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 塩素酸ナトリウムの単位格子
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| 名前 | |
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| IUPAC名
塩素酸ナトリウム
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| その他の名前
塩素酸ナトリウム(V)
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.028.989 |
| EC番号 |
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| ケッグ |
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| メッシュ | ナトリウム+塩素酸 |
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 1495, 2428 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| 塩化ナトリウム3 | |
| モル質量 | 106.44 g モル−1 |
| 外観 | 無色または白色の固体、吸湿性 |
| 臭い | 無臭 |
| 密度 | 2.49 g/cm3 ( 15 °C) [1] 2.54 g/cm3 ( 20.2 °C) [2] |
| 融点 | 248～261 °C (478～502 °F; 521～534 K) |
| 沸点 | 300～400℃（572～752°F; 573～673K） で分解する[1] |
| 79 g/100 mL (0 °C) 89 g/100 mL (10 °C) 105.7 g/100 mL (25 °C) 125 g/100 mL (40 °C) 220.4 g/100 mL (100 °C) [3] | |
| 溶解度 | グリセロール、ヒドラジン、メタノールに可溶エタノール、アンモニア にわずかに可溶[1] |
| アセトンへの溶解性 | 難溶性[1] |
| グリセロールへの溶解度 | 20 g/100 g (15.5 °C) [1] |
| エタノールへの溶解度 | 14.7g/100g [1] |
| 蒸気圧 | <0.35mPa [2] |
磁化率（χ）
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−34.7·10 −6 cm 3 /モル |
屈折率( n D )
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1.515（20℃）[4] |
| 構造[5] | |
| キュービック | |
| 2 1 3 | |
6.57584 Å である。
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数式単位( Z )
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4 |
| 熱化学 | |
熱容量 ( C )
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104.6 J/モル·K [1] |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
129.7 J/モル·K [1] |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
-365.4 kJ/モル[1] |
ギブスの自由エネルギー (Δ f G ⦵ )
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-275 kJ/モル[1] |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
   [6]
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| 危険 | |
| H271、H302、H411 [6] | |
| P220、P273 [6] | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 不燃性 |
| 致死量または濃度（LD、LC）： | |
LD 50 (平均投与量)
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600 mg/kg（ラット、経口） 700 mg/kg（イヌ、経口）[1] |
| 安全データシート（SDS） | 1117 の |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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塩化ナトリウム 次亜 塩素酸ナトリウム 亜塩素酸ナトリウム 過塩素酸ナトリウム 臭素酸ナトリウム ヨウ素酸ナトリウム |
その他の陽イオン
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塩素酸アンモニウム 塩素酸カリウム 塩素酸バリウム |
関連化合物
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塩素酸 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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塩素酸ナトリウムは、化学式NaClO3の無機化合物です。水に溶けやすい白色の結晶性粉末です。吸湿性があります。300 ℃以上で分解して酸素を放出し[4]、塩化ナトリウムが残ります。年間数億トンが生産されており、主にパルプを漂白して高白色度紙を製造するために使用されます。[7]
合成
工業的には、塩素酸ナトリウムは高濃度塩化ナトリウム溶液の電気分解によって生産されます。他のすべてのプロセスは時代遅れです。塩素酸ナトリウムプロセスは、水酸化ナトリウムと塩素ガスを電気分解で生産する工業プロセスである 塩素アルカリプロセスと混同しないでください。
全体的な反応は次の式に簡略化できます。
NaCl + 3H2O → NaClO3 + 3H2
まず、塩化物が酸化されて中間体の次亜塩素酸塩ClO −が形成され、これがさらに2つの競合する反応経路（（1）電解質と陽極の境界層での陽極塩素酸塩の形成、および（2）電解質全体における次亜塩素酸塩の自動酸化）に沿って塩素酸塩に酸化されます。
電気分解では、陰極で水素と水酸化ナトリウムが生成され、陽極で塩化物イオンが放出されます（混合金属酸化物電極がよく使用されます）。発生した塩素はガスとして放出されず、加水分解されます。
Cl 2 + H 2 O ⇋ HClO + H + + Cl −
塩素の加水分解は速いと考えられています。H +イオンの形成により、陽極の境界層は強酸性になり、これは低塩化物濃度で観察されます。しかし、工業用塩素酸セルで発生するような高濃度の塩化物では、加水分解平衡が左にシフトします。境界層では、H +の濃度がバルク電解質への拡散を可能にするほど高くありません。そのため、水素は主に H +ではなく次亜塩素酸として陽極から輸送されます。次亜塩素酸は、pH が高いバルク電解質で解離し、次亜塩素酸イオンは陽極に拡散します。次亜塩素酸塩の 3 分の 2 以上は、陽極に到達する前に緩衝作用によって消費されます。残りは陽極で排出され、塩素酸塩と酸素を形成します。
3 ClO − + 1.5 H 2 O → ClO 3 − + 3 H + + 2 Cl − + 0.75 O 2
バルク電解質中の次亜塩素酸の自動酸化は、簡略化された全体式に従って進行します。
3 HClO → ClO 3 − + 2 Cl − + 3 H +
これに先立って、関与する次亜塩素酸の一部が解離します。
HClO → ClO − + H +
反応が顕著に起こるには、陽極から一定の距離が必要であり、その距離では、陰極で形成された水酸基によって電解質が十分に緩衝されます。次に、次亜塩素酸塩が残りの酸と反応します。
2 HClO + ClO − → ClO 3 − + 2 Cl − + 2 H +
自動酸化は、陽極距離に加えて、温度と pH にも依存します。一般的なセルは、80 °C ～ 90 °C の温度と 6.1 ～ 6.4 の pH で動作します。
反応経路に関係なく、1 モルの塩素酸塩を生成するには 6 モルの塩化物の排出が必要です。ただし、陽極酸化経路では 50% の追加電気エネルギーが必要です。そのため、工業用セルは自動酸化を促進するように最適化されています。陽極での塩素酸塩の生成は損失反応として扱われ、設計によって最小限に抑えられます。
その他の損失反応も電流効率を低下させるため、工業システムでは抑制する必要があります。主な損失は、陰極での次亜塩素酸塩の逆還元によって発生します。この反応は、電解液に少量の二クロム酸塩(1～5 g/L) を添加することで抑制されます。陰極析出により、水酸化クロムの多孔質膜が形成されます。この膜は陰極への陰イオンの拡散を妨げますが、陽イオンのアクセスとその還元は促進されます。膜は、一定の厚さに達すると、自然に成長しなくなります。[7]
用途
塩素酸ナトリウムの主な商業的用途は二酸化塩素（ClO 2 ）の製造です。塩素酸ナトリウムの最大の用途はパルプの漂白であり、塩素酸ナトリウムの使用量全体の約95％を占めています。その他の重要度の低い塩素酸塩はすべて、通常、対応する塩化物との塩メタセシスによって塩素酸ナトリウムから生成されます。すべての過塩素酸塩化合物は、塩素酸ナトリウム溶液を電気分解で酸化することによって工業的に生産されます。[7]
除草剤
塩素酸ナトリウムは非選択性除草剤として使用されます。すべての緑の植物部分に対して植物毒性があると考えられています。また、根からの吸収によって枯死させることもあります。
塩素酸ナトリウムは、アサガオ、カナダアザミ、ジョンソングラス、竹、サワギク、セントジョーンズワートなど、さまざまな植物の防除に使用できます。この除草剤は、主に農地以外の場所でのスポット処理や、道路脇、柵、溝などのエリアの全体的な植生防除に使用されます。塩素酸ナトリウムは、以下の用途で枯葉剤や乾燥剤としても使用されます。
アトラジンと併用すると効果の持続性が高まる。2,4 -Dと併用すると性能が向上する。塩素酸ナトリウムは土壌殺菌効果を有する。酸化されにくい除草剤であれば水溶液で他の除草剤とある程度混合できる。
欧州連合では2009年に健康被害を理由に除草剤としての塩素酸ナトリウムの販売が禁止され、翌年中に既存の在庫が消費されることとなった。[8]
化学的酸素生成
民間航空機に搭載されているような化学酸素発生装置は、客室の気圧低下から乗客を守るために緊急酸素を供給する。酸素は塩素酸ナトリウムの高温分解によって生成される。[9]
2 NaClO 3 → 2 NaCl + 3 O 2
この反応を開始するために必要な熱は、塩素酸ナトリウムと混合された少量の鉄粉の酸化によって生成され、反応で消費される酸素は生成される酸素よりも少ない。過酸化バリウム（Ba O 2）は、分解時に少量生成される塩素を吸収するために使用される。 [10] 点火薬は、緊急マスクを引っ張ることで作動する。同様に、Solidox溶接システムでは、酸素を生成するために可燃性繊維と混合された塩素酸ナトリウムのペレットを使用していた。
無酸素燃焼
塩素酸ナトリウムをスクロース糖と混ぜると、火薬に似た、密閉された空間で燃える高エネルギー燃料を作ることができます。反応は次のようになります。
8 NaClO 3 + C 12 H 22 O 11 → 8 NaCl + 12 CO 2 + 11 H 2 O
しかし、この塩素酸ナトリウムは主に塩素酸カリウムに置き換えられています。[要出典]
有機合成
塩素酸ナトリウムは、塩酸（または硫酸と塩化ナトリウムの反応でHClが生成）と併用することで、有機溶媒を使用せずに芳香族化合物を塩素化することができます。この場合、塩素酸ナトリウムの機能はHClを酸化して、活性塩素化剤であるHOClまたはCl 2（pHに応じて）をその場で生成することです。[11]
五酸化バナジウム触媒と組み合わせると、様々な有機化合物の酸化剤として機能します。例としては、ヒドロキノンのキノンへの酸化[12]やフルフラールのマレイン酸とフマル酸の混合物への酸化などがあります。[13]
人間に対する毒性
塩素酸ナトリウムは有毒です。「数グラムの塩素酸で致死量になります」。[7] (ラットの経口摂取による ld50 は 1200mg/kg)ヘモグロビンに対する酸化作用によりメトヘモグロビンが形成され、続いてグロビンタンパク質が変性し、赤血球膜タンパク質が架橋して膜酵素が損傷します。これにより膜の透過性が高まり、重度の溶血が起こります。ヘモグロビンの変性により、 G6PD代謝経路の能力が圧倒されます。さらに、この酵素は塩素酸によって直接変性します。
急性重度の溶血が起こり、DICや腎不全を含む多臓器不全を引き起こします。さらに、近位腎尿細管に直接的な毒性があります。[14]治療は交換輸血、腹膜透析、または血液透析で構成されます。[15]
処方
塩素酸ナトリウムは粉末、スプレー、顆粒の形で販売されている。塩素酸塩と有機化合物の混合物は爆発の重大な危険をもたらす[16]
市販されている製剤には難燃剤が含まれています。市販されている塩素酸塩除草剤のほとんどは、約 53% の塩素酸ナトリウムを含み、残りはメタホウ酸ナトリウムやリン酸アンモニウムなどの難燃剤です。
商号
塩素酸ナトリウムは、さまざまな市販の除草剤の有効成分です。塩素酸ナトリウムを含む製品の商品名には、Atlacide、Defol、De-Fol-Ate、Drop-Leaf、Fall、Harvest-Aid、Kusatol、Leafex、Tumbleaf などがあります。この化合物は、アトラジン、2,4-D、ブロマシル、ジウロン、メタホウ酸ナトリウムなどの他の除草剤と組み合わせて使用されることがあります。
塩素酸ナトリウムは、EU 内で広く使用されていた除草剤でしたが、2009 年に EU 規制の条件に基づいて使用が中止されました。EU 外での除草剤としての使用は影響を受けません。また、二酸化塩素殺生物剤の製造やパルプおよび紙の漂白など、除草剤以外の用途での使用にも影響はありません。
文化的参照
ニュージーランドのマッシー大学の歴史家ジェームズ・ワトソンは、 1930年代にサワギクの駆除に除草剤として使用された塩素酸ナトリウムの事故について「リチャード・バックリー氏の爆発するズボンの意味」[17] [18]という広く報道された記事を執筆した。 [19]この作品は後に2005年にイグ・ノーベル賞を受賞し、[20] 2006年5月のMythBustersの「爆発するズボン」のエピソードのベースとなった。
参照
参考文献
- ^ abcdefghijk 「塩素酸ナトリウム」.
- ^ ab 「GPS 塩素酸ナトリウムの安全性概要」(PDF) arkema.com Arkema。2014年 5 月 25 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2014年 5 月 25 日閲覧。
- ^ Seidell, Atherton; Linke, William F. (1952).無機化合物と有機化合物の溶解度。Van Nostrand。
- ^ ab CID 516902（PubChemより）
- ^ SC Abrahams、JL Bernstein (1977)。「光学 活性NaClO3およびNaBrO3の再測定」。Acta Crystallographica。B33 ( 11 ): 3601–3604。Bibcode :1977AcCrB..33.3601A。doi : 10.1107/ S0567740877011637。
- ^ abc Sigma-Aldrich Co.、塩素酸ナトリウム。2022年2月21日閲覧。
- ^ abcd フォークト、ヘルムート;ジャン・バレイ；ベネット、ジョン E.ピーター・ウィンツァー。シェイク、サイード・アクバル。ガローネ、パトリツィオ (2000)。 「塩素酸化物と塩素酸素酸」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a06_483。ISBN 3527306730。
- ^ 「ECが塩素酸ナトリウムを禁止」。園芸ウィーク。2008年8月28日。
- ^ グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ Yunchang Zhang; Girish Kshirsagar & James C. Cannon (1993). 「塩素酸ナトリウム化学酸素における過酸化バリウムの機能」Ind. Eng. Chem. Res . 32 (5): 966–969. doi :10.1021/ie00017a028.
- ^ Sharma, Sushil Kumar; Agarwal, DD (2014年7月). 「水性媒体中の芳香族化合物の酸化的塩素化」(PDF) . International Journal of Scientific and Research Publications . 4 (7) . 2021年8月23日閲覧。
- ^アンダーウッド、HW; ウォルシュ、WL ( 1936)。「キノン」。有機合成。17 :63。doi :10.15227/ orgsyn.016.0073。
- ^ Shao, Jingwen; Ni, Yong; Yan, Lifeng (2021). 「五酸化バナジウム触媒による深共晶溶媒（DES）中でのフルフラールのマレイン酸およびフマル酸への酸化」。Journal of Bioresources and Bioproducts . 6 : 39–44. doi : 10.1016/j.jobab.2021.02.005 .
- ^ Oliver J.; MacDowell M., Tracy A (1951). 「外傷性および毒性損傷に関連する急性腎不全の病因。腎虚血、腎毒性損傷および虚血性エピソード 1」。J Clin Invest . 30 (12): 1307–439. doi :10.1172/JCI102550. PMC 441312 . PMID 14897900.
- ^ ゴールドフランクの毒物学的緊急事態、マグロウヒルプロフェッショナル、第 8 版 (2006 年 3 月 28 日)、ISBN 978-0-07-143763-9
- ^ ベヴァリッジ、アレクサンダー（1998）。爆発の法医学的調査。テイラー＆フランシス社。ISBN 0-7484-0565-8。
- ^ 「リチャード・バックリー氏の爆発するズボンの意義：第一次世界大戦間のニュージーランドの酪農における技術変化の一側面に関する考察」2013年10月23日アーカイブ、農業史誌、Wayback Machine
- ^ 「歴史：農夫バックリーの爆発するズボン」、ニューサイエンティスト
- ^ 「ズボンが爆発」イブニング・ポスト、1933年4月21日
- ^ James Watson「リチャード・バックリー氏の爆発するズボンの意味」、improbable.com
さらに読む
- 「塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウム」、フィッシュトキコール。 n° 217、パリ:国立安全保障研究所、2000。4pp。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、塩素酸ナトリウムに関連するメディアがあります。
- 国際化学物質安全性カード 1117