Clorato de Potássio

                                     INTRODUÇÃO 

O Clorato de Potássio é um composto químico que contém Potássio, Cloro e Oxigênio, com fórmula KClO³. Na sua forma pura, é uma substância cristalina branca. É o mais comum Clorato com aplicações industriais. Ele foi um ingrediente chave em antigas espoletas (primers, cápsulas de percussão) de armas de fogo chamado então de "clorato de potassa". Ele continua sendo utilizado nesta aplicação, quando não suplantado pelo Perclorato de Potássio. 

Propelentes baseados em Clorato são mais eficientes que a pólvora tradicional e são menos suscetíveis a serem prejudicados pelo contato com água. Entretanto,eles são extremamente instáveis na presença de Enxofre,Cobre ou Fósforo e são muito mais dispendiosos. Propelentes a base de Clorato devem ser usados somente em equipamentos desenhados para eles; falhas em seguir esta precaução é uma comum fonte de acidentes.

O Clorato de Potássio, frequentemente em combinação com Fulminato de Prata, é usado em pequenos fogos de artifício conhecidos (no Brasil) como "estalos" ou "traques". Quando misturado com outros materiais, pode formar altos explosivos. O higroscópico Clorato de Sódio é algumas vezes usado como um substituto menos dispendioso para o Clorato de Potássio. 

Na Segunda Guerra Mundial, misturas de Clorato de Potássio com plastificantes (tais como ceras) foram o mais comum tipo de explosivos plásticos usados, frequentemente preenchendo granadas e outras munições. Quando usado em explosivos como um oxidante, o explosivo é classificável como "baixo" devido a sua característica de queimar rapidamente mais do que propriamente explodir. Quando misturado com um plastificante, ele torna-se um "alto explosivo", requerendo uma cápsula de detonação para detonar-se adequadamente. O Clorato de Potássio é também usado em algumas fórmulas de pólvora, geralmente substituindo o menos poderoso Nitrato de Potássio. 

Enfim,mais um dos poderosos oxidantes de grande utilidade ao Cientista Amador bem intencionado. Pretendo usá-lo,em parte,para substituir o NaClO³ de minhas composições pirotécnicas. Infelizmente,a fabricação artesanal de Cloratos ainda não é muito popular aqui no meu país. 

             REAGENTES,PRODUTOS E INFORMAÇÕES ADICIONAIS 

Clorato de Sódio [NaClO³] : O Clorato de Sódio é um agente oxidante. Ele é usado principalmente para produzir Dióxido de Cloro para branqueamento de polpa de Celulose, mas também é usado como herbicida e para preparar Cloratos. A produção, somente nos EUA é aproximadamente de .441,000 toneladas por ano.Quando puro, é um pó cristalino branco que é facilmente solúvel em água. É higroscópico. Se decompõe acima dos 250 °C liberando Oxigênio e deixando como resíduo Cloreto de Sódio. 
O Clorato de Sódio é usado como um herbicida não seletivo. É considerado fitotóxico para todas as partes de plantas verdes. Ele também pode matar por absorção pelas raízes. 

Cloreto de Potássio [KCl] : A melhor forma de se obter este sal é como fertilizante com nível de NPK em torno de 00-00-60. O sal assim obtido pode então ser purificado para que se obtenha KCl muito puro. Um quilo,aqui na minha cidade,custa em torno de R$ 2,50. Uma outra forma de KCl,porém muito mais inviável,é o "Sal Light" possivelmente vendido em farmácias. Este sal contém aproximadamente 50% de KCl em peso. O resto é NaCl ( o que torna uma purificação praticamente impossível.)

Cloreto de Sódio [NaCl] : Sal branco,popular "sal de cozinha". Pode ser encontrado no comércio a  um baixo preço. Eu encontro o sal a R$ 0,60 o kg. 

                                          EXPERIMENTAL

O primeiro passo é a purificação do Cloreto de Potássio vendido como fertilizante. A aparência desse fertilizante deve ser a de pequenos grânulos rosados.



Nessa imagem é possível ver o Cloreto de Potássio puro (á esquerda,sal branco) E o KCl de grau agrícola (á direita,grânulos rosados.) O processo de purificação segue abaixo.



Esta montagem consiste em um recipiente de porcelana porosa (vela para filtros de argila) apoiado sobre um funil que vai dar em um recipiente de vidro.Usei esta montagem porque a porcelana porosa é um ótimo material para se filtrar diversas substâncias com um alto nível de eficiência. Mas primeiro é necessário que a parte ''grossa'' do corante seja removida por uma filtragem primária com filtros de papel/tecido,caso contrário os poros da vela são imediatamente entupidos.



O processo de purificação,muito simples,consiste em dissolver o KCl agrícola em água fervente,filtrar para remover o corante e evaporar a solução para que se tenha o sal sólido novamente. No momento da foto,a solução estava sendo filtrada.



Nesta imagem,temos a solução de KCl já filtrada sendo evaporada (obviamente,retirei a panela do fogão para a foto) Repare que o Cloreto puro e sem pigmento é bem diferente do fertilizante.



Aqui o nosso Cloreto de Potássio puro e seco.Se você preferir,poderá recristaliza-lo para obter uma substância de pureza ainda mais elevada. A próxima e última etapa é a reação do Cloreto de Potássio com o Clorato de Sódio,rendendo Cloreto de Sódio e Clorato de Potássio. Vamos discutir isso um pouco. Em Química,sabemos que os sais reagem entre si desde que ao menos um dos novos sais formados seja insolúvel. O Clorato de Potássio não é um sal insolúvel. No entanto,quando comparada sua solubilidade com a do NaCl que se forma,a 0 grau,fica muito mais fácil entendermos por quê a reação abaixo acontece:

                 NaClO³(aq) + KCl(aq) ==> KClO³(s) + NaCl(aq) 

Um método simples para a produção de Clorato de Potássio sem o uso da tabela de solubilidade consta de adicionar aproximadamente 180 gramas de KCl para cada 350 ml de licor mãe retirado da sua célula e preparado conforme descrito aqui na minha página.
Todavia,tabelas relacionando a solubilidade do KClO³ e outras cloratos,bem como maiores informações a respeito da sua produção por método eletrolítico,podem ser encontradas em [2].

Antes de se adicionar o KCl,a solução deve ser filtrada e levada á ebulição durante algum tempo para uma eficiente decomposição do Hipoclorito presente. Durante a fervura,vá dissolvendo o Cloreto de Potássio aos poucos no eletrólito de NaClO³. Se preferir,você poderá adicionar uma solução de Cloreto de Potássio ao licor (Muito embora eu recomende dissolver o sal no próprio licor mãe). Terminado o processo,mande a solução final para o congelador por aproximadamente 4 horas. O resultado deve ser parecido com este:



A pequena faixa clara acima é água. O resto é tudo Clorato de Potássio cristalizado. Olhar para esta solução é algo espetacular. Os cristais de KClO³ funcionam como um prisma,decompondo a luz nas cores do arco-íris.
Para separar o KClO3 do resto da solução,usei como filtro um pedaço de tecido jeans retirado de uma calça velha :



Aqui os belíssimos cristas de KClO³. Depois de seco,o produto final foi guardado em recipiente padrão e rotulado. 

                                          RESULTADOS

Ah,sim. Aqui está o meu Clorato de Potássio puro e recristalizado (Observe que esta é apenas uma amostra.)


Embora esta imagem não tenha muita definição,é possível divisar claramente os cristais de KClO³ refletindo o flash da câmera.


Rotulado e em recipiente padrão.

                                  OUTROS MÉTODOS

Obviamente este,apesar de ser um dos melhores,não é o único método para a obtenção do KClO³. Pode-se levar uma solução de KCl a eletrólise. Mas e depois,como separar o Clorato do pó de grafita que provavelmente vai ser o ânodo usado pelo Amador para esta operação ?
Muitos pensariam,da forma mais óbvia,que bastaria aquecer a solução e filtra-la. No entanto,caso você tente,não conseguirá grandes resultados,uma vez que boa parte do KClO³ irá cristalizar nos poros do filtro.
O mais recomendado,nesses casos,é adicionar água suficiente para solubilizar o Clorato a temperatura ambiente e então filtrar. Depois,evapora-se a solução e recristaliza-se o Clorato quantas vez o Amador achar necessário (diferentes usos requerem diferentes graus de pureza).

                                     REFERÊNCIAS

[1] Wikipédia - Clorato de Potássio
[2] The Chlorates And Perchlorates

                                         ( 02/01/10 )