Struktura nadmanganianu potasu (KMnO4), właściwości



The nadmanganian potasu (KMnO4) jest związkiem nieorganicznym utworzonym przez mangan - grupa metalu przejściowego 7 (VIIB) -, tlen i potas. To ciemnopurpurowe ciało szkliste. Ich roztwory wodne są również ciemnofioletowe; roztwory te stają się mniej fioletowe, ponieważ są rozcieńczane w większych ilościach wody.

KMnO4 następnie zaczyna ulegać redukcji (zyskać elektrony) w kolejności kolorów w następującej kolejności: fioletowy> niebieski> zielony> żółty> bezbarwny (z brązowym osadem MnO2). Ta reakcja wykazuje ważną właściwość nadmanganianu potasu: jest bardzo silnym środkiem utleniającym.

Indeks

  • 1 Formuła
  • 2 Struktura chemiczna
  • 3 zastosowania
    • 3.1 Medycyna i weterynaria
    • 3.2 Uzdatnianie wody
    • 3.3 Konserwowanie owoców
    • 3.4 Akcja w ogniu
    • 3.5 Titox Redox
    • 3.6 Odczynnik w syntezie organicznej
    • 3.7 Historyczne zastosowania
  • 4 Jak to się robi??
  • 5 Właściwości
    • 5.1 Rozkład
    • 5.2 Moc utleniająca
  • 6 referencji 

Formuła

Jego wzór chemiczny to KMnO4; to znaczy dla każdego kationu+ jest anion MnO4- współdziałając z tym

Struktura chemiczna

Struktura krystaliczna KMnO jest przedstawiona na górnym obrazie4, który jest typu rombowego. Fioletowe kule odpowiadają kationom+, podczas gdy czworościan utworzony przez cztery czerwone kule i niebieską kulę odpowiada anionowi MnO4-.

Dlaczego anion ma geometrię czworościenną? Twoja struktura Lewisa odpowiada na to pytanie. Linie przerywane oznaczają, że wiązania podwójne rezonują między Mn a O. Aby móc przyjąć tę strukturę, centrum metaliczne musi mieć hybrydyzację sp3.

Ponieważ mangan nie ma par elektronów bez dzielenia się, wiązania Mn-O nie są wypychane na tę samą płaszczyznę. Podobnie ładunek ujemny jest rozłożony między cztery atomy tlenu, odpowiadając za orientację kationów+ w układzie kryształów.

Używa

Medycyna i weterynaria

Ze względu na swoje działanie bakteriobójcze stosuje się go w wielu chorobach i stanach powodujących zmiany skórne, takich jak: zakażenia stóp grzybami, liszajem, ranami powierzchownymi, zapaleniem skóry i wrzodami tropikalnymi.

Ze względu na swoje szkodliwe działanie nadmanganian potasu należy stosować w niskich stężeniach (1: 10000), co ogranicza skuteczność jego działania.

Jest również stosowany w leczeniu chorób pasożytniczych ryb w akwariach, które powodują zakażenia skrzeli i owrzodzeń skóry..

Uzdatnianie wody

Jest to regenerator chemiczny stosowany do usuwania żelaza, magnezu i siarkowodoru (z nieprzyjemnego zapachu) z wody i może być używany do oczyszczania ścieków..

Żelazo i magnez wytrącają się w postaci nierozpuszczalnych tlenków w wodzie. Ponadto pomaga usunąć rdzę obecną w rurach.

Konserwowanie owoców

Nadmanganian potasu usuwa przez utlenianie etylen wytwarzany w bananie podczas przechowywania, pozwalając mu pozostać przez ponad 4 tygodnie bez dojrzewania, nawet w temperaturze pokojowej.

W Afryce używa się go do namaczania warzyw, aby zneutralizować i wyeliminować wszelkie obecne czynniki bakteryjne.

Akcja w ogniu

Nadmanganian potasu jest stosowany w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się pożarów. Opierając się na zdolności nadmanganianu do rozpoczęcia pożaru, jest on wykorzystywany do tworzenia przerw ogniowych w pożarach lasów.

Titulant Redox

W chemii analitycznej ich standaryzowane roztwory wodne są stosowane jako titrant utleniający w oznaczeniach redoks.

Odczynnik w syntezie organicznej

Służy do przekształcania alkenów w diole; to znaczy, dwie grupy OH są dodawane do podwójnego wiązania C = C. Następujące równanie chemiczne:

Również w roztworze kwasu siarkowego z kwasem chromowym (H2CrO4) jest stosowany do utleniania pierwszorzędowych alkoholi (R-OH) do kwasów karboksylowych (R-COOH lub RCO)2H).

Jego siła utleniająca jest wystarczająco silna, aby utlenić pierwszorzędowe lub drugorzędowe grupy alkilowe związków aromatycznych „karboksylujących” je; to znaczy przez przekształcenie łańcucha bocznego R (na przykład CH3) w grupie COOH.

Historyczne zastosowania

Była częścią proszku stosowanego jako błysk w fotografii lub do inicjowania reakcji termitowej.

Użyto go podczas II wojny światowej do kamuflażu białych koni w ciągu dnia. Użyli do tego dwutlenku manganu (MnO2), który jest brązowy; w ten sposób przeszli niezauważeni.

Jak to się robi??

Pirolusyt mineralny zawiera dwutlenek manganu (MnO2) 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 i wreszcie na czerwone. Ten ostatni kolor odpowiadał wytwarzaniu nadmanganianu potasu.

W połowie XIX wieku Henry Condy szukał produktu antyseptycznego i początkowo traktował pirolusyt NaOH, a następnie KOH, wytwarzając tak zwane kryształy Condy; to znaczy nadmanganian potasu.

Nadmanganian potasu jest wytwarzany przemysłowo z dwutlenku manganu obecnego w mineralnym pirolusycie. MnO2  obecny w minerale reaguje z wodorotlenkiem potasu, a następnie jest ogrzewany w obecności tlenu.

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

Manganian potasu (K2MnO4) jest przekształcany w nadmanganian potasu przez utlenianie elektrolityczne w środowisku alkalicznym.

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

W innej reakcji wytwarzania nadmanganianu potasu, manganian potasu poddaje się reakcji z CO2,  przyspieszenie procesu dysproporcji:

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

Ze względu na generowanie MnO2 (dwutlenek manganu) proces jest niekorzystny, KOH musi być generowany z K2CO3.

Właściwości

Jest to purpurowe krystaliczne ciało stałe, które topi się w 240 ° C, o gęstości 2,7 g / ml i masie cząsteczkowej około 158 g / mol.

Jest słabo rozpuszczalny w wodzie (6,4 g / 100 ml w 20 ° C), co wskazuje, że cząsteczki wody nie solwatują w znacznym stopniu jonów MnO4-, ponieważ być może ich tetraedryczne geometrie wymagają dużej ilości wody do ich rozpuszczenia. W ten sam sposób można go również rozpuścić w alkoholu metylowym, acetonie, kwasie octowym i pirydynie.

Rozkład

Rozkłada się w 240 ° C, uwalniając tlen:

2KMnO4 => K2MnO4 + MnO2 + O2

Może wystąpić rozkład przez działanie alkoholu i innych rozpuszczalników organicznych, a także przez działanie silnych kwasów i środków redukujących.

Moc utleniająca

W tym solnym manganie wykazuje najwyższy stopień utlenienia (+7) lub to samo, co maksymalna ilość elektronów, które można utracić w sposób jonowy. Z kolei elektroniczna konfiguracja manganu wynosi 3d54s2; dlatego w nadmanganianu potasu cała powłoka walencyjna atomu manganu jest „pusta”.

Tak więc atom manganu ma naturalną tendencję do pozyskiwania elektronów; to znaczy, być zredukowanym do innych stanów utleniania w środowisku zasadowym lub kwaśnym. Oto wyjaśnienie, dlaczego KMnO4 Jest silnym środkiem utleniającym.

Referencje

  1. Wikipedia. (2018). Nadmanganian potasu. Pobrane 13 kwietnia 2018 r. Z: en.wikipedia.org
  2. F. Albert Cotton i Geoffrey Wilkinson, FRS. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Artykuł wstępny Limusa, Meksyk, wydanie 2, strony 437-452.
  3. Robin Wasserman. (14 sierpnia 2017). Zastosowania medyczne dla nadmanganianu potasu. Pobrane 13 kwietnia 2018 r. Z: livestrong.com
  4. Clark D. (30 września 2014 r.). 3 najwyższe zastosowania nadmanganianu potasu. Pobrane 13 kwietnia 2018 r. Z: technology.org
  5. James H. Pohl, Ali Ansary, Irey R. K. (1988). Termodynamika modułowa, obj. 5, Ocena zmian właściwości. Ediciones Ciencia y Técnica, S.A. Meksyk, Redakcja Limusa, strona 273-280.
  6. J.M. Medialdea, C. Arnáiz i E. Díaz. Nadmanganian potasu: silny i wszechstronny utleniacz. Wydział Inżynierii Chemicznej i Środowiskowej. Szkoła Uniwersytecka w Sewilli.
  7. Hasan Zulic. (27 października 2009). Biologiczne oczyszczanie ścieków. [Rysunek] Pobrane 13 kwietnia 2018 r. Z: en.wikipedia.org
  8. Adam Rędzikowski. (12 marca 2015). Nadmanganian potasu prosty. [Rysunek] Pobrano 13 kwietnia 2018 r. Z: commons.wikimedia.org