2.3. Хлорат натрия

Хлорат натрия (натрий хлорноватокислый) NaClO₃ – бесцветное кристаллическое вещество кубической системы. Наряду с этой стабильной формой имеются также метастабильные модификации моноклинной и тригональной системы, которые самопроизвольно или при соприкосновении с другими веществами превращаются в стабильную форму.

Удельная теплоемкость хлората натрия составляет, кДж/(кгК): при нормальной температуре – 0,98; вблизи точки плавления – 1,22; в жидком состоянии – 2,43.

Хлорат натрия кристаллизуется без кристаллизационной воды и при обычных условиях негигроскопичен. При хранении во влажной атмосфере его кристаллы сильно притягивают влагу и расплываются. Гигроскопичность значительно снижается при обработке его кристаллов влагонепроницаемой оболочкой. Так, при введении 0,1% парафина гигроскопичность уменьшается в четыре раза. При хранении в воздухе с относительной влажностью 50-60% хлорат натрия отдает свою влагу быстрее и полнее, чем хлорат калия, и в нем остается влаги не более сотых долей процента. В соответствии с повышенной гигроскопичностью хлорат натрия имеет бóльшую слеживаемость, чем хлорат калия. После сильного увлажнения и последующего высыхания он может превратиться в монолит.

Растворимость хлората натрия в воде значительно больше, чем хлората калия, а температурная зависимость – меньше. В присутствии хлорида натрия растворимость хлората натрия существенно снижается.

Вследствие большего содержания кислорода, экзотермичности и гигроскопичности хлората натрия его окислительная способность, а, следовательно, и возможность самовоспламенения смесей на его основе, их чувствительность к различным воздействиям выше, чем смесей на основе хлората калия. Однако при сохранении герметичности оболочек и удовлетворительном качестве исходных веществ, хранение смесей, содержащих хлорат натрия, особой опасности не представляет.

Термическое разложение хлората натрия начинается при температуре 350⁰С, т.е. значительно выше температуры плавления (255⁰С). Убыль массы, определенная методом ДТА, фиксируется при температуре 430⁰С. В присутствии добавок температура разложения может быть значительно снижена. Например, в присутствии диоксида кремния (моль на моль) она уменьшается до 245⁰С, а в присутствии диоксида марганца – до 160⁰С. При совместном нагревании хлоратов калия и натрия получается сплав, температуры плавления и разложения которого определяются составом смеси.

Хлорат натрия в зависимости от температуры и скорости нагрева разлагается по тем же уравнениям, что и хлорат калия. При полном разложении он выделяет 33,6 л/моль (315 л/кг) кислорода, т.е. на 13% больше, чем хлорат калия.

При исследовании кинетики разложения хлората натрия тензиметрическим методом было установлено, что скорость разложения при температуре 457-478⁰С после небольшого индукционного периода (несколько минут) слегка возрастает (до степени разложения, равной 0,02), далее остается постоянной (до степени разложения, равной 0,55), а затем уменьшается. Энергия активации реакции равна 286 кДж/моль.

Значения константы скорости термического разложения при различных температурах составляют:

t, 0С	457	462	466	472	478
K·10-3, мин-1	2,09	2,81	4,04-4,31	6,31	6,02

Газообразные продукты при этих температурах не содержат даже следов хлора или его диоксида. Твердые остатки содержат хлорид и перхлорат натрия. Количество перхлората при температуре 460⁰С увеличивается с 9,91% при времени выдержки (τ), равном 10 мин, до 45,2% при τ = 60 мин.

При нагревании хлората натрия с добавкой ~ 1% диоксида марганца в диапазоне температур 240-255⁰С разложение соли происходит в твердом состоянии.

Токсическое действие хлората натрия аналогично действию хлората калия, но слабее последнего.

Вследствие малой физико-химической стабильности и высокой чувствительности к механическим воздействиям хлорат натрия в пиротехнической промышленности широкого применения не нашел.