KĀLIJA PERMANGANĀTS (KMNO4): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS - ĶĪMIJA - 2025

Kālija permanganāts (KMnO ₄₎ ir neorganisks savienojums, kas sastāv no mangāna - metāla pārejas grupas 7 (VIIB) -, skābekļa un kālija. Tā ir dziļi violeta stiklveida cieta viela. Tā ūdens šķīdumi ir arī tumši purpursarkani; šie šķīdumi kļūst mazāk violeti, jo tos atšķaida lielākā ūdens daudzumā.

Pēc tam KMnO ₄ sāk samazināties (iegūt elektronus) krāsu secībā šādā secībā: purpursarkani> zili> zaļi> dzelteni> bezkrāsaini (ar brūnām MnO ₂ nogulsnēm ). Šī reakcija parāda svarīgu kālija permanganāta īpašību: tas ir ļoti spēcīgs oksidētājs.

Formula

Tās ķīmiskā formula ir KMnO ₄ ; tas ir, katram K ⁺ katjonam ir MnO ₄ anjons ^- mijiedarbojas ar to

Ķīmiskā struktūra

Augšējais attēls attēlo ortorhombiskā tipa KMnO ₄ kristālisko struktūru . Purpursarkanās sfēras atbilst K ⁺ katjoniem , bet tetraedrs, ko veido četras sarkanās sfēras, un zilganā sfēra - MnO ₄ ^- anjonam .

Kāpēc anjonam ir tetraedriskā ģeometrija? Jūsu Lūisa struktūra atbild uz šo jautājumu. Punktotās līnijas nozīmē, ka divkāršās saites rezonē starp Mn un O. Lai pieņemtu šo struktūru, metāla centram jābūt ar sp ³ hibridizāciju .

Tā kā mangānam trūkst nedalītu elektronu pāru, Mn-O saites netiek iestumtas vienā plaknē. Tāpat negatīvais lādiņš tiek sadalīts starp četriem skābekļa atomiem, kas ir atbildīgs par K ⁺ katjonu orientāciju kristāliskajā izkārtojumā.

Lietojumprogrammas

Medicīna un veterinārija

Sakarā ar baktericīdo darbību tas tiek izmantots daudzās slimībās un apstākļos, kas izraisa ādas bojājumus, piemēram: sēnīšu pēdu infekcijas, impetigo, virspusējas brūces, dermatīts un tropiskās čūlas.

Tā kālija permanganāts ir kaitīgas iedarbības dēļ, tas jālieto nelielā koncentrācijā (1: 10 000), kas ierobežo tā darbības efektivitāti.

To lieto arī zivju parazītu ārstēšanai akvārijos, kas izraisa žaunu infekcijas un ādas čūlas.

Ūdens attīrīšana

Tas ir ķīmisks reģenerētājs, ko izmanto dzelzs, magnija un sērūdeņraža (ar nepatīkamu smaku) noņemšanai no ūdens, un to var izmantot notekūdeņu attīrīšanai.

Dzelzs un magnijs izgulsnējas kā ūdenī nešķīstoši oksīdi. Turklāt tas palīdz noņemt rūsu, kas atrodas caurulēs.

Augļu konservēšana

Kālija permanganāts oksidācijas ceļā noņem etilēnu, kas banānos tiek veidots uzglabāšanas laikā, ļaujot tam palikt istabas temperatūrā ilgāk nekā 4 nedēļas.

Āfrikā viņi to izmanto dārzeņu mērcēšanai, lai neitralizētu un likvidētu visus baktēriju ierosinātājus.

Darbība uz uguns

Kālija permanganātu izmanto, lai ierobežotu ugunsgrēku izplatību. Balstoties uz permanganāta spēju izraisīt ugunsgrēku, to izmanto, lai izveidotu ugunsdzēsības darbus meža ugunsgrēkos.

Redoksa titrants

Analītiskajā ķīmijā tā standartizētos ūdens šķīdumus redox noteikšanā izmanto kā oksidējošu titrantu.

Reaģents organiskajā sintēzē

Tas kalpo, lai pārvērstu alēnus diolos; tas ir, C = C divkāršajai saitei pievieno divas OH grupas. Šāds ķīmiskais vienādojums:

Līdzīgi, sērskābes šķīdumā ar hromskābe (H ₂ Cro ₄ ) tā tiek izmantota, lai oksidēšanas primāro spirtu (R-OH) līdz karbonskābēm (R-COOH vai RCO ₂ H).

Tā oksidēšanas spēks ir pietiekami spēcīgs, lai oksidētu aromātisko savienojumu primārās vai sekundārās alkilgrupas, "karboksilējot" tās; tas ir, pārveidojot R sānu ķēde (piemēram, CH ₃ ) uz COOH grupu.

Vēsturiski lietojumi

Tā bija daļa no pulveriem, ko fotografēšanā izmantoja kā zibspuldzi vai lai izraisītu termīta reakciju.

Otrajā pasaules karā to izmantoja balto zirgu maskēšanai dienas laikā. Šim nolūkam viņi izmantoja mangāna dioksīdu (MnO ₂ ), kas ir brūnā krāsā; šādā veidā viņi palika nepamanīti.

Kā tas tiek darīts?

Minerālais pirolusīts satur mangāna dioksīdu (MnO ₂ ) un kālija karbonātu (CaCO ₃ ).

1659. gadā ķīmiķis Johans R. Guberers izkausēja minerālu un izšķīdināja to ūdenī, novērojot zaļas krāsas parādīšanos šķīdumā, kas vēlāk mainījās uz violetu un visbeidzot sarkanu. Šī pēdējā krāsa atbilda kālija permanganāta paaudzei.

Deviņpadsmitā gadsimta vidū Henrijs Kondijs meklēja antiseptisku produktu un sākotnēji apstrādāja pirolusītu ar NaOH un vēlāk ar KOH, iegūstot tā sauktos Kondija kristālus; tas ir, kālija permanganāts.

Kālija permanganātu rūpnieciski ražo no mangāna dioksīda, kas atrodas minerālajā pirolusītā. MNO ₂ klāt minerālu reaģē ar kālija hidroksīda un pēc tam karsē skābekļa klātbūtnē.

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

Kālija mangānu (K ₂ MnO ₄ ) pārvērš par kālija permanganātu, elektrolītiski oksidējot sārmainā vidē.

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

Citā kālija permanganāta iegūšanas reakcijā kālija manganātu reaģē ar CO ₂ , paātrinot disproporcijas procesu:

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

MnO ₂ (mangāna dioksīda) veidošanās dēļ process ir nelabvēlīgs, jo no K ₂ CO ₃ jāražo KOH .

Īpašības

Tā ir violeta kristāliska cieta viela, kas kūst pie 240 ºC un kuras blīvums ir 2,7 g / ml, un molekulmasa ir aptuveni 158 g / mol.

Tas slikti šķīst ūdenī (6,4 g / 100 ml 20 ° C temperatūrā), kas norāda, ka ūdens molekulas lielā mērā neizšķīst MnO ₄ ^- jonus , jo, iespējams, to tetraedriskajai ģeometrijai ir nepieciešams daudz ūdens, lai tā izšķīšana. Līdzīgi to var arī izšķīdināt metilspirtā, acetonā, etiķskābē un piridīnā.

Sadalīšanās

Tas sadalās pie 240 ºC, atbrīvojot skābekli:

2KMnO ₄ => K ₂ MnO ₄ + MnO ₂ + O ₂

Tas var sadalīties, rīkojoties ar spirtu un citiem organiskiem šķīdinātājiem, kā arī ar spēcīgu skābju un reducējošu līdzekļu iedarbību.

Oksidējošā jauda

Šajā sālī mangāns uzrāda visaugstāko oksidācijas stāvokli (+7) vai to, kas ir vienāds ar maksimālo elektronu skaitu, ko tas var joniski zaudēt. Savukārt mangāna elektronu konfigurācija ir 3 d ⁵ 4 s ² ; tāpēc kālija permanganātā viss mangāna atoma valences apvalks ir "tukšs".

Tātad mangāna atomam ir dabiska tendence iegūt elektronus; tas ir, reducējams līdz citiem oksidācijas stāvokļiem sārmainā vai skābā vidē. Tas ir izskaidrojums, kāpēc KMnO ₄ ir spēcīgs oksidētājs.

Atsauces

1. Wikipedia. (2018). Kālija permanganāts. Saņemts 2018. gada 13. aprīlī no: en.wikipedia.org
2. F. Alberts Kokvilna un Džefrijs Vilkinsons, FRS. (1980). Uzlabotā neorganiskā ķīmija. Redakcija Limusa, Meksika, 2. izdevums, 437. – 452. Lpp.
3. Robins Vaizermans. (2017. gada 14. augusts). Medicīniski lietojumi kālija permanganāta lietošanai. Iegūts 2018. gada 13. aprīlī no vietnes livestrong.com
4. Klarks D. (2014. gada 30. septembris). 3 galvenie kālija permanganāta lietojumi. Saņemts 2018. gada 13. aprīlī no vietnes: technology.org
5. Džeimss H. Pohls, Ali Ansary, Irija RK (1988). Modulārā termodinamika, Sēj. 5, Īpašību izmaiņu novērtējums. Ediciones Ciencia y Técnica, SA México, Limasa redakcija, 273.-280. Lpp.
6. JM Medialdea, C. Arnáiz un E. Díaz. Kālija permanganāts: spēcīgs un universāls oksidētājs. Ķīmiskās un vides inženierijas katedra. Seviljas Universitātes skola.
7. Hasans Zulics. (2009. gada 27. oktobris). Bioloģisko notekūdeņu attīrīšana. . Saņemts 2018. gada 13. aprīlī no: es.wikipedia.org
8. Adam Rędzikowski. (2015. gada 12. marts). Vienkāršs kālija permanganāts. . Saņemts 2018. gada 13. aprīlī no vietnes: commons.wikimedia.org