اقرأ في هذا المقال
في الكيمياء إن كلورات البوتاسيوم (KClO3) هو عبارة عن عامل مؤكسد قوي وله مجموعة متنوعة من الاستخدامات، وهو أحد مكونات المتفجرات والألعاب النارية وأعواد الثقاب والمطهرات، ولأنه مؤكسد قوي فإنه يجب منع (KClO3) من ملامسة المواد العضوية، والمواد غير العضوية المختزلة مثل عنصر الكبريت والفوسفور، واليود، والأحماض المركزة.
كلورات البوتاسيوم
- يعود استخدام كلورات البوتاسيوم في المباريات إلى عام 1826 ميلادي، عندما قام الكيميائي الإنجليزي (John Walker) بدمجها مع كبريتيد الأنتيمون (III) والصمغ والنشا عند تشكيله في أعواد الثقاب، ويشتعل المزيج أحيانًا (ولكن ليس دائمًا) عند لمسه بورق الصنفرة، وفي وقت لاحق حل الفوسفور الأبيض محل كبريتيد الأنتيمون لجعل المباريات أكثر موثوقية، وفي النهاية تم استبدال الفسفور الأبيض السام بالتآصل الأحمر.
- لا تحتوي أعواد الثقاب الحديثة على الفوسفور لكن الفوسفور الأحمر مضمن في الأسطح الخشنة لعلب الثقاب، وعند الضرب فإنه يشتعل الفوسفور، ويحرر الأكسجين من كلورات البوتاسيوم المطابق والذي بدوره يشعل المواد القابلة للاحتراق (مثل الكبريت) في رأس الثقاب.
- تظهر كلورات البوتاسيوم كمادة صلبة بلورية بيضاء، يشكل خليطًا شديد الاشتعال مع مواد قابلة للاحتراق، وقد يكون الخليط متفجرًا إذا تم تقسيم المادة القابلة للاحتراق بشكل جيد جدًا، كما وقد يشتعل الخليط بالاحتكاك، وقد يؤدي التلامس مع حامض الكبريتيك القوي إلى نشوب حرائق أو انفجارات، وقد يتحلل بشكل تلقائي ويشتعل عند مزجه بأملاح الأمونيوم.
- كلورات البوتاسيوم هو عبارة عن محلول مائي يظهر على شكل سائل عديم اللون، وهو أكثر كثافة من الماء، وقد يؤدي التلامس إلى تهيج الجلد والعينين والأغشية المخاطية، وهو عبارة عن عامل مؤكسد ومتفجر، وهو مصدر الأكسجين، وتصنع مادة كلورات البوتاسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لمحلول قلوي مركّز ساخن من كلوريد البوتاسيوم، ويفضل عن طريق تفاعل محاليل كلوريد البوتاسيوم وكلورات الصوديوم أو كلورات الكالسيوم.
- وتتكون كلورات البوتاسيوم بشكل عام من كلوريد البوتاسيوم وكلورات الصوديوم، حيث يضاف (KCl) صلب إلى سائل خلية كلورات الصوديوم بكميات متكافئة، ثم يتم نقل الخليط إلى وحدة التبلور وإزالة ملاط كلورات البوتاسيوم ويتم إعادة تدوير المحلول الأم إلى الخلايا حيث يتم تحويل الملح إلى كلورات وتكرر العملية، متطلبات الجودة لـ (KCl) الصلب عالية لأنه لا يمكن التنقية بعد إضافتها إلى المحلول.
- إن كلورات البوتاسيوم مركب غير عضوي يحتوي على ذرة واحدة من البوتاسيوم وثلاث ذرات من الأكسجين وذرة واحدة من عناصر الكلور، ويظهر كمسحوق بلوري أبيض في درجة حرارة الغرفة بشكله النقي، ويطلق عليه أيضًا صندوق وعاء ويعرف أيضًا باسمه التجاري (Fegabit) أو (Fekabit).
وقد اكتشفه الكيميائي الفرنسي كلود لويس بيرثولت في نهاية القرن الثامن عشر، وفي ذلك الوقت كان يستخدم بشكل أساسي في الألعاب النارية ولكن لأسباب تتعلق بالسلامة انتهى دور كلورات البوتاسيوم في الألعاب النارية تقريبًا، وفي الوقت الحاضر كلورات البوتاسيوم محظورة للاستخدام في الألعاب النارية في معظم البلدان.
خواص كلورات البوتاسيوم
- يحتوي كلورات البوتاسيوم على الخصائص الفيزيائية والكيميائية التالية: حيث أنه في شكله النقي هو مادة صلبة بلورية بيضاء، وكتلته المولية 122.55 جم / مول، وكثافته 2.32 جم / سم 3، ونقطة انصهاره هي 356 ℃، ونقطة الغليان 400 ℃، وهو قابل للذوبان في الماء، ومع ارتفاع درجة الحرارة تزداد أيضًا قابلية ذوبان كلورات البوتاسيوم في الماء، وهو قابل للذوبان في الجلسرين كذلك، كما أنه قابل للذوبان بشكل طفيف في الأسيتون والأمونيا السائلة أيضًا، وخصائصه المؤكسدة تجعله مناسبًا للاشتعال.
- إن كلورات البوتاسيوم استرطابي، وهيكله البلوري أحادي الميل، وتتحلل كلورات البوتاسيوم على الفور إذا تم تسخينها في وجود محفز مثل (MnO2) كما في المعادلة التالية:
2KClO3(s) 🡪 3O2(g) + 2KCl(s)
- إذا تم تسخينه في غياب محفز، فإنه عند التحلل يعطي فوق كلورات البوتاسيوم وكلوريد البوتاسيوم، كما في التفاعل التالي:
4KClO3 🡪 3KClO4 + KCl
- عند تسخين المزيد من بيركلورات البوتاسيوم فإنه يتحلل إلى أكسجين وكلوريد البوتاسيوم، كما في التفاعل التالي:
KClO4 🡪 KCl + 2O2
تحضير كلورات البوتاسيوم
- إن كلورات البوتاسيوم أكثر الكلورات شيوعًا المستخدمة في الصناعات، ونظرًا لاستخداماته المختلفة فإنه يتم إنتاجه في الصناعات على نطاق واسع، وتستخدم عملية (ليبيج) في الصناعات لإنتاجها على نطاق واسع، وفي هذه العملية يتم إنتاج كلورات البوتاسيوم عن طريق تمرير الكلور إلى هيدروكسيد الكالسيوم الساخن ثم إضافة كلوريد البوتاسيوم فيه، ويحدث التفاعل كما في المعادلة التالية:
6Ca (OH) 2 + 6Cl2 🡪 Ca (ClO3) 2 + 5CaCl2 + 6H2O
Ca (ClO3) 2 + 2KCl 🡪 2KClO3 + CaCl2
- الطرق الأخرى لتحضير كلورات البوتاسيوم هي كما يلي: إما طريقة التحليل الكهربائي – وفي هذه الطريقة نأخذ أنود الكربون أو البلاتين أو أكسيد المعدن المختلط وكاثود التيتانيوم، ويتم إدخال كلا القطبين في المحلول المائي لكلوريد البوتاسيوم ويتم تمرير تيار عبرهما، ومع تقدم التفاعل تترسب كلورات البوتاسيوم، وبعد التحليل الكهربائي فإنه يمكنك بسهولة الحصول على بلورات أو ترسيب كلورات البوتاسيوم عن طريق إزالة الأقطاب الكهربائية من الخلية ثم تصفية محتويات الخلية.
- طريقة عدم التناسب – لإنتاج كلورات البوتاسيوم بكميات قليلة فإنه يتم استخدام طريقة عدم التناسب، وفي هذه الطريقة يتكون كلوريد الصوديوم وكلورات الصوديوم عن طريق عدم تناسق هيبوكلوريت الصوديوم، ثم تخضع كلورات الصوديوم للتفاعل الكيميائي مزدوج التبادل مع كلوريد البوتاسيوم كما في التفاعلات التالية:
3NaOCl (aq) 🡪 2NaCl (s) + NaClO3 (aq)
KCl(aq) + NaClO3(aq) 🡪 NaCl(aq) + KClO3(s)
- البوتاس الكاوي – يمكن أيضًا إنتاج كلورات البوتاسيوم عن طريق تمرير غاز الكلور في محلول ساخن من هيدروكسيد البوتاسيوم، المعادلة التالية توضح ذلك:
3Cl2 (g) + 6 KOH (aq) 🡪 KClO3 (aq) + 5KCl (aq) + 3H2O (l)
استخدامات كلورات البوتاسيوم
- في البداية تم استخدام كلورات البوتاسيوم في صناعة الألعاب النارية لإعطاء ألوان جميلة للألعاب النارية، ونظرًا لأنه عامل مؤكسد قوي فإنه ينتج الأكسجين عند التحلل، وهذا يساعد في احتراق الألعاب النارية، وتثير هذه الكمية العالية من الحرارة الإلكترونات وتنتج ألوانًا جميلة في مزيج الألعاب النارية.
ولكنه سرعان ما تم استخدام كلورات البوتاسيوم في العديد من الأنشطة غير القانونية بسبب خصائصه المتفجرة، ولذلك فإنه يُحظر حاليًا استخدام كلورات البوتاسيوم في الألعاب النارية في العديد من البلدان، وذلك بصرف النظر عن هذا التطبيق فإنه يحتوي على العديد من الاستخدامات الأخرى.
- يتم استخدامه كعامل مؤكسد، وفي تحضير الأكسجين، ويمكن استخدامه كمطهر، ويتم استخدامه في أعواد الثقاب بكمية صغيرة جدًا، وفي المتفجرات، ويساعد في الوصول المبكر لمرحلة ازدهار أشجار اللونجان، مما يتسبب في إنتاج الفاكهة في المناخ الأكثر دفئًا.
ويتم استخدامه في الأسلحة النارية وأغطية الإيقاع، وفي الوقود، ويتم استخدامه مع الفضة في صانعي الضوضاء الخادعة، ويتم استخدامه في الألعاب النارية، وفي قنابل الدخان، وفي المختبرات كذلك، كما ويتم استخدامه في شموع الكلورات أو شموع الأكسجين، وفي أنظمة تزويد الأكسجين للطائرات والمحطات الفضائية والغواصات وما إلى ذلك، كما أنه يستخدم في الأضواء الساطعة (نوع من إضاءة المسرح كان يستخدم في المسارح وقاعات الموسيقى قديماً)، وكمبيد للآفات.
- يتم استخدام كلورات البوتاسيوم المنصهرة في صراخ الأطفال الصراخ الدرامي والدب الصمغ وهاريبو، ولكلورات البوتاسيوم العديد من التطبيقات وهي مادة كيميائية مفيدة جدًا للعديد من الصناعات، ولكن يتم استخدام خصائصها المتفجرة أو المؤكسدة في أنشطة غير قانونية وغير إنسانية.
حيث يتم استخدامه في أفغانستان لإنتاج العبوات الناسفة التي تستخدم في العديد من الأنشطة اللاإنسانية، وكان العنصر الرئيسي في تفجير السيارة المفخخة التي استخدمت في تفجيرات بالي (تايلاند) عام 2002 والتي أودت بحياة 202 شخص.
