar problemas. Cuando se trabaja con un nuevo lote de clorato de potasio, es recomendable tomar una pequeña muestra (~1 gramo) y calentarla fuertemente en una placa de vidrio abierta. La contaminación puede hacer que esta pequeña cantidad explote, lo que indica que el clorato debe desecharse.
El clorato de potasio se utiliza en generadores químicos de oxígeno (también llamados velas de clorato o velas de oxígeno), empleados como sistemas de suministro de oxígeno en, por ejemplo, aeronaves, estaciones espaciales y submarinos, y ha sido responsable de al menos un accidente aéreo . Un incendio en la estación espacial Mir se atribuyó a velas generadoras de oxígeno que utilizan un perclorato de litio similar. La descomposición del clorato de potasio también se utilizó para proporcionar el suministro de oxígeno a las luces de neón .
El clorato de potasio también se utiliza como pesticida . En Finlandia se comercializa con el nombre comercial Fegabit.
El clorato de potasio puede reaccionar con el ácido sulfúrico para formar una solución altamente reactiva de ácido clórico y sulfato de potasio:
La solución así producida es suficientemente reactiva como para encenderse espontáneamente si hay material combustible (azúcar, papel, etc.).
En las escuelas, el clorato de potasio fundido se utiliza en demostraciones de caramelos Screaming Jelly Babies , Gummy Bear , Haribo y Trolli , en las que el caramelo se deja caer en la sal fundida.
En los laboratorios químicos se utiliza para oxidar el HCl y liberar pequeñas cantidades de cloro gaseoso.
Los grupos militantes en Afganistán también utilizan ampliamente el clorato de potasio como un componente clave en la producción de artefactos explosivos improvisados (IED). Cuando se hicieron esfuerzos importantes para reducir la disponibilidad de fertilizantes de nitrato de amonio en Afganistán, los fabricantes de IED comenzaron a utilizar clorato de potasio como una alternativa barata y efectiva. En 2013, el 60% de los IED en Afganistán usaban clorato de potasio, lo que lo convierte en el ingrediente más común usado en IED. [10] El clorato de potasio también fue el ingrediente principal en el coche bomba utilizado en los atentados de Bali de 2002 que mataron a 202 personas.
El clorato de potasio se utiliza para forzar la etapa de floración del árbol de longan , lo que hace que produzca frutos en climas más cálidos. [11]
El clorato de potasio debe manipularse con cuidado. Reacciona vigorosamente y, en algunos casos, se enciende o explota espontáneamente cuando se mezcla con muchos materiales combustibles . Arde vigorosamente en combinación con prácticamente cualquier material combustible, incluso aquellos que normalmente son ligeramente inflamables (incluido el polvo y la pelusa comunes). Las mezclas de clorato de potasio y un combustible pueden encenderse por contacto con ácido sulfúrico, por lo que deben mantenerse alejadas de este reactivo. Se debe evitar el azufre en composiciones pirotécnicas que contengan clorato de potasio, ya que estas mezclas son propensas a la deflagración espontánea . La mayoría del azufre contiene trazas de ácidos que contienen azufre, y estos pueden causar ignición espontánea: las "flores de azufre" o "azufre sublimado", a pesar de la alta pureza general, contienen cantidades significativas de ácidos de azufre. Además, las mezclas de clorato de potasio con cualquier compuesto con propiedades promotoras de ignición, como el sulfuro de antimonio (III) , son muy peligrosas de preparar, ya que son extremadamente sensibles a los golpes.
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