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

Den kaliumpermanganat (KMnO ₄₎ är en oorganisk förening som består av mangan - metallövergångsgrupp 7 (VIIB) -, syre och kalium. Det är ett djup purpurfärgat glashaltigt fast ämne. Dess vattenhaltiga lösningar är också mörklila; dessa lösningar blir mindre violetta eftersom de späds ut 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 fällning av MnO ₂ ). Denna reaktion visar en viktig egenskap hos kaliumpermanganat: det är ett mycket starkt oxidationsmedel.

Formel

Dess kemiska formel är KMnO ₄ ; det vill säga för varje K ⁺ -kation finns det en MnO _4- anjon ^{- som} interagerar med detta

Kemisk struktur

Den övre bilden representerar den kristallina strukturen hos KMnO ₄ , som är av den ortorombiska typen. De lila sfärerna motsvarar K ⁺ -kationerna , medan tetrahedronen som bildas av de fyra röda sfärerna och den blåaktiga sfären motsvarar MnO ₄ ^- anjonen .

Varför har anjonen en tetraedrisk geometri? Din Lewis-struktur svarar på den här frågan. De prickade linjerna betyder att dubbelbindningarna resonerar mellan Mn och O. För att anta denna struktur måste metallcentret ha en sp ^3- hybridisering .

Eftersom mangan saknar odelade elektronerpar skjuts inte Mn-O-bindningarna in i samma plan. Likaså fördelas den negativa laddningen mellan de fyra syreatomerna, varvid den är ansvarig för orienteringen av K ⁺ -katjonerna i de kristallina arrangemangen.

tillämpningar

Medicin och veterinär

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

På grund av dess skadliga verkan bör kaliumpermanganat användas i låga koncentrationer (1: 10 000), vilket begränsar effekten av dess verkan.

Det används också för att behandla fiskparasiter i akvarier som orsakar gälleinfektioner och hudsår.

Vattenbehandling

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

Järn och magnesium fälls ut som deras vattenolösliga oxider. Dessutom hjälper det att ta bort rost som finns i rören.

Bevarande av frukt

Kaliumpermanganat tar bort eten som alstras i bananer under lagring genom oxidation, vilket gör att den förblir omogen i mer än fyra veckor, även vid rumstemperatur.

I Afrika använder de det för att blötlägga grönsaker för att neutralisera och eliminera alla bakterieämnen som finns närvarande.

Åtgärd i brand

Kaliumpermanganat används för att begränsa spridningen av bränder. Baserat på förmågan hos permanganat att starta eld, används det för att skapa brandbekämpning i skogsbränder.

Redox titrant

I analytisk kemi används dess standardiserade vattenhaltiga lösningar som en oxiderande titrant vid redoxbestämningar.

Reagens i organisk syntes

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

Likaledes, i lösning av svavelsyra med kromsyra (H ₂ CrO ₄ ) det används för oxidation av primära alkoholer (R-OH) till karboxylsyror (R-COOH eller RCO ₂ H).

Dess oxiderande kraft är tillräckligt stark för att oxidera de primära eller sekundära alkylgrupperna av aromatiska föreningar, "karboxylerar" dem; dvs omvandla sidokedjan R (t ex en CH ₃ ) till en COOH-grupp.

Historiska användningar

Det var en del av pulvren som användes som en blixt i fotografering eller för att initiera termitreaktionen.

Det användes under andra världskriget för kamouflage av vita hästar under dagen. För detta använde de mangandioxid (MnO ₂ ), som har brun färg; på detta sätt gick de obemärkt.

Hur görs det?

Mineralen pyrolusit 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 färg i lösningen, som senare ändrades till violet och slutligen till röd. Denna sista färg motsvarade generationen kaliumpermanganat.

I mitten av 1800-talet letade Henry Condy efter en antiseptisk produkt och behandlade initialt pyrolusit med NaOH och senare med KOH, vilket producerade de så kallade Condy-kristallerna; det vill säga kaliumpermanganat.

Kaliumpermanganat produceras industriellt från mangandioxid närvarande i mineralen pyrolusit. MnO ₂ närvarande i de mineral reagerar med kaliumhydroxid och upphettas därefter i närvaro av syre.

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

Kaliummanganat (K ₂ MnO ₄ ) omvandlas till kaliumpermanganat genom elektrolytisk oxidation i ett alkaliskt medium.

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

I en annan reaktion för att producera kaliumpermanganat reageras kaliummanganat med CO ₂ , vilket accelererar disproportioneringsprocessen:

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

På grund av alstringen av MnO ₂ (mangandioxid) processen är ogynnsam, med att generera KOH från K ₂ CO ₃ .

Egenskaper

Det är ett lila kristallint fast ämne som smälter vid 240 ºC, som har en densitet på 2,7 g / ml och en molekylvikt av cirka 158 g / mol.

Den är dåligt löslig i vatten (6,4 g / 100 ml vid 20 ºC), vilket indikerar att vattenmolekyler inte i hög grad löser MnO ₄ ^- joner , eftersom kanske deras tetraedriska geometrier kräver mycket vatten för att dess upplösning. På liknande sätt kan den också lösas i metylalkohol, aceton, ättiksyra och pyridin.

Sönderfall

Den sönderdelas vid 240 ºC och frigör syre:

2KMnO ₄ => K ₂ MnO ₄ + MnO ₂ + O ₂

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

Oxiderande kraft

I detta salt uppvisar mangan sitt högsta oxidationstillstånd (+7), eller vad som är lika, till det maximala antalet elektroner som det kan förlora joniskt. I sin tur är elektronkonfigurationen för mangan 3 d ⁵ 4 s ² ; därför i kaliumpermanganat är hela valensskalet på manganatomen "tomt".

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

referenser

1. Wikipedia. (2018). Kaliumpermanganat. Hämtad den 13 april 2018 från: en.wikipedia.org
2. F. Albert Cotton och Geoffrey Wilkinson, FRS. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Redaktion Limusa, México, 2: a upplagan, sidorna 437-452.
3. Robin Wasserman. (14 augusti 2017). Medicinska användningar för kaliumpermanganat. Hämtad den 13 april 2018 från: livestrong.com
4. Clark D. (30 september 2014). De tre ultimata användningarna av kaliumpermanganat. Hämtad den 13 april 2018 från: technology.org
5. James H. Pohl, Ali Ansary, Irey RK (1988). Modular Thermodynamics, Vol. 5, Utvärdering av förändringar i egenskaper. Ediciones Ciencia y Técnica, SA México, Redaktion Limusa, sidorna 273-280.
6. JM Medialdea, C. Arnáiz och E. Díaz. Kaliumpermanganat: en kraftfull och mångsidig oxidant. Institutionen för kemikalie- och miljöteknik. University School of Seville.
7. Hasan Zulic. (27 oktober 2009). Biologisk avloppsvattenbehandling. . Hämtad den 13 april 2018 från: es.wikipedia.org
8. Adam Rędzikowski. (12 mars 2015). Enkelt kaliumpermanganat. . Hämtad den 13 april 2018 från: commons.wikimedia.org