Kaliumpermanganat (KMnO4): Struktur, Egenskaper
Kaliumpermanganat (KMnO 4) er en uorganisk forbindelse dannet av mangan-overgangsmetallgruppe 7 (VIIB) -, oksygen og kalium. Det er et mørkt lilla glassholdig fast stoff. Deres vandige løsninger er også mørk lilla; Disse løsningene blir mindre fiolette ettersom de er fortynnet i større mengder vann.
KMnO 4 begynner da å gjennomgå reduksjoner (få elektroner) i en rekkefølge av farger i følgende rekkefølge: lilla> blå> grønn> gul> fargeløs (med brunt fall av MnO 2 ). Denne reaksjonen demonstrerer en viktig egenskap for kaliumpermanganat: det er et meget sterkt oksidasjonsmiddel.
formel
Kjemisk formel er KMnO 4 ; det vil si for hver K + kation finnes det en MnO 4 anion - interaksjon med dette
Kjemisk struktur
Det øvre bildet viser krystallstrukturen til KMnO 4, som er ortorombisk. De lilla kulene samsvarer med K + kationene, mens tetrahedronen dannet av de fire røde kulene og den blå sfæren tilsvarer MnO4-anionen.
Hvorfor har anionen en tetrahedral geometri? Din Lewis-struktur svarer på dette spørsmålet. De stiplede linjene betyr at de doble bindingene er resonans mellom Mn og O. For å kunne vedta denne strukturen må metallsenteret ha en sp 3-hybridisering.
Siden mangan mangler par elektroner uten å dele, blir Mn-O-bindingene ikke presset til samme plan. På samme måte fordeles den negative ladningen blant de fire oksygenatomer, som er ansvarlig for orienteringen av K + kationene i krystallarrangementene.
søknader
Medisin og veterinær
På grunn av sin bakteriedrepende virkning, brukes den i mange sykdommer og tilstander som frembringer hudlidelser, som: infeksjoner av føttene med sopp, impetigo, overfladiske sår, dermatitt og tropiske sår.
På grunn av sin skadelige virkning, bør kaliumpermanganat brukes i lave konsentrasjoner (1: 10000), noe som begrenser effektiviteten av virkningen.
Det brukes også til behandling av fiskeparasitter i akvarier som forårsaker gillinfeksjoner og hudsår.
Vannbehandling
Det er en kjemisk regenerator som brukes til å fjerne jern, magnesium og hydrogensulfid (fra en ubehagelig lukt) fra vann, og kan brukes til å rense avløpsvann.
Jern og magnesium utfelling i form av deres uoppløselige oksyder i vann. I tillegg hjelper det å fjerne rusten som finnes i rørene.
Bevaring av frukt
Kaliumpermanganatet fjerner ved oksidasjon den etylen som genereres i banan under oppbevaring, slik at den forblir i mer enn 4 uker uten modning, selv ved romtemperatur.
I Afrika bruker de den til å suge grønnsaker, for å nøytralisere og eliminere eventuelle tilstøtende bakterier.
Handling i brann
Kaliumpermanganat brukes til å begrense spredningen av branner. Basert på permanganatets evne til å starte brannen, brukes det til å skape brannbrudd i skogbranner.
Redox titulant
I analytisk kjemi brukes deres standardiserte vandige løsninger som en oksidanttitrant i redoksbestemmelser.
Reagens i organisk syntese
Den tjener til å omdanne alkener til dioler; det vil si to OH-grupper blir tilsatt til dobbeltbindingen C = C. Følgende kjemiske ligning:
På samme måte brukes i oppløsning av svovelsyre med kromsyre (H2Cr4) til oksydasjon av de primære alkoholer (R-OH) til karboksylsyrer (R-COOH eller RCO2H).
Dens oksidasjonskraft er sterk nok til å oksidere de primære eller sekundære alkylgruppene av de aromatiske forbindelser "karboksylering" dem; det vil si ved å transformere sidekjeden R (for eksempel en CH3) til en COOH-gruppe.
Historiske bruksområder
Det var en del av pulveret som ble brukt som et blits i fotografering eller for å starte termitreaksjonen.
Det ble brukt i andre verdenskrig til å camouflere hvite hester om dagen. For dette brukte de mangandioxid (MnO 2 ), som er brun i fargen; På denne måten gikk de ubemerket.
Hvordan er det gjort?
Pyrolusit mineral inneholder mangandioxid (MnO 2 ) og kaliumkarbonat (CaCO 3 ).
I 1659 smelte kjemikeren Johann R. Glauber mineralet og løst det i vann og observerte utseendet av en grønn fargelegging i løsningen, som senere endret til fiolett og til slutt til rødt. Denne siste farge korresponderte med genereringen av kaliumpermanganat.
I midten av 1800-tallet så Henry Condy etter et antiseptisk produkt og behandlet først pyrolusittet med NaOH og deretter med KOH, som produserte de såkalte Condy-krystallene. det vil si kaliumpermanganat.
Kaliumpermanganat produseres industrielt fra mangandioxid som er tilstede i mineralpirolusitt. MnO 2 tilstede i mineralet reagerer med kaliumhydroksydet og oppvarmes deretter i nærvær av oksygen.
2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 => 2 K 2 MnO 4 + 2 H20
Kaliummanganat (K 2 MnO 4 ) omdannes til kaliumpermanganat ved elektrolytisk oksidasjon i et alkalisk medium.
2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O => 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2
I en annen reaksjon for å produsere kaliumpermanganat, blir kaliummanganatet omsatt med CO 2, akselerert disproportioneringsprosessen:
3 K 2 MnO 4 + 2 CO 2 => 2 KMnO 4 + MnO 2 + K 2 CO 3
På grunn av dannelsen av MnO 2 (mangandioxid) er prosessen ugunstig, KOH må genereres fra K 2 CO 3 .
egenskaper
Det er et lilla krystallinsk faststoff som smelter ved 240 ° C, som har en tetthet på 2, 7 g / ml og en molekylvekt på 158 g / mol omtrentlig.
Det er dårlig oppløselig i vann (6, 4 g / 100 ml ved 20 ºC), noe som indikerer at vannmolekyler ikke solvatiserer MnO 4 -ioner, fordi deres tetrahedrale geometrier kan kreve mye vann til dets oppløsning På samme måte kan den også oppløses i metylalkohol, aceton, eddiksyre og pyridin.
nedbrytning
Den dekomponerer ved 240 ° C, frigjør oksygen:
2KMnO4 => K2MnO4 + MnO2 + 02
Det kan gjennomgå nedbrytning ved påvirkning av alkohol og andre organiske løsningsmidler, samt ved påvirkning av sterke syrer og reduksjonsmidler.
Oksiderende kraft
I dette saltet viser mangan sin høyeste oksidasjonstilstand (+7), eller hva som er den samme, til den maksimale mengden elektroner som kan gå tapt på ionisk måte. I sin tur er den elektroniske konfigurasjonen av mangan 3 d 54 s 2; Derfor, i kaliumpermanganatet er hele valensskallet av manganatomet "tomt".
Så manganatomet har en naturlig tendens til å få elektroner; det vil si å bli redusert til andre oksidasjonstilstander i alkaliske eller sure medier. Dette er forklaringen på hvorfor KMnO 4 er et kraftig oksidasjonsmiddel.
