Калијум перхлорат

Калијум перхлорат
Идентификација
CAS број	7778-74-7 ;
3Д модел (Jmol)	интерактивна слика;
ChemSpider	22913 ;
ECHA InfoCard	100.029.011
PubChem C ID	516900;
УНИИ	42255П5X4Д ;
	SMILES [K+].[O-]Cl(=O)(=O)=O; ; ; ; ; ;
Својства
Хемијска формула	ClKO4
Моларна маса	138,549
	Уколико није другачије напоменуто, подаци се односе на стандардно стање материјала (на 25 °C [77 °F], 100 kPa).
	Референце инфокутије

Калијум перхлорат је хемијско једињење, које има молекулску масу од 138,549 Da.

Калијум перхлорат је неорганска со са хемијском формулом К Цл О₄. Као и други перхлорати, ова со је јак оксидант мада обично веома споро реагује са органским супстанцама. Ово је као безбојна, кристална чврста супстанца и чест оксидатор који се користи у ватрометима, ударним капислама за муницију, експлозивним прајмерима, и користи се на различите начине у погонским горивима, флеш композицијама и спарклерима. Коришћен је као чврсто ракетно гориво, иако је у тој примени углавном замењен амонијум перхлоратом високих перформанси.

Производња

Калијум перхлорат се индустријски припрема третирањем врућег воденог раствора натријум перхлората са калијум хлоридом. Ова реакција таложења користи ниску растворљивост КЦлО₄, која је око 1/100 колико и растворљивост НаЦлО₄ (209,6 г/100 мЛ на 25 °Ц (77 °Ф; 298 К)).^[3]

Такође се може произвести пуштањем гасовитог хлора кроз раствор калијум хлората и калијум-хидроксида, и реакцијом перхлорне киселине са калијум хидроксидом; међутим, ово се ретко користи због опасности од перхлорне киселине.

Други препарат укључује електролизу раствора калијум хлората, што доводи до стварања КЦлО₄ и таложења на аноди. Овај поступак је компликован ниском растворљивошћу калијум хлората и калијум перхлората, при чему се овај последњи може таложити на електродама и ометати струју.

Калијум перхлорат се таложи због своје ниске растворљивости. Реакција са калијум хлоратом праћена врућом филтрацијом је индустријски повољнија, јер се не производе нежељени нуспроизводи као што су хлориди, који би током производње перхлората озбиљно оштетили платину или електроду од оловног диоксида са густом бета структуром. Важан критеријум током производње је да перхлоратна ћелија не може да садржи хлориде, као што хлоратна ћелија која садржи хлорид не може бити контаминирана перхлоратом. Посебно у случају анода које су погодне за производњу хлората само ако се раствор врати у производњу.

Калијум перхлорат се може произвести загревањем калијум хлората.

\mathrm {2\ KClO_{3}\rightarrow KClO_{4}+KCl+O_{2}}

\mathrm {4\ KClO_{3}\rightarrow 3\ KClO_{4}+KCl}

Ако се раствор калијум хлората електролизује на платинској електроди при хлађењу, тако да се калијум перхлорат формира на аноди, али се овај метод не користи за индустријску производњу.

Синтезе

Синтеза 1

Припрема калијум перхлората интеракцијом натријум перхлората и калијум хлорида.

${\rm {{\underset {natrijum\,perhlorat}{NaClO_{4}}}+KCl\rightarrow {\underset {kalijum\,perhlorat}{KClO_{4}}}+NaCl}}$

Синтеза 2

Калијум перхлорат се такође може припремити врућим разлагањем калијум хлората:

${\rm {2\ {\underset {kalijum\,hlorat}{KClO_{3}}}\ \xrightarrow {toplota} \ {\underset {kalijum\,perhlorat}{KClO_{4}}}+KCl+O_{2}}}$

Синтеза 3

Године 1816, аустријски гроф и хемичар, Фридрих фон Стадион (1774-1821), припремио је калијум перхлорат третирањем калијум хлората сумпорном киселином, остављајући смешу да одстоји 24 сата уз често мешање, према следећој реакцији:^[4]

$\mathrm {3\,KClO_{3}+2\,H_{2}SO_{4}\rightarrow KClO_{4}+2\,KHSO_{4}+H_{2}O+2\,ClO_{2}}$

Реакције

Реакција 1

Као и други оксиданти, калијум перхлорат може да ступи у интеракцију са широким спектром запаљивих супстанци, на пример, глукозом:

${\mathsf {3\,KClO_{4}+{\underset {glukoza}{C_{6}H_{12}O_{6}}}\rightarrow 6\,H_{2}O+6\,CO_{2}+3\,KCl}}$

Реакција 2

Као лек, калијум перхлорат има анти-тироидни ефекат, инхибира активност штитне жлезде. Пошто је калијум перхлорат веома моћан оксидант, он реагује са редукујућим агенсима, тако да се ослобађа кисеоник и редукујући перклоратни ањон у хлорид.

$\mathrm {KClO_{4}\ \longrightarrow \ KCl\ +\ 2\ O_{2}\uparrow }$

Оксидирајућа својства

КЦлО₄ је оксидант у смислу да егзотермно преноси кисеоник на запаљиве материјале, значајно повећавајући њихову брзину сагоревања у поређењу са сагоревањем на ваздуху. Дакле, са глукозом даје угљен-диоксид:

3 КЦлО₄ + C₆Х₁₂О₆ → 6 Х₂О + 6 ЦО₂ + 3 КЦл

Конверзија чврсте глукозе у врући гасовити ЦО₂ је основа експлозивне силе ове и других сличних смеша. Са шећером, КЦлО₄ даје низак експлозив, под условом да је затворен. У супротном такве мешавине једноставно дефлагрирају интензивним љубичастим пламеном карактеристичним за калијум. Састави за тренутно паљење који се користе у ватрометима и у петардама обично се састоје од мешавине алуминијумског праха и калијум перхлората. Ова мешавина, која се понекад назива и бљескајући или блиц прах, такође се користи у ватрометима на земљи и у ваздуху.

Као оксидант, калијум перхлорат се може безбедно користити у присуству сумпора, док калијум хлорат не може. Типична је већа реактивност хлората – перхлорати су кинетички лошији оксиданти. Хлорат производи хлорну киселину, која је веома нестабилна и може довести до превременог паљења смеше. Сходно томе, перхлорна киселина је прилично стабилна.^[5]

У комерцијалној употреби меша се 50/50 са калијум нитратом како би се створила замена за црни барут Пиродекс, и када није сабијен унутар оружја са пуњењем у устима цеви или у патрони, гори довољно спором брзином како би се смањила категоризација као црног барута као нискоексплозивна материја, до "запаљива".

Особине

Особина	Вредност
Број акцептора водоника	4
Број донора водоника	0
Број ротационих веза	0
Партициони коефицијент^[6] (ALogP)	-2,7
Растворљивост^[7] (logS, log(mol/L))	-0,4
Поларна површина^[8] (PSA, Å²)	169,3

Употреба у прављењу лекова

Калијум перхлорат се може користити као антитироидни агенс који се користи за лечење хипертиреозе, обично у комбинацији са још једним другим леком. Ова апликација користи сличан јонски радијус и хидрофилност перхлората и јодида.

Давање познатих гоитрогенских супстанци се такође може користити као превенција у смањењу биолошког узимања јода, (било да се ради о нутритивном нерадиоактивном јоду-127 или радиоактивном јоду, радиојоду - најчешће јоду-131, јер тело не може разликовати различите изотопе јода). Показало се да перхлоратни јони, уобичајени загађивач воде у САД због ваздухопловне индустрије, смањују унос јода и стога се класификује као гоитроген. Перхлоратни јони су компетитивни инхибитор процеса којим се јодид активно депонује у фоликуларне ћелије штитне жлезде. Студије које су укључивале здраве одрасле добровољце утврдиле су да на нивоима изнад 0,007 милиграма по килограму дневно (мг/(кг·д)), перхлорат почиње да привремено инхибира способност штитне жлезде да апсорбује јод из крвотока („инхибиција узимања јода“, тако да је перхлорат познат као гоитроген).^[9] Смањење резервоара јодида перхлоратом има двоструке ефекте – смањење вишка синтезе хормона и хипертиреозе, с једне стране, и смањење синтезе инхибитора штитне жлезде и хипотиреозе с друге стране. Перхлорат остаје веома користан као примена једне дозе у тестовима који мере излучивање радиојодида накупљеног у штитној жлезди као резултат многих различитих поремећаја у даљем метаболизму јодида у штитној жлезди.^[10]

Лечење тиротоксикозе (укључујући Грејвсову болест) са 600-2.000 мг калијум перхлората (430-1.400 мг перхлората) дневно у периодима од неколико месеци или дуже је некада била уобичајена пракса, посебно у Европи,^[9]^[11] и употреба перхлората са нижим дозама за лечење проблема са штитном жлездом настављају се све до данас.^[12] Иако је у почетку коришћено 400 мг калијум перхлората подељено у четири или пет дневних доза и показало се да је делотворно, веће дозе су уведене када је откривено да 400 мг/д није контролисало тиреотоксикозу код свих субјеката.^[9]^[10]

Тренутни режими лечења тиреотоксикозе (укључујући Грејвсову болест), када је пацијент изложен додатним изворима јода, обично укључују 500 мг калијум перхлората два пута дневно током 18-40 дана.^[9]^[13]

Профилакса са перхлоратом који садржи воду у концентрацији од 17 ппм, што одговара личном уносу од 0,5 мг/(кг д), ако особа има 70 кг и конзумира 2 литра воде дневно, смањује почетно унос радиојода за 67%.^[9] Ово је еквивалентно уносу укупно само 35 мг перхлоратних јона дневно. У другој сродној студији, када су субјекти пили само 1 литар воде која садржи перхлорат дневно у концентрацији од 10 ппм, тј. дневно је уносено 10 мг перхлоратних јона, примећено је просечно смањење узимања јода од 38%.^[14]

Међутим, када се просечна апсорпција перхлората код радника у постројењима за производњу перхлората који су били изложени највећој изложености процењује се на приближно 0,5 мг/(кг д), као у претходном пасусу, очекивало би се смањење уноса јода за 67%. Међутим, студије на хронично изложеним радницима, до сада нису успеле да открију било какве абнормалности у функцији штитне жлезде, укључујући и унос јода.^[15] ово се може приписати довољној дневној изложености или уносу здравог јода-127 међу радницима и кратком биолошком полуживоту перхлората у телу од 8 сати.^[9]

Да би се потпуно блокирао унос јода-131 наменским додавањем перхлоратних јона у водоводну мрежу становништва, тежи се дозама од од 0,5 мг/(кг д), или концентрације воде од 17 ппм, би стога било крајње неадекватно за стварно смањење уноса радиоактивног јода. Концентрације перхлоратних јона у водоводу региона морале би да буду много веће, најмање 7,15 мг/кг телесне тежине дневно или концентрација воде од 250 ппм, под претпоставком да људи пију 2 литра воде дневно, како би заиста било корисно за популацију у спречавању биоакумулације при изложености радиојодној средини,^[9]^[13] независно од доступности лекова јодата или јодида.

Континуирана дистрибуција таблета перхлората или додавање перхлората у водоводну мрежу би морало да се настави најмање 80-90 дана, почевши одмах након што је откривено почетно ослобађање радиојода, након што је прошло 80-90 дана ослобођеног радиоактивног јода-131, да би се распао на мање од 0,1% своје почетне количине када је опасност од биоапсорпције јода-131 у суштини завршена.^[16]

Остала употреба

Користи се због својих својстава као стабилан оксидант који се користи у ватрометима, одређеним врстама муниције, иницијалним капсулама и експлозивним прајмерама. Такође се налази у бљескајућем праху, звездама и чаробним свећама (спарклерима).

Користи се као погонско гориво. Коришћен је у ракетама на чврсто гориво, али се за ту сврху сада обично замењује амонијум перхлоратом чији је степен ефикасности још већи.

У области медицине, тестиран је као антитироидни агенс за лечење хипертиреозе, обично у комбинацији са тироидним хормонима и/или другим лековима.

Токсикологија, екотоксикологија

Он је ендокрини поремећај (због своје способности да спречи везивање јода у штитној жлезди) и има посебна својства у поређењу са другим перхлоратима, вероватно углавном због мање растворљивости.

Види још

Референце

^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003. уреди
^ Еван Е. Болтон; Yанли Wанг; Паул А. Тхиессен; Степхен Х. Брyант (2008). „Цхаптер 12 ПубЦхем: Интегратед Платформ оф Смалл Молецулес анд Биологицал Ацтивитиес”. Аннуал Репортс ин Цомпутатионал Цхемистрy. 4: 217—241. дои:10.1016/С1574-1400(08)00012-1.
^ Вогт, Хелмут; Балеј, Јан; Беннетт, Јохн Е.; Wинтзер, Петер; Схеикх, Саеед Акбар; Галлоне, Патризио (2000). „Цхлорине Оxидес анд Цхлорине Оxyген Ацидс”. Уллманн'с Енцyцлопедиа оф Индустриал Цхемистрy. Wеинхеим: Wилеy-ВЦХ. ИСБН 3-527-30673-0. дои:10.1002/14356007.а06_483.
^ Енцyцлопедиц Дицтионарy оф Пyротецхницс
^ Греенwоод, Н. Н.; Еарнсхаw, А. (1997). Цхемистрy оф тхе Елементс (2нд Едн.), Оxфорд:Буттерwортх-Хеинеманн. ISBN 0-7506-3365-4.
^ Ghose, A.K.; Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods”. J. Phys. Chem. A. 102: 3762—3772. doi:10.1021/jp980230o.
^ Tetko, I. V.; Tanchuk, V. Y.; Kasheva, T. N.; Villa, A. E. (2001). „Estimation of aqueous solubility of chemical compounds using E-state indices”. Journal of Chemical Information and Computer Sciences. 41 (6): 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t.
^ Ertl, P.; Rohde, B.; Selzer, P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment-based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. Journal of Medicinal Chemistry. 43 (20): 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e.
^ ^а ^б ^в ^г ^д ^ђ ^е Greer, Monte A.; Goodman, Gay; Pleus, Richard C.; Greer, Susan E. (2002). „Health Effects Assessment for Environmental Perchlorate Contamination: The Dose Response for Inhibition of Thyroidal Radioiodine Uptake in Humans”. Environmental Health Perspectives. 110 (9): 927—37. PMC 1240994 . PMID 12204829. doi:10.1289/ehp.02110927.
^ ^а ^б Wolff, J (1998). „Perchlorate and the thyroid gland”. Pharmacological Reviews. 50 (1): 89—105. PMID 9549759.
^ Barzilai, D; Sheinfeld, M (1966). „Fatal complications following use of potassium perchlorate in thyrotoxicosis. Report of two cases and a review of the literature”. Israel Journal of Medical Sciences. 2 (4): 453—6. PMID 4290684.
^ Woenckhaus, U.; Girlich, C. (2005). „Therapie und Prävention der Hyperthyreose” [Therapy and prevention of hyperthyroidism]. Der Internist (на језику: немачки). 46 (12): 1318—23. PMID 16231171. doi:10.1007/s00108-005-1508-4.
^ ^а ^б Bartalena, L.; Brogioni, S; Grasso, L; Bogazzi, F; Burelli, A; Martino, E (1996). „Treatment of amiodarone-induced thyrotoxicosis, a difficult challenge: Results of a prospective study”. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 81 (8): 2930—3. PMID 8768854. doi:10.1210/jcem.81.8.8768854 .
^ Lawrence, J. E.; Lamm, S. H.; Pino, S.; Richman, K.; Braverman, L. E. (2000). „The Effect of Short-Term Low-Dose Perchlorate on Various Aspects of Thyroid Function”. Thyroid. 10 (8): 659—63. PMID 11014310. doi:10.1089/10507250050137734.
^ Lamm, Steven H.; Braverman, Lewis E.; Li, Feng Xiao; Richman, Kent; Pino, Sam; Howearth, Gregory (1999). „Thyroid Health Status of Ammonium Perchlorate Workers: A Cross-Sectional Occupational Health Study”. Journal of Occupational & Environmental Medicine. 41 (4): 248—60. PMID 10224590. doi:10.1097/00043764-199904000-00006.
^ „Nuclear Chemistry: Half-Lives and Radioactive Dating - For Dummies”. Dummies.com. 06. 01. 2010. Приступљено 2013-01-21.

Literatura

Herak, J., & Tezak, B. (1954). Coagulation Effect of Potassium Perchlorate, Potassium Chlorate and Sodium Benzoate on Positive Silver Bromide Sol and of Potassium Sulfate on Positive Sol of Silver Halides. Arhiv. Kem, 26, 1.
Stolwijk, Theodorus B.; Sudhoelter, Ernst J. R.; Reinhoudt, David N. (1987). „Crown ether mediated transport: a kinetic study of potassium perchlorate transport through a supported liquid membrane containing dibenzo-18-crown-6”. Journal of the American Chemical Society. 109 (23): 7042—7047. doi:10.1021/ja00257a023. (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00257a023 рéсумé]).

Холлеман А. Ф.; Wиберг Е. (2001). Инорганиц Цхемистрy (1ст изд.). Сан Диего: Ацадемиц Пресс. ИСБН 0-12-352651-5.
Хоусецрофт, C. Е.; Схарпе, А. Г. (2008). Инорганиц Цхемистрy (3. изд.). Прентице Халл. ИСБН 978-0-13-175553-6.

Додатна литература

Спољашње везе

[1] Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003. уреди

[2] Еван Е. Болтон; Yанли Wанг; Паул А. Тхиессен; Степхен Х. Брyант (2008). „Цхаптер 12 ПубЦхем: Интегратед Платформ оф Смалл Молецулес анд Биологицал Ацтивитиес”. Аннуал Репортс ин Цомпутатионал Цхемистрy. 4: 217—241. дои:10.1016/С1574-1400(08)00012-1.

[3] Вогт, Хелмут; Балеј, Јан; Беннетт, Јохн Е.; Wинтзер, Петер; Схеикх, Саеед Акбар; Галлоне, Патризио (2000). „Цхлорине Оxидес анд Цхлорине Оxyген Ацидс”. Уллманн'с Енцyцлопедиа оф Индустриал Цхемистрy. Wеинхеим: Wилеy-ВЦХ. ИСБН 3-527-30673-0. дои:10.1002/14356007.а06_483.

[4] Енцyцлопедиц Дицтионарy оф Пyротецхницс

[5] Греенwоод, Н. Н.; Еарнсхаw, А. (1997). Цхемистрy оф тхе Елементс (2нд Едн.), Оxфорд:Буттерwортх-Хеинеманн. ISBN 0-7506-3365-4.

[6] Ghose, A.K.; Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods”. J. Phys. Chem. A. 102: 3762—3772. doi:10.1021/jp980230o.

[7] Tetko, I. V.; Tanchuk, V. Y.; Kasheva, T. N.; Villa, A. E. (2001). „Estimation of aqueous solubility of chemical compounds using E-state indices”. Journal of Chemical Information and Computer Sciences. 41 (6): 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t.

[8] Ertl, P.; Rohde, B.; Selzer, P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment-based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. Journal of Medicinal Chemistry. 43 (20): 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e.

[bare_url-9] а ^б ^в ^г ^д ^ђ ^е Greer, Monte A.; Goodman, Gay; Pleus, Richard C.; Greer, Susan E. (2002). „Health Effects Assessment for Environmental Perchlorate Contamination: The Dose Response for Inhibition of Thyroidal Radioiodine Uptake in Humans”. Environmental Health Perspectives. 110 (9): 927—37. PMC 1240994 . PMID 12204829. doi:10.1289/ehp.02110927.

[ncbi-10] а ^б Wolff, J (1998). „Perchlorate and the thyroid gland”. Pharmacological Reviews. 50 (1): 89—105. PMID 9549759.

[11] Barzilai, D; Sheinfeld, M (1966). „Fatal complications following use of potassium perchlorate in thyrotoxicosis. Report of two cases and a review of the literature”. Israel Journal of Medical Sciences. 2 (4): 453—6. PMID 4290684.

[12] Woenckhaus, U.; Girlich, C. (2005). „Therapie und Prävention der Hyperthyreose” [Therapy and prevention of hyperthyroidism]. Der Internist (на језику: немачки). 46 (12): 1318—23. PMID 16231171. doi:10.1007/s00108-005-1508-4.

[ncbi_a-13] а ^б Bartalena, L.; Brogioni, S; Grasso, L; Bogazzi, F; Burelli, A; Martino, E (1996). „Treatment of amiodarone-induced thyrotoxicosis, a difficult challenge: Results of a prospective study”. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 81 (8): 2930—3. PMID 8768854. doi:10.1210/jcem.81.8.8768854 .

[14] Lawrence, J. E.; Lamm, S. H.; Pino, S.; Richman, K.; Braverman, L. E. (2000). „The Effect of Short-Term Low-Dose Perchlorate on Various Aspects of Thyroid Function”. Thyroid. 10 (8): 659—63. PMID 11014310. doi:10.1089/10507250050137734.

[15] Lamm, Steven H.; Braverman, Lewis E.; Li, Feng Xiao; Richman, Kent; Pino, Sam; Howearth, Gregory (1999). „Thyroid Health Status of Ammonium Perchlorate Workers: A Cross-Sectional Occupational Health Study”. Journal of Occupational & Environmental Medicine. 41 (4): 248—60. PMID 10224590. doi:10.1097/00043764-199904000-00006.

[16] „Nuclear Chemistry: Half-Lives and Radioactive Dating - For Dummies”. Dummies.com. 06. 01. 2010. Приступљено 2013-01-21.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]