ПЕРМАНГАНАТ КАЛИЯ (КМНО4): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА - ХИМИЯ - 2025

Перманганат калия (KMnO ₄₎ представляет собой неорганическое соединение , состоящее из марганца - металл переходной группы 7 (VIIB) -, кислорода и калия. Это темно-фиолетовое стекловидное тело. Его водные растворы также темно-фиолетовые; эти растворы становятся менее фиолетовыми по мере того, как их разбавляют большим количеством воды.

Затем KMnO ₄ начинает подвергаться восстановлению (приобретать электроны) в последовательности цветов в следующем порядке: фиолетовый> синий> зеленый> желтый> бесцветный (с коричневым осадком MnO ₂ ). Эта реакция демонстрирует важное свойство перманганата калия: это очень сильный окислитель.

формула

Его химическая формула - KMnO ₄ ; то есть для каждого катиона K ⁺ существует анион MnO ₄ ^- взаимодействующий с этим

Химическая структура

На верхнем изображении представлена ​​кристаллическая структура KMnO ₄ орторомбического типа. Пурпурные сферы соответствуют катионам K ⁺ , а тетраэдр, образованный четырьмя красными сферами и голубоватой сферой, соответствует аниону MnO ₄ ^- .

Почему анион имеет тетраэдрическую геометрию? Ваша структура Льюиса отвечает на этот вопрос. Пунктирные линии означают, что двойные связи резонируют между Mn и O. Чтобы принять эту структуру, металлический центр должен иметь sp ³ -гибридизацию .

Поскольку в марганце отсутствуют неподеленные пары электронов, связи Mn-O не смещаются в одну плоскость. Точно так же отрицательный заряд распределяется между четырьмя атомами кислорода, отвечая за ориентацию катионов K ⁺ внутри кристаллических структур.

Приложения

Медицина и ветеринария

Благодаря своему бактерицидному действию, он используется при многочисленных заболеваниях и состояниях, вызывающих поражения кожи, таких как: грибковые инфекции стоп, импетиго, поверхностные раны, дерматиты и тропические язвы.

Из-за вредного действия перманганат калия следует использовать в низких концентрациях (1: 10 000), что ограничивает эффективность его действия.

Он также используется для лечения паразитов рыб в аквариумах, вызывающих инфекции жабр и кожные язвы.

Очистка воды

Это химический регенерирующий агент, используемый для удаления железа, магния и сероводорода (с неприятным запахом) из воды, и его можно использовать для очистки сточных вод.

Железо и магний выпадают в осадок в виде нерастворимых в воде оксидов. Кроме того, он помогает удалить ржавчину, присутствующую в трубах.

Консервация фруктов

Перманганат калия удаляет этилен, образующийся в бананах во время хранения, путем окисления, позволяя ему оставаться незрелым более 4 недель даже при комнатной температуре.

В Африке они используют его для замачивания овощей, чтобы нейтрализовать и устранить любые присутствующие бактериальные агенты.

Действие в огне

Перманганат калия используется для ограничения распространения пожаров. Благодаря способности перманганата вызывать возгорание он используется для создания обратных пожаров при лесных пожарах.

Редокс-титрант

В аналитической химии его стандартизированные водные растворы используются в качестве окислительного титранта при определении окислительно-восстановительного потенциала.

Реагент в органическом синтезе

Он служит для превращения алкенов в диолы; то есть две группы OH добавляются к двойной связи C = C. Следующее химическое уравнение:

Аналогичным образом, в растворе серной кислоты с хромовой кислотой (H ₂ CrO ₄ ) он используется для окисления первичных спиртов (R-OH) до карбоновых кислот (R-COOH или RCO ₂ H).

Его окислительная способность достаточно сильна, чтобы окислять первичные или вторичные алкильные группы ароматических соединений, «карбоксилируя» их; то есть преобразование боковой цепи R (например, CH ₃ ) в группу COOH.

Историческое использование

Он был частью порошков, используемых в качестве вспышки в фотографии или для инициирования термитной реакции.

Его использовали во время Второй мировой войны для камуфляжа белых лошадей днем. Для этого они использовали диоксид марганца (MnO ₂ ) коричневого цвета; таким образом они остались незамеченными.

Как это делается?

Минерал пиролюзит содержит диоксид марганца (MnO ₂ ) и карбонат калия (CaCO ₃ ).

В 1659 году химик Иоганн Р. Глаубер расплавил минерал и растворил его в воде, наблюдая за появлением зеленого цвета раствора, который позже изменился на фиолетовый и, наконец, на красный. Этот последний цвет соответствует образованию перманганата калия.

В середине девятнадцатого века Генри Конди искал антисептическое средство и сначала обрабатывал пиролюзит NaOH, а затем КОН, получая так называемые кристаллы Конди; то есть перманганат калия.

Перманганат калия получают промышленным способом из диоксида марганца, присутствующего в минеральном пиролюзите. Присутствующий в минерале MnO ₂ реагирует с гидроксидом калия и впоследствии нагревается в присутствии кислорода.

2 MnO ₂ + 4 KOH + O ₂ => 2 K ₂ MnO ₄ + 2 H ₂ O

Манганат калия (K ₂ MnO ₄ ) превращается в перманганат калия путем электролитического окисления в щелочной среде.

2 K ₂ MnO ₄ + 2 H ₂ O => 2 KMnO ₄ + 2 KOH + H ₂

В другой реакции получения перманганата калия манганат калия реагирует с CO ₂ , ускоряя процесс диспропорционирования:

3 K ₂ MnO ₄ + 2 CO ₂ => 2 KMnO ₄ + MnO ₂ + K ₂ CO ₃

Из-за образования MnO ₂ (диоксида марганца) процесс является неблагоприятным, так как KOH должен генерироваться из K ₂ CO ₃ .

Свойства

Это пурпурное кристаллическое твердое вещество, плавящееся при 240 ºC, имеет плотность 2,7 г / мл и молекулярную массу приблизительно 158 г / моль.

Он плохо растворяется в воде (6,4 г / 100 мл при 20 ºC), что указывает на то, что молекулы воды не сольватируют в значительной степени ионы MnO ₄ ^- , поскольку, возможно, их тетраэдрическая геометрия требует большого количества воды для его роспуск. Точно так же его можно растворить в метиловом спирте, ацетоне, уксусной кислоте и пиридине.

Разложение

Он разлагается при 240 ºC, выделяя кислород:

2KMnO ₄ => K ₂ MnO ₄ + MnO ₂ + O ₂

Он может разлагаться под действием спирта и других органических растворителей, а также под действием сильных кислот и восстановителей.

Окислительная способность

В этой соли марганец проявляет наивысшую степень окисления (+7), или что равно максимальному количеству электронов, которые он может потерять ионно. В свою очередь, электронная конфигурация марганца 3 d ⁵ 4 s ² ; следовательно, в перманганате калия вся валентная оболочка атома марганца «пуста».

Итак, у атома марганца есть естественная тенденция приобретать электроны; то есть быть восстановленным до других степеней окисления в щелочной или кислой среде. Это объясняет, почему KMnO ₄ является мощным окислителем.

Ссылки

1. Wikipedia. (2018). Перманганат калия. Получено 13 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
2. Ф. Альберт Коттон и Джеффри Уилкинсон, ФРС. (1980). Продвинутая неорганическая химия. От редакции Лимуса, Мексика, 2-е издание, страницы 437-452.
3. Робин Вассерман. (14 августа 2017 г.). Медицинское использование перманганата калия. Получено 13 апреля 2018 г. с сайта livestrong.com.
4. Кларк Д. (30 сентября 2014 г.). 3 основных вида использования перманганата калия. Получено 13 апреля 2018 г. с: technology.org
5. Джеймс Х. Пол, Али Ансари, Ирей Р.К. (1988). Модульная термодинамика, Vol. 5, Оценка изменения свойств. Ediciones Ciencia y Técnica, SA México, Редакционное Лимуса, страницы 273–280.
6. JM Medialdea, C. Arnáiz и E. Díaz. Перманганат калия: мощный и универсальный окислитель. Кафедра химической и экологической инженерии. Университетская школа Севильи.
7. Хасан Зулич. (27 октября 2009 г.). Биологическая очистка сточных вод. . Получено 13 апреля 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.
8. Адам Рендзиковски. (12 марта 2015 г.). Простой перманганат калия. . Получено 13 апреля 2018 г. с: commons.wikimedia.org.