A kálium-permanganát (KMnO4) egy szervetlen vegyület, amely mangán - 7. csoport átmeneti fém (VIIB) - oxigénből és káliumból áll. Ez egy mély lila üvegtest szilárd anyag. Vizes oldatai szintén sötétlilák; ezek az oldatok kevésbé lilák lesznek, mivel nagyobb mennyiségű vízzel hígítják őket.

tulajdonságai

Ezután a KMnO4 a következő sorrendben redukciókon (elektron nyereségen) kezd átmenni: lila> kék> zöld> sárga> színtelen (barna MnO2-csapadékkal). Ez a reakció a kálium-permanganát fontos tulajdonságát mutatja: nagyon erős oxidálószer.

Képlet

Kémiai képlete a KMnO4; vagyis minden K + kationhoz tartozik egy MnO4 anion - kölcsönhatásba lépve ezzel

Kémiai szerkezet

A felső kép a KMnO4 kristályos szerkezetét mutatja, amely ortorombos típusú. A lila gömbök megfelelnek a K + kationoknak, míg a négy piros gömb által alkotott tetraéder és a kékes gömb az MnO4 - anionnak felel meg. .

Miért van az anionnak tetraéderes geometriája? Lewis-struktúrája válaszol erre a kérdésre. A szaggatott vonalak azt jelentik, hogy a kettős kötések rezonálnak Mn és O között. Ennek a szerkezetnek az átvételéhez a fémközpontnak sp 3 hibridizációval kell rendelkeznie .

Mivel a mangánból hiányoznak a meg nem osztott elektronpárok, az Mn-O kötések nem tolódnak ugyanabba a síkba. Hasonlóképpen, a negatív töltés megoszlik a négy oxigénatom között, ami felelős a K + kationok kristályos elrendezésben való orientációjáért.

Alkalmazások

Orvostudomány és állatorvos

Baktericid hatása miatt számos olyan betegségben és betegségben alkalmazzák, amelyek bőrelváltozásokat okoznak, például: gombás lábfertőzések, impetigo, felszíni sebek, dermatitis és trópusi fekélyek.

Káros hatása miatt a kálium-permanganátot alacsony koncentrációban (1: 10 000) kell használni, ami korlátozza hatásának hatékonyságát.

Kopoltyúfertőzéseket és bőrfekélyeket okozó akváriumok halainak parazitáinak kezelésében is alkalmazzák.

Vízkezelés

Ez egy kémiai regenerálószer, amelyet a vas, a magnézium és a kellemetlen szagú hidrogén-szulfid eltávolítására használnak a vízből, és a szennyvíz tisztítására használható.

A vas és a magnézium vízoldhatatlan oxidjaiként csapódik le. Ezenkívül segít eltávolítani a csövekben lévő rozsdát.

Gyümölcsök tartósítása

A kálium-permanganát oxidációval eltávolítja a banánban keletkező etilént oxidáció útján, lehetővé téve, hogy szobahőmérsékleten is több mint 4 hétig éretlen maradjon.

Afrikában zöldségek áztatására használják, hogy semlegesítsék és megszüntessék a jelenlévő baktériumokat.

Tűz esetén fellépés

A kálium-permanganátot a tűz terjedésének korlátozására használják. A permanganát tűzgyújtó képessége alapján az erdőtüzek tűzoltására szolgál.

Redox-titráns

Az analitikai kémia során standardizált vizes oldatait használják oxidáló titránsként a redox meghatározásokhoz.

Reagens szerves szintézisben

Arra szolgál, hogy az alkéneket diollá alakítsa; vagyis két OH csoportot adnak a C = C kettős kötéshez. A következő kémiai egyenlet:

Hasonlóképpen, kénsav króm-savval (H2CrO4) készített oldatában használják az elsődleges alkoholok (R-OH) karbonsavakká (R-COOH vagy RCO2H) történő oxidációjához.

Oxidáló ereje elég erős ahhoz, hogy az aromás vegyületek primer vagy szekunder alkilcsoportjait oxidálja, "karboxilezze"; azaz az R oldallánc (például egy CH3) átalakítása COOH csoporttá.

Történelmi felhasználások

Ez része volt a poroknak, amelyeket villanásként használtak a fényképezés során, vagy a termikus reakció elindításához.

A második világháborúban napközben fehér lovak álcázására használták. Ehhez mangán-dioxidot (MnO2) használtak, amely barna színű; ily módon észrevétlenül maradtak.

Hogyan történik?

Az ásványi pirolusit mangán-dioxidot (MnO2) és kálium-karbonátot (CaCO3) tartalmaz.

1659-ben Johann R. Glauber vegyész megolvasztotta az ásványi anyagot és feloldotta vízben, megfigyelve az oldatban a zöld szín megjelenését, amely később ibolyára, végül vörösre változott. Ez az utolsó szín megfelelt a kálium-permanganát keletkezésének.

A 19. század közepén Henry Condy antiszeptikus terméket keresett, és a pirolusitot kezdetben NaOH-val, majd később KOH-val kezelte, így az úgynevezett Condy kristályokat állította elő; vagyis kálium-permanganát.

A kálium-permanganát iparilag az ásványi pirolusitban található mangán-dioxidból áll elő. Az ásványban jelen lévő MnO2 kálium-hidroxiddal reagál, és ezt követően oxigén jelenlétében melegítik.

A kálium-manganátot (K2MnO4) lúgos közegben elektrolitikus oxidációval kálium-permanganáttá alakítják.

A kálium-permanganát előállításának másik reakciójában a kálium-manganátot CO2-val reagáltatják, felgyorsítva az aránytalanság folyamatát:

Az MnO2 (mangán-dioxid) képződése miatt a folyamat kedvezőtlen, mivel KOH-t kell előállítani K2CO3-ból.

Tulajdonságok

Ez egy lila kristályos szilárd anyag, amely 240 ° C-on olvad, sűrűsége 2,7 g/ml, molekulatömege pedig megközelítőleg 158 g/mol.

Rosszul oldódik vízben (6,4 g/100 ml 20 ° C-on), ami azt jelzi, hogy a vízmolekulák nem oldják meg nagymértékben az MnO4-ionokat, mert talán tetraéderes geometriájuk sok vizet igényel oldódásukhoz. Hasonlóképpen feloldható metil-alkoholban, acetonban, ecetsavban és piridinben is.

Bomlás

240 ° C-on bomlik, oxigént szabadítva fel:

Alkohol és más szerves oldószerek, valamint erős savak és redukálószerek hatására lebomolhat.

Oxidáló erő

Ebben a sóban a mangán a legmagasabb oxidációs állapotot mutatja (+7), vagyis ami megegyezik az elektronok maximális számával, amelyeket ionosan elveszíthet. Viszont a mangán elektronkonfigurációja 3d 5 4s 2; ezért a kálium-permanganátban a mangán atom teljes valens héja "üres".

Tehát a mangán atom természetes módon hajlamos elektronokat nyerni; vagyis lúgos vagy savas közegben más oxidációs állapotokba kell redukálni. Ez a magyarázat arra, hogy a KMnO4 erős oxidálószer.