Légende
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17
Cl
Chlore
19
K
Potassium
Produit minéral

Le chlorate de potassium est préparé par double décomposition à partir d’une solution de NaClO3 et de NaCl et d’un ajout de KCl. La production est, en général, effectuée par les producteurs de chlorate de sodium. Il est principalement employé dans les boutons d’allumettes.

Données physico-chimiques

Données atomiques

Formule Masse molaire Structure cristalline
KClO3 122,55 g.mol-1 monoclinique

Données physiques

Masse volumique Température de fusion Température d’ébullition Solubilité dans l’eau
2,32 g.cm-3 356°C décomposé à 400°C
  • à 20°C : 7,1 g/100 g d’eau
  • à 100°C : 57 g/100 g d’eau

Données chimiques

pKa : HClO3/ClO3 pKa : HClO2/ClO2
-2,7 1,95

Potentiels standards :

ClO4 + 2H+ + 2e = ClO3 + H2O E° = 1,19 V
ClO4 + H2O + 2e = ClO3 + 2OH E° = 0,36 V
ClO3 + 2H+ + e = ClO2(g) + H2O E° = 1,15 V
ClO3 + 3H+ + 2e = HClO2 + H2O E° = 1,21 V
ClO3 + H2O + 2e = ClO2 + 2OH E° = 0,33 V
ClO3 + 6H+ + 5e = 1/2Cl2(g) + 3H2O E° = 1,47 V
ClO2(g) + H+ + e = HClO2 E° = 1,27 V
ClO2(g) + e = ClO2 E° = 0,95 V

Données thermodynamiques

Chlorate de potassium cristallisé :

  • Enthalpie molaire standard de formation à 298,15 K : -391,3 kJ.mol-1
  • Enthalpie libre molaire standard de formation à 298,15 K : -290 kJ.mol-1
  • Entropie molaire standard à 298,15 K : S° = 143 J.K-1mol-1
  • Capacité thermique molaire sous pression constante à 298,15 K : Cp° = 100,3 J.K-1mol-1

Données industrielles

Fabrication industrielle

Par double décomposition à partir d’une solution de NaClO3 (660 g/L) et de NaCl (100 g/L) et d’un ajout de KCl solide ou en solution concentrée. KClO3 précipite, en quelques heures, par refroidissement de 75°C à 10°C. La production est, en général, effectuée par les producteurs de chlorate de sodium.

Consommations pour une tonne de chlorate de potassium produit :

NaClO3 KCl NaCl Électricité Vapeur d’eau
890 kg 700 kg 465 kg recyclés dans
la production de NaClO3
300 kWh 400 kg

Autre procédé peu employé : électrolyse à 80°C d’une solution saturée de chlorure de potassium.

Productions

La production mondiale est d’environ 40 000 t/an dont la moitié en Europe. Pas de production aux États-Unis ni en France, après l’arrêt, en 1991, de la production d’Elf Atochem à Prémont (Savoie).

Principaux producteurs mondiaux : la société Eka, filiale du groupe Nouryon produit 10 000 t/an, en Suède à Alby et au Brésil à Jundiai. Production en Espagne, à Sabiñánigo, province de Huesca, par le groupe Ercros.

Utilisations

A 90 % dans les allumettes. Aux États-Unis, 3 000 t de KClO3 consommées par an pour produire des allumettes.

Les allumettes sont en peuplier imprégné d’agents partiellement ignifugeants pour arrêter la combustion après le soufflage de la flamme : phosphates d’ammonium et acide borique. La partie située sous le bouton est imprégnée d’un agent propagateur de flamme (paraffine).

Le bouton est constitué d’un comburant : KClO3, d’un combustible formé de colles organiques et d’autres produits tels que ZnO qui tempère la combustion, des abrasifs (poudre de verre), de l’agglomérant (gélatine), des colorants.

Le grattoir contient du phosphore rouge comme initiateur de combustion (amorçage) et d’autres produits tels que de l’agglomérant (colle), des agents ignifugeants (MnO2 pour éviter l’inflammation du frottoir), des abrasifs (poudre de verre), du noir de carbone qui masque la couleur du phosphore.

La dernière unité de production française était située à Saintines (60). Exploitée par la société FLAM’UP sa production était de 2,7 milliards d’allumettes/an, soit près de 12 millions de boîtes ménages/an.

Le chlorate de potassium est utilisé également en pyrotechnie mais il est de plus en plus remplacé par des nitrates, moins sensibles aux actions mécaniques (chocs, frictions) ou des perchlorates.

Bibliographie

 

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