過塩素酸カリウム

過塩素酸カリウム
名前
その他の名前
塩素酸カリウム(VII); 過塩素酸カリウム塩; ペロイジン
識別子
3Dモデル（JSmol）
チェムブル
ケムスパイダー
ECHA 情報カード100.029.011
EC番号
  • 231-912-9
RTECS番号
  • SC9700000
ユニイ
国連番号1489
  • InChI=1S/ClHO4.K/c2-1(3,4)5;/h(H,2,3,4,5);/q;+1/p-1 チェックはい
    キー: YLMGFJXSLBMXHK-UHFFFAOYSA-M チェックはい
  • InChI=1/ClHO4.K/c2-1(3,4)5;/h(H,2,3,4,5);/q;+1/p-1
    キー: YLMGFJXSLBMXHK-REWHXWOFAB
  • [K+].[O-]Cl(=O)(=O)=O
プロパティ
KClO 4
モル質量138.55 g/モル
外観 無色/白色の結晶性粉末
密度2.5239 g/cm 3
融点610℃（1,130°F; 883 K）で分解し、400℃から分解する[ 4 ] [ 5 ]
0.76 g/100 mL (0 °C) 1.5 g/100 mL (25 °C) [ 1 ] 4.76 g/100 mL (40 °C) 21.08 g/100 mL (100 °C) [ 2 ]
溶解度積（K sp）
1.05·10 −2 [ 3 ]
溶解度アルコールにはごくわずか、エーテル には不溶
エタノールへの溶解度47 mg/kg (0 °C) 120 mg/kg (25 °C) [ 2 ]
アセトンへの溶解性1.6 g/kg [ 2 ]
酢酸エチルへの溶解度15 mg/kg [ 2 ]
屈折率（nD ）
1.4724
構造
菱面体
熱化学
熱容量（℃）
111.35 J/モル·K [ 6 ]
標準モルエントロピー（S⦵298 ）​
150.86 J/mol·K [ 6 ]
標準生成エンタルピー（Δ f H ⦵ 298）
−433 kJ/モル[ 7 ]
−300.4 kJ/モル[ 2 ]
危険
GHSラベル：
GHS03: 酸化GHS07: 感嘆符[ 5 ]
危険
H271、H302、H335 [ 5 ]
P220、P280 [ 5 ]
NFPA 704（ファイアダイヤモンド）
NFPA 704 4色ダイヤモンドHealth 1: Exposure would cause irritation but only minor residual injury. E.g. turpentineFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 1: Normally stable, but can become unstable at elevated temperatures and pressures. E.g. calciumSpecial hazard OX: Oxidizer. E.g. potassium perchlorate
1
0
1
牛
安全データシート（SDS） 製品安全データシート
関連化合物
その他の陰イオン
塩化カリウム 塩素酸カリウム 過ヨウ素酸カリウム
その他の陽イオン
過塩素酸アンモニウム 過塩素酸ナトリウム
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
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過塩素酸カリウムは、化学式K Cl O 4の無機塩です。他の過塩素酸塩と同様に、この塩は固体を高温で加熱すると強力な酸化剤となりますが、溶液中では通常、還元剤や有機物と非常にゆっくりと反応します。この無色の結晶性固体は、花火、雷管、起爆薬によく使用される酸化剤であり、推進剤、閃光剤、スター、線香花火などにも幅広く使用されています。固体ロケット推進剤としても使用されてきましたが、この用途では、より高性能な過塩素酸アンモニウムに大きく置き換えられています。

KClO4は水への溶解度が比較的低い（25℃の水100mL中に1.5g）。[ 1 ]

生産

結晶状の過塩素酸カリウム

過塩素酸カリウムは、工業的には過塩素酸ナトリウム水溶液を塩化カリウムで処理することによって製造されます。この単沈殿反応は、 KClO 4の溶解度が低いことを利用しており、NaClO 4の溶解度（25℃で209.6 g/100 mL）の約1/100です。 [ 8 ]

また、塩素酸カリウムと水酸化カリウムの溶液に塩素ガスを吹き込むことによって、また過塩素酸と水酸化カリウムを反応させることによっても生成できますが、過塩素酸の危険性のため、この方法は広く使用されていません。

もう一つの調製法は、塩素酸カリウム溶液を電気分解し、KClO 4を生成させて陽極に沈殿させる方法です。この手順は、塩素酸カリウムと過塩素酸カリウムのどちらも溶解度が低いため複雑です。過塩素酸カリウムは電極上に沈殿して電流を阻害する可能性があります。

酸化特性

KClO 4は酸化剤であり、空気中で燃焼する場合に比べて可燃性物質の燃焼速度を大幅に高めます。グルコースと燃焼すると、二酸化炭素、水分子、塩化カリウムが生成されます。

3 KClO 4 + C 6 H 12 O 6 → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 3 KCl

固体のグルコースを高温のガス状CO 2に変換することが、この混合物やその他の同様の混合物の爆発力の基礎です。砂糖とKClO 4を必要な閉じ込めがあれば低爆発性になります。そうでなければ、このような混合物は単にカリウムに特徴的な強烈な紫色の炎を出して爆燃します。爆竹に使用される閃光組成物は、米国では50 mg以下の粉末を含むものと定義されており、通常はアルミニウム粉末と過塩素酸カリウムの混合物ですが、これは塩素酸カリウムが主成分としてまだ許可されている数少ない例の1つです。[ 9 ]この混合物は閃光粉末と呼ばれ、地上花火や空中花火にも使用されます。

酸化剤として、過塩素酸カリウムは硫黄の存在下でも安全に使用できますが、塩素酸カリウムは使用できません。塩素酸塩の反応性が高いのは典型的であり、過塩素酸塩は速度論的に酸化力が低いためです。塩素酸塩は、不純な酸性硫黄または特定の硫黄化合物と接触すると塩素酸（HClO 3 ）を生成する可能性があり、これは非常に不安定で、組成物の早期発火につながる可能性があります。過塩素酸塩/硫黄混合物の感度は、塩素酸塩/硫黄混合物とほぼ同じですが、塩素酸塩混合物の発火温度は過塩素酸塩の方が低くなります。 [ 10 ]同様に、過塩素酸（HClO 4）は非常に安定しています。[ 11 ]

商業用途では、過塩素酸カリウムは、一般消費者向けおよび展示用の花火[ 9 ] [ 10 ] : 17–14、 一部の固体ロケット燃料[ 12 ]、そしてパイロデックスなどの特殊な黒色火薬代替品に使用されています。各種の正確な組成は企業秘密ですが、SDSには成分が次のように記載されています。[ 13 ]

化学薬品パーセント範囲
過塩素酸カリウム15～40%
硝酸カリウム15～40%
安息香酸ナトリウム5～10%
硝酸ナトリウム1～5%

混合物の種類によって、輸送に際しては1.3Cまたは1.4Cに分類されます。1.4Cは「重大な爆発の危険性がない」とみなされ、最大75キログラム（165ポンド）まで航空輸送が可能です。[ 13 ] : 6

医療用途の議論

過塩素酸カリウムは、甲状腺機能亢進症の治療に用いられる抗甲状腺剤として、通常は他の薬剤と併用されます。この用途では、過塩素酸カリウムとヨウ化物のイオン半径と親水性が類似していることが利用されています。

過塩素酸イオンは、航空宇宙産業に起因する米国で一般的な低濃度水質汚染物質であり、ヨウ素の吸収を低下させることが示されており、甲状腺腫誘発物質に分類されています。過塩素酸イオンは、ヨウ化物が甲状腺濾胞細胞に積極的に蓄積される過程に対する競合的阻害剤です。健康な成人ボランティアを対象とした研究では、7 μg/(kg·d)を超えると、過塩素酸塩は甲状腺の血流からのヨウ素吸収能力を一時的に阻害し始めます。しかし、この濃度は、これまで水道水で検出された濃度の9000倍に相当します。[ 14 ]

過塩素酸塩によるヨウ化物プールの減少は、一方では過剰なホルモン合成と甲状腺機能亢進症の抑制、他方では甲状腺抑制因子の合成と甲状腺機能低下症の抑制という二重の効果をもたらします。過塩素酸塩は、甲状腺におけるヨウ化物の更なる代謝における様々な阻害の結果として甲状腺に蓄積された放射性ヨウ化物の排出を測定する試験において、単回投与として非常に有用です。[ 15 ]

甲状腺機能亢進症（バセドウ病を含む）の治療600～2000mgの過塩素酸カリウム（430～1400 mgの過塩素酸塩を数ヶ月間、あるいはそれ以上の期間毎日服用することは、かつては特にヨーロッパで一般的な方法であった[ 14 ] [ 16 ]。そして、甲状腺の問題を治療するために低用量の過塩素酸塩を使用する習慣は今日でも続いている[ 17 ]。当初は400mgの過塩素酸カリウムを1日4～5回に分けて服用し、効果があることが分かりました。その後、より高い用量が導入されました。400 mg /日では、すべての被験者の甲状腺機能亢進症を抑制できないことが判明した。[ 14 ] [ 15 ]

甲状腺機能低下症（バセドウ病を含む）の現在の治療法では、患者が追加のヨウ素源にさらされている場合、一般的に以下のものが含まれます。過塩素酸カリウム500mgを1日2回、18～40日間服用する。[ 14 ] [ 18 ]

別の関連研究では、被験者は1日あたり1リットル（34米液量オンス）の過塩素酸塩を含む水を、濃度が10 ppm、つまり毎日10mgの過塩素酸イオンを摂取した場合、ヨウ素の吸収が平均38%減少することが観察されました。[ 19 ]

しかし、最も高い暴露を受けた過塩素酸塩工場の労働者の平均過塩素酸塩吸収量は約0.5 mg/(kg·d)であれば、上記の段落にあるように、ヨウ素の吸収が67%減少すると予想される。しかしながら、慢性的に被曝した労働者を対象とした研究では、ヨウ素の吸収を含め、甲状腺機能の異常はこれまで検出されていない。[ 20 ]これは、これらの労働者が安定ヨウ素127に毎日十分曝露、すなわち摂取していたこと、そして過塩素酸塩の体内での生物学的半減期が8時間と短いことに起因している可能性が高い。 [ 14 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b「過塩素酸カリウム MSDS」 JT Baker 2007年2月16日2007年12月10日閲覧。
  2. ^ a b c d e「過塩素酸カリウム」 chemister.ru 2018年4月14日閲覧。
  3. ^ 「SolubilityOFthings における多くの一般的な塩の Ksp 溶解度積定数」。
  4. ^ウォルター・ベネンソン;シュテッカー、ホルスト (2006 年 1 月 13 日)。物理学のハンドブック。スプリンガー。 p.  780。ISBN 978-0387952697。
  5. ^ a b c d Sigma-Aldrich Co. ,過塩素酸カリウム. 2022年2月17日閲覧。
  6. ^ a b過塩素酸カリウム、Linstrom, Peter J.、Mallard, William G.（編）; NIST Chemistry WebBook、NIST標準参照データベース番号69、米国国立標準技術研究所、ゲイザースバーグ（MD）（2014年5月27日取得）
  7. ^ズムダール, スティーブン・S. (2009). 『化学原理』第6版. ホートン・ミフリン社. A22頁. ISBN 978-0-618-94690-7。
  8. ^ Helmut Vogt、Jan Balej、John E. Bennett、Peter Wintzer、Saeed Akbar Sheikh、Patrizio Gallone「塩素酸化物と塩素酸素酸」、ウルマン工業化学百科事典2002、ワイリー VCH、ワインハイム。土井： 10.1002/14356007.a06_483
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  11. ^ Greenwood, NN; Earnshaw, A. (1997). 『元素化学』（第2版）. オックスフォード; ボストン: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4。
  12. ^ Nakka、R. 「KNPSB推進剤」。Richard Nakka の実験ロケット Web サイト。リチャード・ナッカ。2025 年7 月 25 日に取得。
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  14. ^ a b c d e Greer, Monte A.; Goodman, Gay; Pleus, Richard C.; Greer, Susan E. (2002). 「環境中の過塩素酸塩汚染による健康影響評価：ヒトにおける甲状腺放射性ヨウ素の取り込み阻害に関する用量反応」 . Environmental Health Perspectives . 110 (9): 927–37 . Bibcode : 2002EnvHP.110..927G . doi : 10.1289 / ehp.02110927 . PMC 1240994. PMID 12204829 .  
  15. ^ a b Wolff, J (1998). 「過塩素酸塩と甲状腺」.薬理学レビュー. 50 (1): 89– 105. doi : 10.1016/S0031-6997(24)01350-4 . PMID 9549759 . 
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  19. ^ Lawrence, JE; Lamm, SH; Pino, S.; Richman, K.; Braverman, LE (2000). 「短期低用量過塩素酸塩の甲状腺機能の様々な側面に対する影響」.甲状腺. 10 (8): 659–63 . doi : 10.1089/10507250050137734 . PMID 11014310 . 
  20. ^ Lamm, Steven H.; Braverman, Lewis E.; Li, Feng Xiao; Richman, Kent; Pino, Sam; Howearth, Gregory (1999). 「過塩素酸アンモニウム作業者の甲状腺の健康状態：横断的職業健康研究」. Journal of Occupational & Environmental Medicine . 41 (4): 248–60 . doi : 10.1097/00043764-199904000-00006 . PMID 10224590 . 

さらに読む

  • シュミット、エッカート・W. (2022). 「アルカリ金属塩素酸塩および過塩素酸塩」.過塩素酸塩酸化剤.酸化剤百科事典. De Gruyter. pp.  3752– 3761. doi : 10.1515/9783110750294-028 . ISBN 978-3-11-075029-4。
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