Kaliumchlorat KClO3

Kaliumchlorat KClO3

RS-Sätze: R 9-20/22, S 13-16-27 Entsorgung: siehe Hinweise

MG: 122,55 g/mol Dichte: 2,34 g/cm3 Wasserlöslichkeit: 20°C 71g/l, 100°C 560g/l Schmelztemperatur: 356 °C

Eigenschaften: Kaliumchlorat gibt oberhalb seiner Schmelztemperatur unter Bildung von Kaliumperchlorat Sauerstoff ab:

2 KClO3 -----> KClO4 + KCl + O2.

Über 550 °C zerfällt es vollständig in Kaliumchlorid (KCl) und Sauerstoff. Diese Zersetzung findet bei der Zugabe von Mangandioxid (Braunstein) als Katalysator schon bei 150-200 °C statt. Wird es mit leicht oxidierbaren Stoffen (Schwefel, Phosphor, Iod, Kohlenstoff) vermischt, kann es beim Erhitzen, bei Reibung, Stoß oder Schlag sehr heftig explodieren. Dies gilt auch für Mischungen mit organischen Stoffen, z.B. Holzmehl oder Petroleum.

Aus diesem Grunde ist das Oxidationsmittel Kaliumchlorat mit allergrößter Vorsicht zu handhaben, da schon geringfügige Verunreinigungen und Berührungen die explosiven Reaktionen auslösen können. Es wird empfohlen, nur analysenreines und frisches, sehr sauberes Kaliumchlorat zu verwenden!

Herstellung: Die Gewinnung erfolgt durch Elektrolyse einer Natriumchloridlösung und der nachfolgenden Fällung des entstandenen Natriumchlorats mit Kaliumchlorid (KCl). Dabei werden die Elektroden (Kathode: Stahl; Anode: aktiviertes Titan) nicht wie bei der Herstellung von Natriumhydroxid durch eine Membran voneinander getrennt, sondern eng aneinander gelegt. Es entstehen Natriumchlorat und Salzsäure. Gibt man zu einer Natriumchloratlösung Kaliumchlorid fällt Kaliumchlorat aus. Bei der Elektrolyse einer Kaliumchloridlösung entsteht das Kaliumchlorat auf direktem Weg.

Verwendung: Zur Herstellung von Zündhölzern (roter Phosphor an den Reibflächen entzündet das Gemisch aus Kaliumchlorat und Schwefel im Zündholzkopf), zur Produktion von Sprengstoffen ("Chloratit" enthält ca. 90% Kaliumchlorat, 10% organische Kohlenwasserstoffe und einen Zusatz von Holzmehl); Herstellung von Leuchtmunition und Feuerwerkskörpern; in der Medizin früher in Gurgelwasser; als Unkrautvernichtungsmittel (früher "Unkraut Ex").

Kaliumchlorat

Formel: KClO3

Andere Namen: Chlorsaures Kali (veraltet); lat.* Kalium chloricum, Kalii chloras, Chloras kalicus, Potassii chloras; engl. potassium chlorate; frz. Chlorate de Potassium

• Achtung Verwechslungsgefahr: Der lateinische Begriff Kalium chloratum bedeutet Kaliumchlorid, nicht Kaliumchlorat!

CAS1-No.: [3811-04-9] EG-/EINECS2-No.: 223-289-7

1 = Chemical Abstracts Service registry number 2 = European INventory of Existing Chemical Substances number

Beschreibung

Bei der Substanz handelt es sich um farblose, perlmutterglänzende, monokline Blättchen bzw. Tafeln oder um ein weißes, feinkristallines Pulver. Kaliumchlorat ist luftbeständig. In 1 Liter Wasser lösen sich bei Raumtemperatur (20 °C) 73 g des Salzes. Erwärmen erhöht die Wasserlöslichkeit erheblich. Ethanol (Weingeist) löst die Substanz schlecht, es sind bei Raumtemperatur ca. 130 Teile Weingeist zur Lösung von 1 Teil Kaliumchlorat notwendig.

Kennzahlen

Dichte 2,34 g/cm3 Schmelzpunkt: 370 °C Bildungsenergie: -776,1 kcal/kg = -3205 kJ/kg Bildungsenthalpie: -775,7 kcal/kg = -3245 kJ/kg Sauerstoffwert: +39,2%

Darstellung

Technisch gewonnen durch Umsetzung der Zellenlauge im Anschluß an die elektrolytische Natriumchlorat-Herstellung (mit festem Kaliumchlorid). Weitere Möglichkeiten bestehen in der Umsetzung von Calciumchlorat mit Kaliumchlorid oder von Elektrolyse von Kaliumchlorid in heißer Lösung (vorzugsweise mit Platinelektroden, bei Vermischung des Elektrolyten) sowie in der Anlagerung von Chlor an Kaliumhydroxid. Die Entdeckung des K. wird sowohl HIGGINS (1777) als auch BERTHOLLET (1787) zugeschrieben.

Dem berühmten deutschen Chemiker Justus von LIEBIG kommt das Verdienst zu, die Kaliumchlorat-Produktion zur technischen Reife gebracht zu haben. Er leitete Chlor in eine heiße Aufschlämmung von Calciumhydroxid ein, welcher nachfolgend Kaliumchlorid zugegeben wurde. Es bildet sich in einem ersten Schritt Calciumchlorat, welches mit dem zugesetzten Kaliumchlorid zu Kaliumchlorat weiterreagiert. Beim Abkühlen der Mischung kristallisiert das in der Kälte relativ schwer lösliche Kaliumchlorat aus:

6 Ca(OH)2 + 6 Cl2 Ca(ClO3)2 + 5 CaCl2+ 6 H2O

Ca(ClO3)2 + 2 KCl 2 KClO3 + CaCl2

Wie man der Reaktionsgleichung entnehmen kann, wird nur der sechste Teil der eingesetzen Halogenmenge oxidiert, daher wird dieses Verfahren nicht mehr in größerem Umfang angewendet. Der Hauptteil des heute erzeugten Kaliumchlorats stammt aus Elektrolyseanlagen in Schweden, da dort genügend Strom aus Wasserkraft zur Verfügung steht.

Anwendung

Kaliumchlorat zerfällt beim Erhitzen über den Schmelzpunkt hinaus unter Abspaltung von 1/3 des enthaltenen Sauerstoffs nach der summarischen Gleichung

2 KClO3 KClO4 + KCl + O2

Bei Temperaturen über 500 bis 550 °C zersetzt sich Kaliumchlorat vollkommen unter Bildung von Kaliumchlorid und Sauerstoff nach

2 KClO3 2 KCl + 3 O2

Der Stoff ist daher gut geeignet zur laboratoriumsmäßigen Herstellung von Sauerstoff. Durch Beigabe von Braunstein-Pulver als Katalysator läßt sich die Zerfallstemperatur deutlich absenken (Durchführung ist dann bei 150 bis 200 °C im Kochkolben möglich, nach Lit. [Jander/Blasius, Römpp]). Allerdings ist der Sauerstoff in diesem Fall mit etwa 3% Chlordioxid (ClO2) verunreinigt.

Industriell verwendet man Kaliumchlorat in der Zündhölzer-Fabrikation (als Bestandteil der Reibköpfchen von Sicherheitszündhölzern), für Leuchtzusätze, als Beimischung bei (Initial)sprengstoffen und in der Feuerwerkerei/Pyrotechnik. Die im letztgenannten Satz beschriebenen Anwendungen dürfen in keinem Falle von Privatpersonen mit der Substanz ausgeführt werden, da sie zum einen der Sprengstoffgesetzgebung unterliegen und zum anderen eine Mischung von Kaliumchlorat mit brennbaren Stoffen schwer beherrschbar ist (siehe Warnhinweise). Chloratsprengstoffe werden in Deutschland aufgrund verschiedener Nachteile seit mehr als 70 Jahren nicht mehr produziert.

Im Gegensatz zu Natriumchlorat ist Kaliumchlorat nicht hygroskopisch, daher ist es (neben Kaliumnitrat) das mit am häufigsten verwendete Oxidationsmittel für Feuerwerkskörper und Signalraketen. Die Farben werden durch Beigabe entsprechender flammenfärbender Salze erzielt, wie Strontium und Lithium (rot), Barium (grün) und Kupfer (blau). Der Chlorat-Verbrauch der Zündholz- und Pyroindustrie in den USA beträgt etwa 11500 Jahrestonnen. Aufgrund der höheren Stabilität der pyrotechnischen Sätze hat allerdings Kaliumperchlorat in neuerer Zeit an Bedeutung gewonnen.

Früher wurde K. - trotz seiner Giftigkeit - als Gurgelmittel und für Pinselungen verwendet (heute noch befindet sich mit MallebrinR ein Gurgelmittel auf Chloratbasis im Handel, allerdings auf der Grundlage des verträglicheren Aluminiumchlorats).

Anm.: Für die Verwendung von Chemikalien für arzneiliche und medizinische Zwecke gelten besondere gesetzliche Beschränkungen, z.B. Reinheits- und Herstellungsvorschriften.

Gefahren, Warnhinweise

In Anwesenheit brennbarer bzw. oxidierbarer Substanzen kann Kaliumchlorat beim Erhitzen, gelegentlich auch schon bei geringster Reibung, Stoß oder Schlag heftig explodieren. Die Mißachtung dieser Regel ist in der Vergangenheit Ursache zahlreicher, teilweise schwerster Unfälle mit Augenschäden, Verlust von Fingern bzw. des Unterarms, ja sogar tödlichem Ausgang gewesen. Bei der Handhabung des Stoffes ist deshalb äußerste Vorsicht angebracht. Die Versuchsvorschriften und Sicherheitsvorkehrungen sind strengstens einzuhalten und die Einsatzmengen so klein als irgend möglich zu halten. Es sind nur Vorschriften der anerkannten, modernen Literatur zu verwenden; von eigenen "Experimenten", obskuren "Rezepten" und unzeitgemäßen Vorschriften ist unbedingt Abstand zu nehmen.

Insbesondere sind Mischungen von Kaliumchlorat mit Phosphor äußerst instabil. Sie können selbst beim vorsichtigsten Mischen, in geringen Mengen und im feuchten Zustand schwere Explosionsunglücke bewirken.

Kaliumchlorat darf man nur als Reinstoff - also ohne weitere Zusätze! - und nur in sehr kleinen Mengen im sorgfältig gereinigten Mörser pulverisieren, da selbst Verunreinigungen zu explosivem Zerfall führen können.

Die Substanz darf ausschließlich in erlaubter Weise, insbesondere zu wissenschaftlichen oder künstlerischen Forschungs-, Analysen-, Demonstrations- oder Schulungszwecken verwendet werden! Bei der Verwendung sind zahlreiche gesetzliche Vorschriften zu beachten, wir verweisen u.a. auf Punkt 15.3. des EG-Sicherheitsdatenblattes. Explosionsfähige Mischungen und pyrotechnische Sätze mit Kaliumchlorat unterliegen den Bestimmungen des nationalen Sprengstoffrechts. Deren Herstellung darf danach nur von berechtigten Personen mit festgelegter Qualifikation (z.B. Lehrer, Dozenten) bzw. unter deren unmittelbarer Aufsicht erfolgen.

Innerliche Vergiftungen mit Kaliumchlorat äußern sich in Magen- und Unterleibsschmerzen, Erbrechen und Durchfall, bisweilen auch Methämoglobinuie, spärliche Harnabsonderung bis hin zur Anurie, ferner sind möglich ikterische Hautverfärbung, kühle Haut, Cyanose und Erytheme.

Wassergefährdungsklasse: WGK 2 (wassergefährdend).

Die im vorliegenden Chemikalien-Lexikon enthaltenen Informationen dienen zu wissenschaftlichen Schulungszwecken. Sie sind nicht dazu bestimmt, irgendwelche Eigenschaften von Produkten oder deren Eignung für einen bestimmten Verwendungszweck zuzusichern. Die Benutzung der Informationen geschieht auf vollkommen eigene Verantwortung des Lesers. Jegliche Haftung für Schäden, Folgeschäden oder Verluste, die beim Umgang mit den hierin beschriebenen Stoffen oder Zubereitungen oder bei der Durchführung der im Lexikon enthaltenen chemischen Versuchsbeschreibungen entstehen, ist ausgeschlossen; ebenso wie Schadensersatzforderungen oder Gewährleistungsansprüche aufgrund falscher oder fehlender Angaben. Mit dem Abrufen und Benutzen der Daten erkennt der Benutzer diese Bedingungen an.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß für den Umgang mit Gefahrstoffen zahlreiche gesetzliche Regelungen und Einschränkungen gelten. Chemikalien dürfen nur von Personen mit der erforderlichen theoretischen und praktischen Sachkenntnis unter Einhaltung aller national gültigen Vorschriften gelagert und verwendet werden. Die dem jeweiligen Stand der chemischen Wissenschaft und Technik entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen, Unfallverhütungsrichtlinien und Maßnahmen zur Arbeitshygiene sind ebenfalls einzuhalt