Příprava chlorečnanu draselného

Trocha teorie Při závádění plynného chlóru do roztoku alkalického hydroxidu vzniká příslušný chlorid a chlornan: (obdobně reagují uhličitany)

Cl₂ + 2OH^- ==> Cl^- + ClO^- + H₂O

Při teplotách nad 70 ^oC disproporcinují chlornany na chlorid a chlorečnan:

3ClO^- ==> 2Cl^- + ClO₃^-

Tento postup je ovšem vhodný pouze jako laboratorní příprava, protože pouze z 1/6 chlóru vznikne chlorečnan a ze zbytku chlorid. Průmyslově se chlorečnany vyrábí elektrolýzou chloridů; pro nejvýhodnější průběh se reguluje teplota, pH a do elektrolytu se přidává chroman draselný k zamezení zbytečné redukce. Průmyslově se obvykle vyrábí chlorečnan sodný (laboratorně je to nevýhodné kvůli jeho hygroskopičnosti) a z něj se další chlorečnany připravují konverzí. Reakcí chlorečnanu barnatého a kyseliny sírové je možné pohodlně získat roztok kyseliny chlorečné (síran barnatý se vyloučí jako sraženina), ale její koncentrace by neměla překročit 40 %, jinak může nastat samovolný výbuch. Zde uvedený postup je možné zobecnit jako zavádění plynného chlóru do horkého roztoku alkalického hydroxidu nebo uhličitanu. Vzniká chlorečnan a chlorid příslušného alkalického kovu.

Příprava: Podle obrázku sestavíme aparaturu: Do tříhrdlé baňky dáme 26 g oxidu manganičitého (burel) a do dělící nálevky 120 ml koncentrované HCl. Do druhé baňky dáme roztok 30 g KOH v 50 ml vody a teflonové míchadlo. Obě baňky propojíme hadičkou z FEP teflonu a stejnou hadičkou propojíme i odtah s druhým otvorem druhé baňky. Zapneme vzduchové membránové čerpadlo (vzduchovátko pro rybičky), vařič pod tříhrdlou baňkou a míchání. Začneme pozvolna přikapávat HCl na oxid manganičitý - vzniká plynný chlór, který reaguje s roztokem KOH. Tady jsou dvě možnosti: Pokud má míchačka i vlastní ohřívání, je možné zahřívat roztok hydroxidu asi na 80 ^oC. Stejného výsledku dosáhneme i reakcí za chladu a následným povařením. Všechen vznikající chlór by se měl pohlcovat v reakční směsi.Je potřeba dávat velký pozor, aby se ani špetka oxidu manganičitého nedostala do reakční směsi (směs v první baňce může vykypět) - oxid totiž způsobuje katalytický rozklad chlorečnanu a také reaguje s chlorečnanem za vzniku manganistanu draselného a chloridu draselného. Chlór zavádíme až do neutrální reakce (indikátorový papírek) v druhé baňce. Potom přidáme ke směsi 25 ml vody a 5 minut povaříme (pokud byla směs vyhřívaná míchačkou není to nutné). Roztok ochladíme vodou a ledem a odfiltrujeme vyloučené bílé krystalky směsi chloridu a chlorečnanu. Směs rozpustíme v minimálním množství vody o 70 ^oC a necháme volně chladnout. Nakonec ochladíme vodou a ledem a odfiltrujeme vyloučené krystalky chlorečnanu draselného. Teoretický výtěžek je 10,92 g, praktický bývá mezi nulou (vliv nečistot) až 80 %.
Poznámky: Takto by pokus vypadal v profesionálním provedení, ale těžko bude mít někdo doma baňky se šroubovými spoji, teflonové hadičky a elektromagnetické míchadlo. Je možné použít i gumové hadičky a míchadlo vynechat, ale je nutné počítat s tím, že chlór hadičky rozežere. Místo druhé baňky je možné použít i skleněnou promývačku a roztok potom povařit v kádince. Každopádně je nutné pracovat pod odtahem nebo venku, chlór je obzvlášť nebezpečná hračka a dokáže rozleptat téměř cokoliv včetně plic a očí. Alternativní příprava chlóru je možná elektrolýzou.

3Cl₂ + 6KOH ==> KClO₃ + 5KCl + 3H₂O

Vlastnosti: Bílá krystalická látka. Chlorečnan draselný je silné oxidační činidlo. Ve směsích s organickými látkami a sírou nebo hliníkem. Směsi bývají velmi citlivé (ale je to nevyzpytatelné) a k výbuchu postačí někdy i elektrostatický výboj nebo lehký otřes. Je na místě velmi vážné varování, rádoby pyromanů, co díky chlorečnanu přišli o prsty, je velmi mnoho! Pokud už musíte míchat pyrotechnické směsky, použijte raději podstatně bezpečnější manganistan nebo chloristan. Je rozpustný ve vodě a nerozpustný v etanolu. Reakcí s oxidem manganičitým a hydroxidem draselným vzniká manganistan draselný. Jódem je možné vytěsnit z chlorečnanu chlór za vzniku jodičnanu.