Δομή υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4), ιδιότητες



Το υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO4) είναι μια ανόργανη ένωση που σχηματίζεται από ομάδα μετάλλου μεταπτώσεως μαγγανίου 7 (VIIB) -, οξυγόνο και κάλιο. Είναι ένα σκούρο μοβ υαλώδες στερεό. Τα υδατικά διαλύματα τους είναι επίσης σκούρα μοβ. αυτά τα διαλύματα γίνονται λιγότερο βιολετί, καθώς αραιώνονται σε μεγαλύτερες ποσότητες νερού.

Το KMnO4 τότε αρχίζει να υφίσταται μειώσεις (κέρδος ηλεκτρονίων) σε διαδοχικά χρώματα με την ακόλουθη σειρά: μωβ> μπλε> πράσινο> κίτρινο> άχρωμο (με καφέ ίζημα MnO2). Αυτή η αντίδραση καταδεικνύει μια σημαντική ιδιότητα του υπερμαγγανικού καλίου: είναι ένας πολύ ισχυρός παράγοντας οξείδωσης.

Ευρετήριο

  • 1 Φόρμουλα
  • 2 Χημική δομή
  • 3 Χρήσεις
    • 3.1 Ιατρική και κτηνιατρική
    • 3.2 Επεξεργασία νερού
    • 3.3 Διατήρηση των καρπών
    • 3.4 Δράση στη φωτιά
    • 3.5 Titrant Redox
    • 3.6 Αντιδραστήριο σε οργανική σύνθεση
    • 3.7 Ιστορικές χρήσεις
  • 4 Πώς γίνεται;?
  • 5 Ιδιότητες
    • 5.1 Αποσύνθεση
    • 5.2 Οξειδωτική ισχύς
  • 6 Αναφορές 

Φόρμουλα

Η χημική του φόρμουλα είναι KMnO4? δηλαδή, για κάθε Κ+ υπάρχει ένα ανιόν MnO4- αλληλεπιδρώντας με αυτό

Χημική δομή

Η κρυσταλλική δομή του KMnO αναπαρίσταται στην άνω εικόνα4, που είναι ορθορομβικό είδος. Οι μοβ σφαίρες αντιστοιχούν στα κατιόντα+, ενώ το τετράεδρο που σχηματίζεται από τις τέσσερις κόκκινες σφαίρες και η γαλαζοπράσινη σφαίρα αντιστοιχεί στο ανιόν MnO4-.

Γιατί το ανιόν έχει τετραεδρική γεωμετρία; Η δομή του Lewis απαντά σε αυτή την ερώτηση. Οι διακεκομμένες γραμμές σημαίνουν ότι οι διπλοί δεσμοί συντονίζονται μεταξύ του Μη και του Ο. Για να μπορέσει να υιοθετήσει αυτή τη δομή, το μεταλλικό κέντρο πρέπει να έχει υβριδισμό sp3.

Δεδομένου ότι το μαγγάνιο στερείται ζευγών ηλεκτρονίων χωρίς να μοιράζεται, οι δεσμοί Mn-O δεν ωθούνται στο ίδιο επίπεδο. Ομοίως, το αρνητικό φορτίο κατανέμεται μεταξύ των τεσσάρων ατόμων οξυγόνου και είναι υπεύθυνο για τον προσανατολισμό των κατιόντων+ μέσα στις κρυστάλλινες ρυθμίσεις.

Χρησιμοποιεί

Ιατρική και κτηνιατρική

Λόγω της βακτηριοκτόνου δράσης της, χρησιμοποιείται σε πολλές ασθένειες και καταστάσεις που προκαλούν αλλοιώσεις του δέρματος, όπως: μολύνσεις των ποδιών με μύκητες, εμφύσημα, επιφανειακά τραύματα, δερματίτιδα και τροπικά έλκη.

Λόγω της βλαβερής δράσης του, το υπερμαγγανικό κάλιο πρέπει να χρησιμοποιείται σε χαμηλές συγκεντρώσεις (1: 10000), γεγονός που περιορίζει την αποτελεσματικότητα της δράσης του.

Χρησιμοποιείται επίσης για τη θεραπεία παρασιτικών νόσων των ψαριών στα ενυδρεία που προκαλούν λοιμώξεις των βράγχων και των δερματικών ελκών..

Επεξεργασία νερού

Είναι ένας χημικός αναγεννητής που χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση σιδήρου, μαγνησίου και υδρόθειου (από δυσάρεστη οσμή) από το νερό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό των λυμάτων..

Το ίζημα σιδήρου και μαγνησίου υπό μορφή αδιάλυτων οξειδίων σε νερό. Επιπλέον, βοηθά στην απομάκρυνση της σκουριάς που υπάρχει στους σωλήνες.

Διατήρηση των φρούτων

Το υπερμαγγανικό κάλιο απομακρύνει με οξείδωση το αιθυλένιο που παράγεται στην μπανάνα κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, επιτρέποντάς της να παραμείνει για περισσότερο από 4 εβδομάδες χωρίς ωρίμανση, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου.

Στην Αφρική το χρησιμοποιούν για να απολαύσουν τα λαχανικά, προκειμένου να εξουδετερώσουν και να εξαλείψουν κάθε υπάρχοντα βακτηριακό παράγοντα.

Δράση στη φωτιά

Το υπερμαγγανικό κάλιο χρησιμοποιείται για τον περιορισμό της εξάπλωσης πυρκαγιών. Με βάση την ικανότητα του υπερμαγγανικού να ξεκινήσει τη φωτιά, χρησιμοποιείται για τη δημιουργία πυρκαγιών σε δασικές πυρκαγιές.

Αναδόχου τίτλου

Στην αναλυτική χημεία τα τυποποιημένα υδατικά διαλύματα τους χρησιμοποιούνται ως οξειδωτικό τιτλοδοτητικό σε οξειδοαναγωγικούς προσδιορισμούς.

Αντιδραστήριο σε οργανική σύνθεση

Χρησιμεύει στη μετατροπή αλκενίων σε διόλες. δηλαδή, δύο ομάδες ΟΗ προστίθενται στον διπλό δεσμό C = C. Η ακόλουθη χημική εξίσωση:

Επίσης, σε διάλυμα θειικού οξέος με χρωμικό οξύ (Η2CrO4) χρησιμοποιείται για την οξείδωση των πρωτοταγών αλκοολών (R-OH) σε καρβοξυλικά οξέα (R-COOH ή RCO)2Η).

Η οξειδωτική της ισχύς είναι αρκετά ισχυρή ώστε να οξειδώνει τις πρωτοταγείς ή δευτεροταγείς ομάδες αλκυλίου των αρωματικών ενώσεων "καρβοξυλιώνοντας" αυτές. δηλαδή, μετασχηματίζοντας την πλευρική αλυσίδα R (για παράδειγμα, μια CH3) σε μια ομάδα COOH.

Ιστορικές χρήσεις

Ήταν μέρος της σκόνης που χρησιμοποιήθηκε ως λάμψη στη φωτογραφία ή για να ξεκινήσει η αντίδραση του τερμίτη.

Χρησιμοποιήθηκε στον Β 'Παγκόσμιο Πόλεμο για να καμουφλάρει λευκά άλογα κατά τη διάρκεια της ημέρας. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποίησαν διοξείδιο μαγγανίου (MnO2), που είναι καφέ. με αυτόν τον τρόπο πέρασαν απαρατήρητες.

Πώς γίνεται;?

Ο ορυκτός πυρροσίτης περιέχει διοξείδιο του μαγγανίου (MnO2) και ανθρακικό κάλιο (CaCO)3).

Το 1659 ο χημικός Johann R. Glauber έλιωσε το ορυκτό και διαλύθηκε σε νερό, παρατηρώντας την εμφάνιση ενός πράσινου χρώματος στη λύση, η οποία αργότερα άλλαξε σε βιολετί και τελικά σε κόκκινο. Αυτό το τελευταίο χρώμα αντιστοιχούσε στην παραγωγή υπερμαγγανικού καλίου.

Στα μέσα του δέκατου ένατου αιώνα, ο Henry Condy αναζητούσε ένα αντισηπτικό προϊόν και αρχικά επεξεργάστηκε τον πυρολούτη με NaOH και κατόπιν με ΚΟΗ, παράγοντας τους αποκαλούμενους κρυστάλλους Condy. δηλαδή το υπερμαγγανικό κάλιο.

Το υπερμαγγανικό κάλιο παράγεται βιομηχανικά από διοξείδιο του μαγγανίου που υπάρχει στον ορυκτό πυρρολιώτη. Το MnO2  που υπάρχει στο μετάλλευμα αντιδρά με υδροξείδιο του καλίου και στη συνέχεια θερμαίνεται παρουσία οξυγόνου.

2 MnO2     +     4 ΚΟΗ + Ο2  => 2 Κ2MnO4     +       2 Η2Ο

Το ανθρακικό κάλιο (Κ2MnO4) μετατρέπεται σε υπερμαγγανικό κάλιο με ηλεκτρολυτική οξείδωση σε αλκαλικό μέσο.

2 Κ2MnO4      +      2 Η2O => 2 KMnO4      +       2 ΚΟΗ + Η2

Σε άλλη αντίδραση για την παραγωγή υπερμαγγανικού καλίου, το ανθρακικό κάλιο αντιδρά με CO2,  επιταχύνοντας τη διαδικασία δυσαναλογίας:

3 K2MnO4     +      2 CO2  => 2 KMnO4      +       MnO2      +       Κ2CO3

Λόγω της δημιουργίας MnO2 (διοξείδιο του μαγγανίου) η διεργασία είναι δυσμενής, το ΚΟΗ πρέπει να παράγεται από το Κ2CO3.

Ιδιότητες

Πρόκειται για ένα πορφυρό κρυσταλλικό στερεό που τήκεται στους 240 ° C, το οποίο έχει πυκνότητα 2,7 g / mL και μοριακό βάρος 158 g / mol περίπου.

Είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό (6,4 g / 100 ml στους 20 ° C), πράγμα που δείχνει ότι τα μόρια νερού δεν διαλύουν σε μεγάλο βαθμό ιόντα MnO4-, επειδή ίσως οι τετραεδρικές τους γεωμετρίες απαιτούν πολύ νερό για τη διάλυση τους. Κατά τον ίδιο τρόπο, μπορεί επίσης να διαλυθεί σε μεθυλική αλκοόλη, ακετόνη, οξικό οξύ και πυριδίνη.

Αποσύνθεση

Διασπάται στους 240 ° C, απελευθερώνοντας οξυγόνο:

2KMnO4 => Κ2MnO4 + MnO2 + Ο2

Μπορεί να βιώνει αποσύνθεση με τη δράση αλκοόλης και άλλων οργανικών διαλυτών, καθώς και με τη δράση ισχυρών οξέων και μειωτικών παραγόντων.

Οξειδωτική ισχύς

Σε αυτό το άλας το μαγγάνιο εμφανίζει την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης (+7), ή ό, τι είναι το ίδιο, με τη μέγιστη ποσότητα ηλεκτρονίων που μπορεί να χαθεί με ιοντικό τρόπο. Με τη σειρά του, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του μαγγανίου είναι 3δ54s2? Επομένως, στο υπερμαγγανικό κάλιο ολόκληρο το κέλυφος σθένους του ατόμου μαγγανίου είναι "κενό".

Έτσι, το άτομο μαγγανίου έχει μια φυσική τάση να κερδίσει ηλεκτρόνια. δηλαδή να μειωθεί σε άλλες καταστάσεις οξείδωσης σε αλκαλικά ή όξινα μέσα. Αυτή είναι η εξήγηση του γιατί το KMnO4 Είναι ένας ισχυρός παράγοντας οξειδώσεως.

Αναφορές

  1. Wikipedia. (2018). Υπερμαγγανικό κάλιο. Ανακτήθηκε στις 13 Απριλίου 2018, από: en.wikipedia.org
  2. F. Albert Cotton και Geoffrey Wilkinson, FRS. (1980). Σύνθετη Ανόργανη Χημεία. Editorial Limusa, Μεξικό, 2η έκδοση, σελίδες 437-452.
  3. Robin Wasserman. (14 Αυγούστου 2017). Ιατρικές χρήσεις για το υπερμαγγανικό κάλιο. Ανακτήθηκε στις 13 Απριλίου 2018, από: livestrong.com
  4. Clark D. (30 Σεπτεμβρίου 2014). Οι 3 τελευταίες χρήσεις του υπερμαγγανικού καλίου. Ανακτήθηκε στις 13 Απριλίου 2018 από: technology.org
  5. James Η. Pohl, Ali Ansary, Irey R. Κ. (1988). Modular thermodynamics, νοΙ. 5, Αξιολόγηση των αλλαγών στις ιδιότητες. Ediciones Ciencia και Técnica, S.A. Μεξικό, Editorial Limusa, σελίδα 273-280.
  6. J.M. Medialdea, C. Arnáiz και E. Díaz. Υπερμαγγανικό κάλιο: ένα ισχυρό και ευπροσάρμοστο οξειδωτικό. Τμήμα Χημικών και Περιβαλλοντικών Μηχανικών. Πανεπιστημιακή Σχολή της Σεβίλλης.
  7. Χασάν Ζούλιτς. (27 Οκτωβρίου 2009). Βιολογική επεξεργασία λυμάτων. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 13 Απριλίου 2018, από: en.wikipedia.org
  8. Adam Rędzikowski. (12 Μαρτίου 2015). Το υπερμαγγανικό κάλιο είναι απλό. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 13 Απριλίου 2018 από: commons.wikimedia.org