- Formuła
- Struktura chemiczna
- Aplikacje
- Medycyna i weterynaria
- Uzdatnianie wody
- Konserwacja owoców
- Akcja w ogniu
- Titrant redoks
- Odczynnik w syntezie organicznej
- Zastosowania historyczne
- Jak to jest zrobione?
- Nieruchomości
- Rozkład
- Siła utleniania
- Bibliografia
Nadmanganian potasu (KMnO 4) jest nieorganiczny związek składający się z manganu - metali z grupy przejściowej 7 (VIIB) -, tlenu i potasu. Jest to ciemnofioletowa szklista substancja stała. Jego wodne roztwory są również ciemnofioletowe; roztwory te stają się mniej fioletowe, gdy są rozcieńczane w większej ilości wody.
KMnO 4 zaczyna wtedy ulegać redukcji (wzmocnić elektrony) w kolejnych kolorach w następującej kolejności: fioletowy> niebieski> zielony> żółty> bezbarwny (z brązowym osadem MnO 2 ). Ta reakcja wykazuje ważną właściwość nadmanganianu potasu: jest to bardzo silny środek utleniający.
Formuła
Jego wzór chemiczny to KMnO 4 ; to znaczy, dla każdego kationu K + występuje anion MnO 4 - oddziałujący z tym
Struktura chemiczna
Górny obraz przedstawia krystaliczną strukturę KMnO 4 , która jest typu rombowego. Fioletowe kule odpowiadają kationom K + , podczas gdy czworościan utworzony przez cztery czerwone kule i niebieskawa sfera odpowiada anionowi MnO 4 - .
Dlaczego anion ma geometrię czworościenną? Twoja struktura Lewisa odpowiada na to pytanie. Linie przerywane oznaczają, że wiązania podwójne są rezonans pomiędzy Mn i O. W celu przyjęcia tej struktury, centrum metalowy musi posiadać sp 3 hybrydyzacji .
Ponieważ manganowi brakuje niedzielonych par elektronów, wiązania Mn-O nie są wypychane na tę samą płaszczyznę. Podobnie ujemny ładunek jest rozłożony na cztery atomy tlenu, odpowiadając za orientację kationów K + w układach krystalicznych.
Aplikacje
Medycyna i weterynaria
Ze względu na swoje działanie bakteriobójcze stosowany jest w wielu chorobach i stanach powodujących zmiany skórne, takich jak: grzybice stóp, liszajec, rany powierzchowne, zapalenie skóry i owrzodzenia tropikalne.
Ze względu na swoje szkodliwe działanie nadmanganian potasu należy stosować w niewielkich stężeniach (1:10 000), co ogranicza skuteczność jego działania.
Jest również stosowany w leczeniu pasożytów ryb w akwariach, które powodują infekcje skrzeli i owrzodzenia skóry.
Uzdatnianie wody
Jest chemicznym środkiem regenerującym, służącym do usuwania żelaza, magnezu i siarkowodoru (o nieprzyjemnym zapachu) z wody, może być stosowany do oczyszczania ścieków.
Żelazo i magnez wytrącają się w postaci nierozpuszczalnych w wodzie tlenków. Ponadto pomaga usunąć rdzę obecną w rurach.
Konserwacja owoców
Nadmanganian potasu usuwa przez utlenianie etylen powstający w bananie podczas jego przechowywania, dzięki czemu pozostaje niedojrzały przez ponad 4 tygodnie, nawet w temperaturze pokojowej.
W Afryce używają go do namaczania warzyw, aby zneutralizować i wyeliminować wszelkie obecne czynniki bakteryjne.
Akcja w ogniu
Nadmanganian potasu służy do ograniczania rozprzestrzeniania się pożarów. W oparciu o zdolność nadmanganianu do rozpalania ognia, służy do gaszenia pożarów lasów.
Titrant redoks
W chemii analitycznej jej standaryzowane roztwory wodne są używane jako utleniający titrant w oznaczeniach redoks.
Odczynnik w syntezie organicznej
Służy do przekształcania alkenów w diole; to znaczy, dwie grupy OH są dodane do podwójnego wiązania C = C. Następujące równanie chemiczne:
Podobnie w roztworze kwasu siarkowego z kwasem chromowym (H 2 CrO 4 ) służy do utleniania pierwszorzędowych alkoholi (R-OH) do kwasów karboksylowych (R-COOH lub RCO 2 H).
Jego siła utleniająca jest wystarczająco silna, aby utleniać pierwszorzędowe lub drugorzędowe grupy alkilowe związków aromatycznych, „karboksylując” je; to jest przekształcenie łańcuch boczny R (np CH 3 ) w grupę COOH.
Zastosowania historyczne
Był częścią proszków używanych jako lampa błyskowa w fotografii lub do zainicjowania reakcji termitu.
Był używany podczas II wojny światowej do kamuflażu białych koni w ciągu dnia. W tym celu użyli dwutlenku manganu (MnO 2 ), który jest koloru brązowego; w ten sposób przeszli niezauważeni.
Jak to jest zrobione?
Minerał piroluzyt zawiera dwutlenek manganu (MnO 2 ) i węglan potasu (CaCO 3 ).
W 1659 roku chemik Johann R. Glauber stopił minerał i rozpuścił go w wodzie, obserwując pojawienie się zielonego zabarwienia w roztworze, które później zmieniło się na fioletowe, a ostatecznie na czerwone. Ten ostatni kolor odpowiadał tworzeniu nadmanganianu potasu.
W połowie XIX wieku Henry Condy poszukiwał środka antyseptycznego i początkowo traktował piroluzyt NaOH, a później KOH, uzyskując tak zwane kryształy Condy; to znaczy nadmanganian potasu.
Nadmanganian potasu jest produkowany przemysłowo z dwutlenku manganu obecnego w mineralnym piroluzyycie. MnO 2 obecny w minerale reaguje z wodorotlenkiem potasu, a następnie jest podgrzewany w obecności tlenu.
2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 => 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O
Manganian potasu (K 2 MnO 4 ) przekształca się w nadmanganian potasu przez elektrolityczne utlenianie w środowisku alkalicznym.
2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O => 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2
W innej reakcji, w której powstaje nadmanganian potasu, manganian potasu reaguje z CO 2 , przyspieszając proces dysproporcjonowania:
3 K 2 MnO 4 + 2 CO 2 => 2 KMnO 4 + MnO 2 + K 2 CO 3
Ze względu na powstawanie MnO 2 (dwutlenku manganu) proces ten przebiega niekorzystnie i wymaga wytwarzania KOH z K 2 CO 3 .
Nieruchomości
Jest to fioletowe, krystaliczne ciało stałe, które topi się w temperaturze 240 ° C, ma gęstość 2,7 g / ml i masę cząsteczkową około 158 g / mol.
Jest słabo rozpuszczalny w wodzie (6,4 g / 100 ml przy 20 ºC), co wskazuje, że cząsteczki wody nie solwatują w dużym stopniu jonów MnO 4 - , ponieważ być może ich tetraedryczna geometria wymaga dużej ilości wody do jego rozwiązanie. Podobnie można go również rozpuścić w alkoholu metylowym, acetonie, kwasie octowym i pirydynie.
Rozkład
Rozkłada się w temperaturze 240 ºC, uwalniając tlen:
2KMnO 4 => K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
Może ulegać rozkładowi pod wpływem alkoholu i innych rozpuszczalników organicznych, a także pod wpływem silnych kwasów i środków redukujących.
Siła utleniania
W tej soli mangan wykazuje najwyższy stopień utlenienia (+7), czyli tyle, ile jest równy maksymalnej liczbie elektronów, które może stracić jonowo. Z kolei konfiguracja elektronowa manganu wynosi 3 d 5 4 s 2 ; dlatego w nadmanganianu potasu cała powłoka walencyjna atomu manganu jest „pusta”.
Zatem atom manganu ma naturalną tendencję do pozyskiwania elektronów; to znaczy zredukować do innych stopni utlenienia w środowisku zasadowym lub kwaśnym. To jest wyjaśnienie, dlaczego KMnO 4 jest silnym utleniaczem.
Bibliografia
- Wikipedia. (2018). Nadmanganian potasu. Pobrane 13 kwietnia 2018 z: en.wikipedia.org
- F. Albert Cotton i Geoffrey Wilkinson, FRS. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Od redakcji Limusa, México, drugie wydanie, strony 437-452.
- Robin Wasserman. (14 sierpnia 2017). Zastosowania medyczne nadmanganianu potasu. Pobrane 13 kwietnia 2018 z: livestrong.com
- Clark D. (30 września 2014). 3 ostateczne zastosowania nadmanganianu potasu. Pobrane 13 kwietnia 2018 z: technology.org
- James H. Pohl, Ali Ansary, Irey RK (1988). Modular Thermodynamics, tom. 5, Ocena zmian właściwości. Ediciones Ciencia y Técnica, SA México, Editorial Limusa, strony 273–280.
- JM Medialdea, C. Arnáiz i E. Díaz. Nadmanganian potasu: silny i wszechstronny utleniacz. Katedra Inżynierii Chemicznej i Środowiska. University School of Seville.
- Hasan Zulic. (27 października 2009). Biologiczne oczyszczanie ścieków. . Pobrane 13 kwietnia 2018 z: es.wikipedia.org
- Adam Rędzikowski. (12 marca 2015). Prosty nadmanganian potasu. . Pobrane 13 kwietnia 2018 z: commons.wikimedia.org