KALIUMPERMANGANAT (KMNO4): STRUKTUR, EGENSKABER - KEMI - 2025

Den kaliumpermanganat (KMnO ₄₎ er en uorganisk forbindelse bestående af mangan - metal sidegruppe 7 (VIIB) -, oxygen og kalium. Det er et dyb lilla glasagtig fast stof. Dens vandige opløsninger er også mørkelilla; disse opløsninger bliver mindre violette, da de fortyndes i større mængder vand.

KMnO ₄ begynder derefter at gennemgå reduktioner (få elektroner) i en række farver i følgende rækkefølge: lilla> blå> grøn> gul> farveløs (med brunt bundfald af MnO ₂). Denne reaktion demonstrerer en vigtig egenskab ved kaliumpermanganat: det er et meget stærkt oxidationsmiddel.

Formel

Dens kemiske formel er KMnO ₄; for hver K ⁺ -kation er der en MnO _4- anion ^{- der} interagerer med dette

Kemisk struktur

Den øvre billedet repræsenterer den krystallinske struktur af KMnO ₄, som er af den orthorhombiske type. De lilla kugler svarer til K ⁺ -kationerne, mens tetrahedronen dannet af de fire røde kugler og den blålige sfære svarer til MnO ₄ ^- anionen.

Hvorfor har anionen en tetrahedral geometri? Din Lewis-struktur besvarer dette spørgsmål. De stiplede linier betyder, at dobbeltbindingerne er i resonans mellem Mn og O. For at vedtage denne struktur, skal metalcenteret have en sp ³ hybridisering.

Da mangan mangler ikke-delte elektronpar, trækkes Mn-O-bindingerne ikke ind i det samme plan. Ligeledes fordeles den negative ladning blandt de fire oxygenatomer, idet den er ansvarlig for orienteringen af ​​K ⁺ -kationerne inden for de krystallinske arrangementer.

Applikationer

Medicin og veterinær

På grund af dets bakteriedræbende virkning bruges det i adskillige sygdomme og tilstande, der forårsager hudlæsioner, såsom: svampe fodinfektioner, impetigo, overfladiske sår, dermatitis og tropiske mavesår.

På grund af dets skadelige virkning skal kaliumpermanganat anvendes i lave koncentrationer (1: 10.000), hvilket begrænser effektiviteten af ​​dets virkning.

Det bruges også til behandling af fiskeparasitter i akvarier, der forårsager gileinfektioner og hudsår.

Vandbehandling

Det er en kemisk regenerant, der bruges til at fjerne jern, magnesium og hydrogensulfid (med en ubehagelig lugt) fra vandet og kan bruges til at rense spildevand.

Jern og magnesium udfældes som deres vanduopløselige oxider. Derudover hjælper det med at fjerne rust, der findes i rørene.

Konservering af frugter

Kaliumpermanganat fjerner ethylen dannet i bananer under opbevaring ved oxidation, hvilket tillader det at forblive umodent i mere end 4 uger, selv ved stuetemperatur.

I Afrika bruger de det til at blødgøre grøntsager for at neutralisere og eliminere alle tilstedeværende bakteriemidler.

Handling i brand

Kaliumpermanganat bruges til at begrænse spredningen af ​​brande. Baseret på permanganats evne til at starte ild bruges det til at skabe brandmandskab i skovbrande.

Redox titrant

I analytisk kemi anvendes dens standardiserede vandige opløsninger som en oxiderende titrant i redoxbestemmelser.

Reagens ved organisk syntese

Det tjener til at konvertere alkener til dioler; to OH-grupper sættes til C = C-dobbeltbindingen. Følgende kemiske ligning:

Ligeledes i svovlsyreopløsning med chromsyre (H ₂ CrO ₄) den anvendes til oxidation af primære alkoholer (R-OH) til carboxylsyrer (R-COOH eller RCO ₂ H).

Dens oxiderende kraft er stærk nok til at oxidere de primære eller sekundære alkylgrupper af aromatiske forbindelser og "karboxylere" dem; det er, at omdanne R sidekæde (for eksempel en CH ₃) til en COOH-gruppe.

Historiske anvendelser

Det var en del af pulverne, der blev brugt som flash i fotografering eller til at indlede termitreaktionen.

Det blev brugt i anden verdenskrig til camouflage af hvide heste i løbet af dagen. Til dette brugte de mangandioxid (MnO ₂), som er brun i farve; på denne måde gik de ubemærket hen.

Hvordan gøres det?

Mineralpyrolusitten indeholder mangandioxid (MnO ₂) og kaliumcarbonat (CaCO ₃).

I 1659 smeltede kemikeren Johann R. Glauber mineralet og opløste det i vand under iagttagelse af udseendet af en grøn farve i opløsningen, der senere skiftede til violet og til sidst til rød. Denne sidste farve svarede til frembringelsen af ​​kaliumpermanganat.

I midten af ​​det nittende århundrede ledte Henry Condy efter et antiseptisk produkt og behandlede oprindeligt pyrolusit med NaOH og senere med KOH, hvilket producerede de såkaldte Condy-krystaller; det vil sige kaliumpermanganat.

Kaliumpermanganat produceres industrielt ud fra mangandioxid, der er til stede i mineralpyrolusit. Den MnO ₂ til stede i de mineralske reagerer med kaliumhydroxid og opvarmes derefter i nærvær af oxygen.

2 MnO ₂ + 4 KOH + O ₂ => 2 K ₂ MnO ₄ + ₂ H20

Kaliummanganat (K ₂ MnO ₄) omdannes til kaliumpermanganat ved elektrolytisk oxidation i et alkalisk medium.

2 K ₂ MnO ₄ + 2 H ₂ O => 2 KMnO ₄ + 2 KOH + H ₂

I en anden reaktion til fremstilling af kaliumpermanganat omsættes kaliummanganat med CO ₂, hvilket accelererer disproportionsprocessen:

3 K ₂ MnO ₄ + 2 CO ₂ => 2 KMnO ₄ + MnO ₂ + K ₂ CO ₃

På grund af frembringelsen af ​​MnO ₂ (mangandioxid) er processen ugunstig ved at skulle generere KOH fra K ₂ CO ₃.

Ejendomme

Det er et lilla krystallinsk fast stof, der smelter ved 240 ° C, som har en densitet på 2,7 g / ml og en molekylvægt på ca. 158 g / mol.

Det er dårligt opløseligt i vand (6,4 g / 100 ml ved 20 ºC), hvilket indikerer, at vandmolekylerne ikke opløser MnO ₄ ^- ioner i vid udstrækning, fordi deres tetrahedrale geometrier måske kræver meget vand for at dens opløsning. Tilsvarende kan det også opløses i methylalkohol, acetone, eddikesyre og pyridin.

nedbrydning

Det nedbrydes ved 240 ºC og frigiver ilt:

2KMnO ₄ => K ₂ MnO ₄ + MnO ₂ + O ₂

Det kan gennemgå dekomponering ved virkning af alkohol og andre organiske opløsningsmidler samt ved virkning af stærke syrer og reduktionsmidler.

Oxiderende kraft

I dette salt udviser mangan den højeste oxidationstilstand (+7) eller hvad der er lig med det maksimale antal elektroner, som det kan tabe ionisk. Til gengæld er elektronkonfigurationen af ​​mangan 3 d ⁵ 4 s ²; derfor i kaliumpermanganat er hele valensskallen i manganatomet "tom".

Så manganatomet har den naturlige tendens til at få elektroner; det vil sige at reduceres til andre oxidationstilstande i alkaliske eller sure medier. Dette er forklaringen på, at KMnO ₄ er et kraftfuldt oxidationsmiddel.

Referencer

1. Wikipedia. (2018). Kaliumpermanganat. Hentet den 13. april 2018 fra: en.wikipedia.org
2. F. Albert Cotton og Geoffrey Wilkinson, FRS. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Redaktionel Limusa, México, 2. udgave, side 437-452.
3. Robin Wasserman. (14. august 2017). Medicinske anvendelser til kaliumpermanganat. Hentet den 13. april 2018 fra: livestrong.com
4. Clark D. (30. september 2014). De 3 ultimative anvendelser af kaliumpermanganat. Hentet den 13. april 2018 fra: technology.org
5. James H. Pohl, Ali Ansary, Irey RK (1988). Modular Thermodynamics, Vol. 5, Evaluering af ændringer i egenskaber. Ediciones Ciencia y Técnica, SA México, Redaktionel Limusa, side 273-280.
6. JM Medialdea, C. Arnáiz og E. Díaz. Kaliumpermanganat: en kraftfuld og alsidig oxidant. Institut for Kemisk og Miljøteknik. Universitetsskolen i Sevilla.
7. Hasan Zulic. (27. oktober 2009). Biologisk spildevandsrensning.. Hentet den 13. april 2018 fra: es.wikipedia.org
8. Adam Rędzikowski. (12. marts 2015). Simpelt kaliumpermanganat.. Hentet den 13. april 2018 fra: commons.wikimedia.org