氯酸盐是含有氯酸根(ClO3-)的盐类,化学式MⅠClO3或MⅡ(ClO3)2(MⅠ、MⅡ分别表示一价、二价正离子),有
氯酸钾、
氯酸钠、
氯酸镁等。碱金属和
碱土金属的氯酸盐均为无色晶体。具有强
氧化作用,加热后放出
氧,同时放热。与易燃物,如
硫、
碳、
磷混合后,撞击时会有剧烈爆炸发生。不可同
还原剂或易燃物质堆放在一起,一般易溶于水,氯酸钾的溶解度较小 (20℃时100毫升水中只溶解7.1克)。氯酸盐主要用于工业生产方面。
氯酸盐是
氯酸所成的
盐类,含有三角锥型的
氯酸根离子—ClO3−,其中氯原子的氧化态为+5。氯酸盐有强氧化性,储存时应避免接触有机材料及
还原性的物质。氯酸盐是一种比较强的
氧化剂,切记不能把磷放入氯酸盐中,会爆炸。
氯酸盐曾用作烟火中的氧化剂,但由于稳定性不高,现大多已被
高氯酸盐所代替。
氯酸钾的生产以电化法为主,而化学法只是在平衡
氯气时采用,化学法只占氯酸钾总产量的十分之一。 由两步法,即食盐水
电解制得
氯酸钠,而后再与
氯化钾进行
复分解反应,改为一步法,即由氯化钾一步电解直接制得氯酸钾,多年来国内外均在进行研究。 大连氯酸钾厂在化工部天津化工研究院和
大连图书馆等单位的协助下,由1979年就开始对氯化钾直接电解制氯酸钾一步法进行了试验研究,并获得了成功。
电解
NaCl:NaCl+3H2O→高温电解→3H2+NaClO3
氯酸盐一种
氧化性很强的促进剂,与
亚硝酸盐不同的是,它使用含量的范围比较宽,在磷化处理槽液中,氯酸盐的使用含量在0.5%~1%之间。氯酸盐在磷化液中稳定,因此,可以把其配制在磷化浓缩液中,若磷化剂的配方适当,相同浓度的磷化浓缩液既可作为配槽剂,也可作为补加剂。氯酸盐促进剂可直接氧化磷化过程中产生H2的和Fe2+,其反应如下:
采用氯酸盐促进剂还能使磷化膜结晶细致、均匀,将氯酸盐与
硝酸盐混合使用可大大提高这类促进剂的实际应用效果。这种混合促进剂广泛应用于喷淋磷化系统,将氯酸盐与问硝基磺酸钠混合使用同样能收到良好的使用效果,而且没有亚硝酸盐那种不稳定性和释放有害气体等不利因素。
但是,用氯酸盐作促进剂有一个很大的弊端,那就是随着磷化生产的进行,含氯酸盐药剂的不断添加,
氯离子在磷化处理液中会越聚越多,若在磷化后水洗不彻底,氯离子就会残留在被处理工件表面上,尤其是残留在工件的焊接缝等处,会对以后的涂装质量产生十分不利的影响。氯离子还能以[FeCl3(PO4)]3-
络合物的形式被结晶物质夹带在沉积膜中,不利于磷化膜的抗蚀。氯酸盐单独使用产生的磷化残渣很细,易在磷化膜表面形成浮灰,氯酸盐促进剂不适合铁系磷化和锰系磷化,仅适合于锌系磷化。
在
磷化处理后不进行涂装而是
钢铁的冷拉伸工艺,以氯酸盐为促进剂的磷化处理就显示出极其优越的应用价值。工件经过以氯酸盐为促进剂的磷化处理,所获得的磷化膜细致、均匀,而且较薄,因而可大大提高钢铁制品的拉伸性能。氯酸盐的主要应用形式是氯酸钠。
氯酸盐在化学氧源中占有重要的地位,它以氯酸盐(如氯酸钠)或过氯酸盐为主体,以金属粉末或含碳物质为燃料,添加少量的
催化剂、抑氯剂和
黏结剂,经混合后干(湿)压或浇铸而成。使用时用电或明火引燃后,便能沿块体轴向等面积自动燃烧,这种燃烧现象,与蜡烛燃烧很相似,故名为“氧烛”。放出的氧气可以直接用于焊接或切割,经简单过滤后,可供人呼吸。由于是在产氧器中燃烧放氧,因此,可以达到人们所需的氧气压力。
氧烛是一种容易贮存和使用方便的固体氧源。这些化合物有效氧含量都很高,大约是同体积压缩氧(12 MPa)的7倍,相当部分化合物体积氧含量接近于液态氧的含量,有些甚至更高,如-183℃
液氧密度为1.40 g/cm3,而LiCIO3的有效氧为1.45 g/cm3。氧烛比较稳定,不会产生泄漏现象,并且具有产氧迅速、产氧量大、设备体积小、重量轻、贮存期长等优点,可作为密闭空间(
潜艇、
航天飞机、地下坑道等)常备或应急用氧源,也可作为医疗急救用氧源,还可作为高原小客车内紧急供氧氧源,已被广泛用于航空、航海、野战供氧及民用等。在国外,氧烛的研究与应用一直受到军界和工业界的极大重视。俄罗斯“和平号”空间站使用的是以LiCIO3为主要成分的
氧烛作为备用氧源。西方国家潜艇普遍采用氧烛供氧,在
常规潜艇中它是唯一的供氧装置,在
核动力潜艇中它作为应急供氧设备。