Potasiu permanganat (KMnO4): Structură, proprietăți

Permanganatul de potasiu (KMnO 4) este un compus anorganic format din mangan - grup de metale tranziționale 7 (VIIB) -, oxigen și potasiu. Este un solid închis și violet. Soluțiile lor apoase sunt de asemenea purpuriu închis; Aceste soluții devin mai puțin violete, deoarece sunt diluate în cantități mai mari de apă.

Apoi, KMnO 4 începe să suporte reduceri (cântări electroni) într-o succesiune de culori în următoarea ordine: violet> albastru> verde> galben> incolor (cu precipitat maro de MnO 2 ). Această reacție demonstrează o proprietate importantă a permanganatului de potasiu: este un agent oxidant foarte puternic.

formulă

Formula sa chimică este KMnO 4 ; adică pentru fiecare cation de K + există un anion MnO4 - care interacționează cu acesta

Structura chimică

Imaginea superioară prezintă structura cristalină a KMnO 4, care este ortorombic. Sferele purpurii corespund cationilor K +, în timp ce tetraedrul format din cele patru sfere roșii și sfera albastră corespund anionului MnO4.

De ce anionul are o geometrie tetraedrică? Structura dvs. Lewis răspunde la această întrebare. Liniile punctate înseamnă că dublele legături rezonează între Mn și O. Pentru a putea adopta această structură, centrul metalic trebuie să aibă o hibridizare sp3 .

Deoarece manganul nu are perechi de electroni fără a fi împărțit, legăturile Mn-O nu sunt împinse în același plan. De asemenea, sarcina negativă este distribuită între cei patru atomi de oxigen, fiind responsabilă de orientarea cationilor K + în aranjamentele de cristal.

aplicații

Medicină și veterinară

Datorită acțiunii sale bactericide, se utilizează în numeroase boli și condiții care produc leziuni cutanate, cum ar fi: infecții ale picioarelor cu ciuperci, impetigo, răni superficiale, dermatită și ulcere tropicale.

Datorită acțiunii sale dăunătoare, permanganatul de potasiu trebuie utilizat în concentrații scăzute (1: 10000), ceea ce limitează eficacitatea acțiunii sale.

Se utilizează, de asemenea, în tratamentul paraziților de pește din acvarii care produc infecții de ghimbir și ulcerații pielii.

Tratarea apei

Este un regenerator chimic folosit pentru a îndepărta apa, de fier, magneziu și hidrogen sulfurat (de la un miros neplăcut) și poate fi folosit pentru a purifica apele reziduale.

Precipitatul de fier și magneziu sub formă de oxizi insolubili în apă. În plus, ajută la îndepărtarea ruginei prezente în țevi.

Conservarea fructelor

Permanganatul de potasiu îndepărtează prin oxidare etilenă generată în banană în timpul depozitării, permițându-i să rămână mai mult de 4 săptămâni fără maturare, chiar la temperatura camerei.

În Africa o folosesc pentru a înmuia legumele, pentru a neutraliza și a elimina orice agent bacterian prezent.

Acțiune în caz de incendiu

Permanganatul de potasiu este folosit pentru a limita răspândirea incendiilor. Bazat pe capacitatea permanganatului de a declanșa focul, acesta este folosit pentru a crea pauze de incendiu în cazul incendiilor forestiere.

Redox titrant

În chimia analitică, soluțiile lor apoase standardizate sunt utilizate ca titrant oxidant în determinările redox.

Reactiv în sinteza organică

Servește la transformarea alchenelor în dioli; adică, două grupe OH sunt adăugate la dubla legătură C = C. Următoarea ecuație chimică:

De asemenea, în soluția acidului sulfuric cu acid cromic (H 2 CrO 4 ) se utilizează pentru oxidarea alcoolilor primari (R-OH) la acizii carboxilici (R-COOH sau RCO2H).

Puterea sa de oxidare este suficient de puternică pentru a oxida grupările alchilice primare sau secundare ale compușilor aromatici "carboxilând" ei; adică transformând lanțul lateral R (de exemplu, un CH3) într-un grup COOH.

Utilizări istorice

A fost o parte din pulberea folosita ca un fulger in fotografie sau pentru a incepe reactia termitilor.

A fost folosit în al doilea război mondial pentru a camufla caii albi în timpul zilei. Pentru aceasta au folosit dioxid de mangan (MnO 2 ), care este de culoare maronie; în acest fel au trecut neobservate.

Cum se face?

Mineralul pyrolusit conține dioxid de mangan (MnO 2 ) și carbonat de potasiu (CaCO 3 ).

În anul 1659 chimistul Johann R. Glauber a topit mineralul și l-a dizolvat în apă, observând apariția unei colorări verzi în soluție, care ulterior sa transformat în violet și, în cele din urmă, în roșu. Această ultimă culoare corespunde generării de permanganat de potasiu.

La mijlocul secolului al XIX-lea, Henry Condy căuta un produs antiseptic și tratase inițial pirolusitul cu NaOH și apoi cu KOH, producând așa-numitele cristale Condy; adică, permanganatul de potasiu.

Permanganatul de potasiu este produs industrial din dioxid de mangan prezent în pirolusitul mineral. MnO2 prezent în minerale reacționează cu hidroxidul de potasiu și este apoi încălzit în prezența oxigenului.

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

Manganatul de potasiu (K 2 MnO 4 ) este transformat în permanganat de potasiu prin oxidare electrolitică într-un mediu alcalin.

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

Într-o altă reacție pentru a produce permanganat de potasiu, manganatul de potasiu reacționează cu CO 2, accelerând procesul de disproporționare:

3 K 2 MnO 4 + 2 C02 => 2 KMnO 4 + MnO 2 + K 2 CO 3

Datorită generării de MnO 2 (dioxid de mangan) procesul este nefavorabil, KOH trebuie să fie generat din K 2 CO 3 .

proprietăţi

Este un solid cristalin violet care se topește la 240 ° C, care are o densitate de 2, 7 g / ml și o greutate moleculară de aproximativ 158 g / mol.

Este puțin solubil în apă (6, 4 g / 100 ml la 20 ° C), ceea ce indică faptul că moleculele de apă nu soluiesc ioni de MnO4, datorită faptului că geometria lor tetraedrică poate necesita multă apă pentru a dizolvarea sa În același mod, poate fi, de asemenea, dizolvat în alcool metilic, acetonă, acid acetic și piridină.

descompunere

Se descompune la 240 ° C, eliberând oxigenul:

2KMnO4 => K2 MnO4 + MnO2 + O2

Poate fi supus descompunerii prin acțiunea alcoolului și a altor solvenți organici, precum și prin acțiunea acizilor puternici și a agenților reducători.

Puterea oxidantă

În această sare, manganul prezintă cea mai mare stare de oxidare (+7), sau ceea ce este aceeași, cu cantitatea maximă de electroni care poate fi pierdută într-un mod ionic. La rândul său, configurația electronică a manganului este de 3 d 54 s 2; prin urmare, în permanganatul de potasiu, întreaga coajă de valență a atomului de mangan este "goală".

Deci, atomul de mangan are o tendință naturală de a câștiga electroni; adică să fie redusă la alte stări de oxidare în mediu alcalin sau acid. Aceasta este explicația pentru care KMnO 4 este un agent puternic de oxidare.