Kaliumpermanganat (KMnO4): Struktur, Egenskaper

Kaliumpermanganat (KMnO4 ) är en oorganisk förening bildad av mangan-övergångsmetallgrupp 7 (VIIB), syre och kalium. Det är ett mörkt lila glasögonat fastämne. Deras vattenhaltiga lösningar är också mörka lila; Dessa lösningar blir mindre violetta eftersom de späds i större mängder vatten.

KMnO 4 börjar sedan genomgå reduktioner (få elektroner) i en följd av färger i följande ordning: lila> blå> grön> gul> färglös (med brun nederbörd av MnO 2 ). Denna reaktion visar en viktig egenskap hos kaliumpermanganat: det är ett mycket starkt oxidationsmedel.

formeln

Dess kemiska formel är KMnO 4 ; det vill säga för varje K + -kation finns en MnO 4- anjon - interagerar med detta

Kemisk struktur

Den övre bilden visar kristallstrukturen för KMnO 4, som är ortorombisk. De lila sfärerna motsvarar K + -katjonerna, medan tetrahedronen som bildas av de fyra röda sfärerna och den blå sfären motsvarar MnO4-anjonen.

Varför har anjonen en tetrahedral geometri? Din Lewis-struktur svarar på denna fråga. De streckade linjerna betyder att dubbelbindningarna resonanserar mellan Mn och O. För att kunna anta denna struktur måste metallcentret ha en sp 3-hybridisering.

Eftersom mangan saknar elektronpar utan att delas, trycks inte Mn-O-bindningarna till samma plan. På samma sätt fördelas den negativa laddningen mellan de fyra syreatomerna, som är ansvarig för orienteringen av K + -katjonerna i kristallanordningarna.

tillämpningar

Medicin och veterinär

På grund av dess bakteriedödande verkan används den i många sjukdomar och tillstånd som orsakar hudskador, såsom infektioner i fötterna med svampar, impetigo, ytliga sår, dermatit och tropiska sår.

På grund av dess skadliga verkan bör kaliumpermanganat användas i låga koncentrationer (1: 10000), vilket begränsar effektiviteten av dess verkan.

Det används också vid behandling av fiskparasiter i akvarier som orsakar gillinfektioner och hudsår.

Vattenbehandling

Det är en kemisk regenerator som används för att avlägsna järn, magnesium och vätesulfid (från en obehaglig lukt) från vatten och kan användas för att rena avloppsvatten.

Järn- och magnesiumfällning i form av olösliga oxider i vatten. Dessutom bidrar det till att ta bort rosten som finns i rören.

Bevarande av frukt

Kaliumpermanganatet avlägsnas genom oxidation av den etylen som genereras i banan under lagring, vilket gör att den kan förbli i mer än 4 veckor utan modning, även vid rumstemperatur.

I Afrika använder de den för att suga grönsaker, för att neutralisera och eliminera eventuella närvarande bakterier.

Åtgärder vid brand

Kaliumpermanganat används för att begränsa spridningen av bränder. Baserat på permanganats förmåga att starta elden, är det vanligt att skapa brandbrott i skogsbränder.

Redox titulant

I analytisk kemi används deras standardiserade vattenhaltiga lösningar som en oxidanttitrant i redoxbestämmelser.

Reagens i organisk syntes

Det tjänar till att omvandla alkener till dioler; det vill säga två OH-grupper läggs till dubbelbindningen C = C. Följande kemiska ekvation:

På samma sätt används i lösning av svavelsyra med kromsyra (H2CrO4) för oxidationen av de primära alkoholerna (R-OH) till karboxylsyror (R-COOH eller RCO2H).

Dess oxiderande kraft är tillräckligt stark för att oxidera de primära eller sekundära alkylgrupperna av de aromatiska föreningarna "karboxylerande" dem; det vill säga genom att transformera sidokedjan R (t ex en CH3) till en COOH-grupp.

Historiska användningsområden

Det var en del av det pulver som användes som en blixt i fotografering eller för att starta termitreaktionen.

Det användes under andra världskriget för att kamouflera vita hästar under dagen. Därför använde de mangandioxid (MnO 2 ), som är brunfärgad; På så sätt gick de obemärkt.

Hur är det gjort?

Pyrolusit mineral innehåller mangandioxid (MnO 2 ) och kaliumkarbonat (CaCO 3 ).

År 1659 smälte kemisten Johann R. Glauber mineralet och löst det i vatten och observerade utseendet på en grön färgning i lösningen som senare ändras till violett och till slut till röd. Denna sista färg motsvarade genereringen av kaliumpermanganat.

I mitten av artonhundratalet letade Henry Condy efter en antiseptisk produkt och behandlade initialt pyrolusiten med NaOH och därefter med KOH, vilket producerade de så kallade Condy-kristallerna. det vill säga kaliumpermanganat.

Kaliumpermanganat produceras industriellt från mangandioxid närvarande i mineralpirolusiten. Den närvarande MnO 2 i mineralen reagerar med kaliumhydroxiden och upphettas därefter i närvaro av syre.

2 MnO2 + 4 KOH + O2 => 2 K2 MnO4 + 2 H20

Kaliummanganat (K2 MnO4) omvandlas till kaliumpermanganat genom elektrolytisk oxidation i en alkalisk medium.

2 K2 MnO4 + 2 H20 => 2 KMnO4 + 2 KOH + H2

I en annan reaktion för att producera kaliumpermanganat omsätts kaliummanganatet med CO 2 och accelererar disproportioneringsprocessen:

3 K2 MnO4 + 2C02 => 2 KMnO4 + MnO2 + K2C03

På grund av genereringen av MnO 2 (mangandioxid) är förfarandet ogynnsamt, KOH måste genereras från K2CO3.

egenskaper

Det är ett lila kristallint fastämne som smälter vid 240 ° C, vilket har en densitet av 2, 7 g / ml och en molekylvikt av 158 g / mol ungefär.

Det är dåligt lösligt i vatten (6, 4 g / 100 ml vid 20 ºC), vilket indikerar att vattenmolekylerna inte solvatiserar MnO 4- joner, eftersom deras tetraedriska geometrier kan kräva mycket vatten till dess upplösning På samma sätt kan den också lösas upp i metylalkohol, aceton, ättiksyra och pyridin.

sönderdelning

Den sönderdelas vid 240 ° C och frigör syre:

2KMnO4 => K2MnO4 + MnO2 + 02

Det kan genomgå sönderdelning genom alkohol och andra organiska lösningsmedel, liksom genom verkan av starka syror och reduktionsmedel.

Oxiderande kraft

I detta salt uppvisar mangan sitt högsta oxidationstillstånd (+7), eller detsamma, till den maximala mängd elektroner som kan förloras på jonisk sätt. I sin tur är den elektroniska konfigurationen av mangan 3 d 54 s 2; Därför är i hela kalciumpermanganatet hela valensskalet av manganatomen "tomt".

Så manganatomen har en naturlig tendens att få elektroner; det vill säga att reduceras till andra oxidationstillstånd i alkaliska eller sura medier. Detta är förklaringen till varför KMnO 4 är ett kraftfullt oxidationsmedel.