Химия и Химики № 2 2013. Хлорат, бромат, иодат калия и сера

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Смесь хлората калия и красного фосфора легко взрывается при ударе и трении. Это позволяет провести ряд красивых и эффектных опытов [1] (можно даже сказать - эксклюзивных), но вместе с тем угрожает экспериментатору серьезными травмами. Смесь бромата калия с красным фосфором ведет себя довольно "плохо": она имеет свойство вспыхивать вскоре после приготовления (а то и во время приготовления) [2]. Было бы интересно провести аналогичные опыты, заменив фосфор серой. Поскольку сера обладает меньшей химической активностью, следует ожидать, что смесь серы и хлората (бромата) калия будет более стабильной, чем смесь красного фосфора и хлората (бромата) калия. Расчеты состава смеси проводили исходя из соотношений:

KClO₃ = 3[O] M=122.55	KBrO₃ = 3[O] M=167.00
S = -3[O] M=32.06

Если мы хотим приготовить смесь с нулевым кислородным балансом,

на 0.5 г хлората калия необходимо: (3/3)·(0.5/122.55)·32.06=0.13 г серы

на 1.0 г бромата калия необходимо: (3/3)·(1.0/167.00)·32.06=0.19 г серы.

Вначале провели опыты со смесью хлората калия и серы. Компоненты растерли в фарфоровых ступках (каждый в отдельной ступке с отдельным пестиком!) и смешали на листе бумаги с помощью вороньего пера [3].

В первом эксперименте попробовали чувствительность смеси к трению. На ржавую наковальню поместили немного смеси и стали тереть металлическим шпателем (с надавливанием). Эффекта не последовало, хотя смесь хлората калия и красного фосфора в аналогичных условиях легко взрывалась [4]. Попробовали тереть молотком: были слышны небольшие взрывы и потрескивания, но основная часть смеси осталась незатронутой. В результате растирания смесь стала мелкодисперсной и микровзрывы вообще прекратились.

Тогда мы вязли нерастертый хлорат калия и грубодисперсную серу (частички размером 0.5-1 мм), вещества смешали и поместили на наковальню. При растирании молотком сразу же начался треск, через несколько секунд смесь взорвалась.

____________________________________________________
¹ См. статьи Взрыв смеси красного фосфора и бертолетовой соли (смесь Армстронга) и Опыты со смесью Армстронга (бертолетова соль и красный фосфор) [ссылка], а также - Бертолетова соль и красный фосфор [ссылка]

² См. статью Смесь бромата калия и красного фосфора [ссылка]

³ Смешивать окислитель и восстановитель птичьим пером оказалось намного удобнее и быстрее, чем полоской бумажки (как мы это делали раньше).

⁴ Равно, как и смеси фосфора с броматом или иодатом калия.

Смотреть Видео (65 Мб, .avi )

Во втором эксперименте мы испытали чувствительность смеси к ударам. Смесь в количестве от 0.05 до 0.1 г помещали на наковальню, сверху клали бумажку, после чего производили удар молотком. В случае точного попадания происходил громкий взрыв. Образовывался дым: не густой, но довольно едкий.

Когда мы попробовали поджечь небольшое количество смеси, она мирно горела синим пламенем.

Как известно, смесь бертолетовой соли и красного фосфора взрывается от контакта с концентрированной серной кислотой. Причина - образование диоксида хлора, который обладает сильными окислительными свойствами. Мы попробовали провести аналогичный опыт со смесью хлората калия и серы. Данную смесь (0.05 г) насыпали на фарфоровую плитку и капнули на нее серной кислоты. Сразу началось выделение зеленого газа, был четко ощутим запах хлора (запахи хлора и диоксида хлора практически идентичны, во всяком случае - весьма похожи). Но взрыва или воспламенения не произошло.

В заключение мы взяли 0.38 г смеси и взорвали ее ударом молотка. Взрыв получился на удивление слабым. Возможно, какую-то роль сыграло, что смесь перед этим оставалась несколько дней на воздухе.

Затем провели аналогичные опыты со смесью бромата калия и серы. Трижды взрывали 0.1 г смеси ударом молотка. Взрыв получался довольно громким. Один раз взрыв сопровождался вспышкой.

Потом взяли примерно такое же количество смеси и стали растирать ее молотком на ржавой наковальне. Через несколько секунд последовал взрыв (опыт повторяли дважды). Создалось впечатление, что смесь бромата калия и серы более чувствительна к трению (и не менее чувствительна к удару), чем аналогичная смесь на основе хлората. Однако для того, чтобы делать подобный вывод, мы провели недостаточно экспериментов.

Смотреть Видео (46 Мб, .avi )

Для полноты эксперимента мы приготовили стехиометрическую смесь иодата калия и серы. Расчеты массы компонентов и техника приготовления смеси аналогичны приведенным в начала статьи для хлората и бромата калия. Скажем сразу: смесь разочаровала.

Смесь иодата калия и серы взрывалась только при сильном ударе и точном попадании молотка по смеси. При недостаточно сильном ударе смесь разлеталась или просто загоралась, образуя бурый и фиолетовый дым иода.

Чувствительность смеси к трению не проверяли: можно сказать заранее, что она окажется гораздо ниже, чем у аналогичных смесей с хлоратом и броматом калия.

Таким образом, иодат калия - плохая альтернатива хлорату или бромату.

Смотреть Видео (13 Мб, .avi )

Комментарии

^К1 Смесь бромата калия и серы действительно более чувствительна, нежели хлоратная, очень возможно самовоспламенение. Так смесь бромата бария с серой гарантировано самовоспламеняется за время от нескольких десятков секунд до нескольких десятков минут - в зависимости от сухости бромата, температуры и степени измельчения. Применение броматов в пиротехнике совершенно недопустимо.