Структура, властивості, перманганат калію (KMnO4)



The перманганат калію (KMnO4) являє собою неорганічне з'єднання, утворене марганцево-перехідним металом групи 7 (VIIB) -, киснем і калієм. Це темно-пурпурне склоподібне тверде тіло. Їх водні розчини також є темно-пурпуровими; ці розчини стають менш фіолетовими, оскільки вони розбавляються в більшій кількості води.

KMnO4 потім починає піддаватися скороченням (отримання електронів) послідовністю кольорів у наступному порядку: пурпурний> синій> зелений> жовтий> безбарвний (з коричневим осадом MnO)2). Ця реакція демонструє важливу властивість перманганату калію: він є дуже сильним окислювачем.

Індекс

  • 1 Формула
  • 2 Хімічна структура
  • 3 Використання
    • 3.1 Медицина та ветеринарія
    • 3.2 Обробка води
    • 3.3 Збереження плодів
    • 3.4 Дія у вогні
    • 3.5 Редокс-титрант
    • 3.6 Реагент в органічному синтезі
    • 3.7 Історичне використання
  • 4 Як це робиться??
  • 5 Властивості
    • 5.1 Розкладання
    • 5.2 Окислювальна потужність
  • 6 Посилання 

Формула

Його хімічна формула - KMnO4; тобто для кожного K катіона+ є аніон MnO4- взаємодіючи з цим

Хімічна структура

Кристальна структура KMnO представлена ​​у верхньому зображенні4, який є орторомбічним типом. Пурпурні сфери відповідають K катіонам+, а тетраедр, утворений чотирма червоними сферами і блакитною сферою, відповідає аніону MnO4-.

Чому аніон має тетраедричну геометрію? Ваша структура Льюїса відповідає на це питання. Пунктирні лінії означають, що подвійні зв'язки резонують між Mn і O. Щоб мати можливість прийняти цю структуру, металевий центр повинен мати гібридизацію sp3.

Оскільки марганцю не вистачає пар електронів без спільного використання, зв'язки Mn-O не виштовхуються до однієї площини. Аналогічно, негативний заряд розподіляється серед чотирьох атомів кисню, відповідаючи за орієнтацію катіонів K+ в межах кристала.

Використання

Медицина і ветеринарія

Завдяки своєму бактерицидному дії, він застосовується при численних захворюваннях і станах, що викликають ураження шкіри, такі як: інфекції стоп грибами, імпетиго, поверхневі рани, дерматити і тропічні виразки.

Внаслідок шкідливого дії перманганат калію повинен використовуватися в низьких концентраціях (1: 10000), що обмежує ефективність його дії.

Він також використовується при лікуванні паразитарних захворювань риб в акваріумах, що викликають інфекції зябер і шкірних виразок..

Обробка води

Це хімічний регенератор, що використовується для видалення заліза, магнію і сірководню (з неприємного запаху) з води, і може бути використаний для очищення стічних вод..

Осад заліза і магнію у вигляді їх нерозчинних оксидів у воді. Крім того, це допомагає усунути наявну в трубах іржу.

Збереження плодів

Перманганат калію видаляє окисленням етилен, що утворюється в банані під час зберігання, дозволяючи їй залишатися більше 4 тижнів без дозрівання, навіть при кімнатній температурі..

У Африці вони використовують його для замочування овочів, щоб нейтралізувати і виключити будь-який присутній бактеріальний агент.

Дія у вогні

Перманганат калію використовується для обмеження поширення пожеж. Виходячи з здатності перманганату почати вогонь, він використовується для створення перерв у лісових пожежах.

Окисно-відновний титант

В аналітичній хімії їх стандартизовані водні розчини використовують в якості окислювача титранта в окисно-відновних визначеннях.

Реагент в органічному синтезі

Він служить для перетворення алкенів у диоли; тобто дві групи OH додаються до подвійного зв'язку C = C. Наступне хімічне рівняння:

Також в розчині сірчаної кислоти з хромовою кислотою (Н2CrO4) використовується для окислення первинних спиртів (R-OH) до карбонових кислот (R-COOH або RCO)2H).

Його окислювальна потужність достатньо сильна для окислення первинних або вторинних алкільних груп ароматичних сполук "карбоксилирующих" їх; тобто шляхом перетворення бічного ланцюга R (наприклад, СН3) у групі COOH.

Історичне використання

Вона була частиною порошку, використовуваного як спалах у фотографії або для ініціювання термітної реакції.

Він був використаний у Другій світовій війні для замаскування білих коней протягом дня. Для цього використовували діоксид марганцю (MnO2), який є коричневим; таким чином вони залишилися непоміченими.

Як це робиться??

Мінерал пиролузит містить діоксид марганцю (MnO2) і карбонат калію (CaCO)3).

У 1659 р. Хімік Йоган Р. Глаубер розтопив мінерал і розчинив його у воді, спостерігаючи появу в розчині зеленого забарвлення, яке пізніше змінилося на фіолетовий і, нарешті, на червоний. Цей останній колір відповідав генерації перманганату калію.

У середині дев'ятнадцятого століття Генрі Конді шукав антисептичний продукт і спочатку обробляв піролюзит NaOH, а потім KOH, виробляючи так звані кристали Condy; перманганат калію.

Перманганат калію виробляють промисловим шляхом з діоксиду марганцю, присутнього в мінералі піролюзит. MnO2  присутній у мінералі реагує з гідроксидом калію і згодом нагрівається в присутності кисню.

2 MnO2     +     4 KOH + O2  => 2 K2MnO4     +       2 H2O

Манганат калію (К2MnO4) перетворюється в перманганат калію електролітичним окисленням в лужному середовищі.

2 K2MnO4      +      2 H2O => 2 KMnO4      +       2 KOH + H2

В іншій реакції для отримання перманганату калію марганцю калію вступають в реакцію з СО2,  прискорення процесу диспропорції:

3 K2MnO4     +      2 CO2  => 2 KMnO4      +       MnO2      +       K2CO3

Завдяки генерації MnO2 (діоксид марганцю) процес є несприятливим, KOH повинен генеруватися з K2CO3.

Властивості

Це фіолетове кристалічне тверде речовина, яке плавиться при 240 ° C, щільність якого становить 2,7 г / мл, і молекулярну масу 158 г / моль приблизно.

Він погано розчинний у воді (6,4 г / 100 мл при 20 ° C), що вказує на те, що молекули води не сильно сольватують іони MnO4-, тому що, можливо, їх тетраедричні геометрії вимагають багато води для їх розчинення. Таким же чином його можна також розчиняти в метиловому спирті, ацетоні, оцтовій кислоті і піридині.

Розкладання

Розкладається при 240 ° C, вивільняючи кисень:

2KMnO4 => K2MnO4 + MnO2 + O2

Може виникнути розкладання дією спирту та інших органічних розчинників, а також дією сильних кислот і відновників.

Окислююча сила

У цій солі марганець має найвищий ступінь окислення (+7), або те ж саме, до максимальної кількості електронів, які можуть бути втрачені іонним шляхом. У свою чергу електронна конфігурація марганцю становить 3d54s2; отже, в перманганаті калію вся валентна оболонка атома марганцю є "порожньою".

Отже, атом марганцю має природну тенденцію до отримання електронів; тобто відновлювати до інших станів окислення в лужних або кислотних середовищах. Це пояснення чому KMnO4 Це потужний окислювач.

Список літератури

  1. Вікіпедія. (2018). Перманганат калію. Отримано 13 квітня 2018 року з: en.wikipedia.org
  2. Ф. Альберт Коттон і Джеффрі Вілкінсон, ФРС. (1980). Розширена неорганічна хімія. Редакція Limusa, Мексика, 2-е видання, стор. 437-452.
  3. Робін Вассерман. (14 серпня 2017 року). Медичне використання для перманганату калію. Отримано 13 квітня 2018 року з: livestrong.com
  4. Кларк Д. (30 вересня 2014 р.). 3 Ultimate використання калію перманганат. Отримано 13 квітня 2018 року з: technology.org
  5. Джеймс Х. Пол, Алі Ансарі, Ірей Р. К. (1988). Модульна термодинаміка, вип. 5, Оцінка змін властивостей. Ediciones Ciencia y Técnica, S.A. Мексика, редакція Limusa, стор. 273-280.
  6. J.M. Medialdea, C. Arnáiz і Е. Діаз. Перманганат калію: потужний і універсальний окислювач. Кафедра хімічної та екологічної інженерії. Університетська школа Севільї.
  7. Хасан Зуліч. (27 жовтня 2009 року). Очищення біологічних стічних вод. [Малюнок] Отримано 13 квітня 2018 року з: en.wikipedia.org
  8. Adam Rędzikowski. (12 березня 2015 р.) Перманганат калію простий. [Малюнок] Отримано 13 квітня 2018 року з: commons.wikimedia.org