Перманганат в водной среде. Перманганат калия: свойства, получение, применение

Перманганат калия представляет собой темно-фиолетовые, почти черные кристаллы. При растворении в воде, в зависимости от концентрации, он дает раствор от бледно-розового до насыщенного фиолетового оттенка. В горячей воде KMnO4 растворяется лучше. Кристаллы вещества или сильно концентрированный раствор при попадании на кожу или слизистые могут вызвать ожоги.

Химические свойства перманганата калия

Перманганат калия – кислородсодержащая соль. Поскольку катиону K(+) соответствует сильное основание KOH, а аниону MnO4(-) – сильная марганцовая кислота HMnO4, соль KMnO4 не гидролизуется.

KMnO4 – сильнейший окислитель. Он легко окисляет многие неорганические и органические вещества. Продукты восстановления перманганата калия зависят от условий, в которых протекает реакция. Так, в кислой среде он восстанавливается до Mn(2+), в нейтральной – до MnO2, в щелочной – до MnO4(2-).

Например, если добавить калия K2SO3 к подкисленному фиолетовому раствору перманганата калия, он обесцветится, поскольку образуется соль Mn(II):

2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O.

Это качественная реакция на ион MnO4(-).

Как распознать оксид марганца(IV) MnO2

Оксид марганца(IV) MnO2 – одно из наиболее важных соединений этого металла. Это коричнево-черный оксид, нерастворимый в воде, главный компонент пиролюзита. Так же, как и KMnO4, MnO2 является сильным окислителем, что используется, к примеру, при получении хлора:

MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O.

Бурый осадок MnO2 выпадает при действии сульфита калия K2SO3 на нейтральный раствор перманганата. Степень окисления марганца при этом изменяется от +7 до +4:

2KMnO4+3K2SO3+H2O=2MnO2↓+3K2SO4+2KOH.

Восстановление перманганата до манганата в щелочной среде

В сильно щелочной среде, при большой концентрации щелочи, перманганат калия восстанавливается сульфитом калия до манганата K2MnO4:

2KMnO4+K2SO3+2KOH=2K2MnO4+K2SO4+H2O.

Фиолетовая окраска раствора при этом меняется на зеленую. Манганат калия – соединение марганца, устойчивое в щелочной среде.

Применение перманганата калия

Перманганат калия находит широкое применение как окислитель в химических лабораториях . 0,1% раствор используется в медицине и в быту для дезинфекции, полосканий, лечения ожогов, выведения токсинов.

Совет 2: Как провести качественную реакцию на непредельные углеводороды

Задания на определение веществ, относящихся к разным классам органических соединений – это достаточно распространенный вариант контроля знаний и умений по химии. Сюда можно отнести лабораторный опыт, задание из практической работы или теоретические вопросы с практической направленностью в контрольном тестировании.

Вам понадобится

  • - прибор с собранным этиленом;
  • - бромная вода или перманганат калия;
  • - пробирки.

Инструкция

К непредельным углеводородам относится несколько классов органических соединений, а именно: алкены (), (), алкадиены (бутадиен-1,3). Их то, что они характеризуются наличием кратных (двойных или тройных) связей. На непредельные углеводороды существуют качественные реакции, благодаря которым есть возможность отличить от других классов.

Наиболее распространенным соединением непредельных является этилен, представляющий собой газообразное вещество. Учитывая, что это соединение не имеет ни цвета, ни характерного запаха, визуально идентифицировать его невозможно. Поэтому существует качественная реакция, позволяющая опытным путем определить его наличие. Этилен в своем составе имеет одну двойную связь. При вступлении его с другими веществами одна из связей разрушается и по месту разрыва происходит присоединение других атомов. Визуально это демонстрирует опыт на примере взаимодействия этилена с бромной водой или раствором перманганата калия (марганцовки).

Возьмите пробирку и налейте в нее 2-3 мл бромной воды, которая имеет бурую окраску. Опустите в нее газоотводную трубочку с потоком этилена. Через несколько минут увидите, что бромная вода обесцветилась. Этот опыт является подтверждением наличия непредельного углеводорода - этилена, который вступил в реакцию с бромом с образованием 1,2-дибромэтана.

В силу того, что бромная вода является крайне ядовитым веществом и в общеобразовательных учреждениях запрещена для опытов, ее можно заменить наиболее безопасным перманганатом калия. В быту он известен как марганцовокислый калий или марганцовка.

Возьмите небольшую колбу с водой, поместите с нее несколько кристалликов марганцовки и размешайте - раствор приобретет розовую окраску. Налейте в пробирку 4-5 мл полученного раствора марганца и пропустите через него поток этилена. В результате реакции раствор перманганата калия обесцветится. Это также является характерным показателем наличия непредельных углеводородов, к которому относится этилен. Аналогично идет реакция с алкинами и алкадиенами.

Видео по теме

Обратите внимание

При работе с бромной водой опыты можно проводить только в вытяжном шкафу в защитной маске, очках и перчатках.

Источники:

  • качественная реакция на этилен

Совет 3: Какие реакции относятся к окислительно-восстановительным

Окислительно-восстановительные реакции играют важнейшую роль в организме человека. Без них невозможны обмен веществ и процессы дыхания. Большинство химических реакций в природе и промышленном производстве относятся к окислительно-восстановительным.

Прежде чем дать определение окислительно-восстановительным реакциям, необходимо ввести некоторые понятия. Первое из них - степень окисления. Это условный заряд, которым обладает каждый атом вещества. При суммировании степеней окисления всех атомов должен получиться нуль. Таким образом можно найти степень окисления любого атома, которое может принимать разные значения.

Окисление - это процесс отдачи атомом, а восстановление - присоединение электронов. Окислителем называется любое вещество, которое способно принимать электроны (восстанавливаться). Восстановителем называется любое вещество, способное отдавать электроны (окисляться).

Какие реакции относятся к окислительно-восстановительным?

Окислительно-восстановительные реакции приводят к изменению степеней окисления атомов веществ, которые вступают в реакцию. Окисление вызывает повышение степени окисления, а восстановление - понижение. В подобные процессы можно рассматривать как перемещение электрона от восстановителя к окислителю.

Существует несколько видов окислительно-восстановительных реакций:
1. В межмолекулярных реакциях атомы, меняющие степени окисления, находятся в одном и том же веществе. В можно привести реакцию получения серного газа из двуокиси серы.
2. Во внутримолекулярных реакциях атомы, меняющие степени окисления, находятся в разных веществах. Например: реакция разложения дихромата аммония.
3. Самоокисление или самовосстановление. В таких реакциях окислителем и восстановителем служит одно вещество.

Метод электронного баланса

Почти во всех уравнениях окислительно-восстановительных очень сложно подобрать коэффициенты, чтобы уравнять левую и правую часть. Для этого был изобретен простой и изящный метод электронного баланса. Суть его заключается в том, что количество отданных электронов всегда равно количеству принятых.

(=O)(=O)=O.]

Рег. номер EC 231-760-3 RTECS SD6475000 Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа) , если не указано иного.

Термодинамические свойства

Термодинамические свойства перманганата калия
Стандартная энтальпия образования ΔH −813,4 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G −713,8 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энтропия S 171,71 Дж/(моль·K) (т) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость C p 119,2 Дж/(моль·K) (т) (при 298 К)

Химические свойства

Является сильным окислителем. В зависимости от раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде - до соединений марганца(II), в нейтральной - до соединений марганца(IV), в сильно щелочной - до соединений марганца(VI). Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия):

  • в кислой среде:
\mathsf{2KMnO_4 + 5K_2SO_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow 6K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 3H_2O}
  • в нейтральной среде:
\mathsf{2KMnO_4 + 3K_2SO_3 + H_2O \rightarrow 3K_2SO_4 + 2MnO_2 + 2 KOH}
  • в щелочной среде:
\mathsf{2KMnO_4 + K_2SO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2K_2MnO_4 + H_2O}

Однако надо отметить, что последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

При соприкосновении с концентрированной серной кислотой перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII) :

\mathsf{2KMnO_4 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2KHSO_4 + Mn_2O_7 + H_2O}

при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение - оксосульфат марганца MnO 3 HSO 4 . По реакции с фторидом иода(V) можно получить аналогичный оксофторид :

\mathsf{KMnO_4 + IF_5 \rightarrow KF + IOF_3 + MnO_3F}

При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода). Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:

\mathsf{2KMnO_4 \xrightarrow{^ot} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2}

На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:

\mathsf{5KMnO_4 \xrightarrow{^ot} K_2MnO_4 + K_3MnO_4 + 3MnO_2 + 3O_2}

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

\mathsf{2KMnO_4 + 3MnSO_4 + 2H_2O \rightarrow 5MnO_2 + K_2SO_4 + 2H_2SO_4}

Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) K 2 MnO 4 на MnO 2 и KMnO 4 .

Окисляет органические вещества. В частности, разбавленные растворы перманганата калия в щелочной и нейтральной среде окисляют алкены до диолов (реакция Вагнера):

Водные растворы перманганата калия термодинамически нестабильны, но кинетически довольно устойчивы. Их сохранность резко повышается при хранении в темноте.

Фармакологическое действие

Показания

Смазывание язвенных и ожоговых поверхностей - инфицированные раны, язвы и ожоги кожи. Полоскание полости рта и ротоглотки - при инфекционно-воспалительных заболеваниях слизистой оболочки полости рта и ротоглотки (в том числе при ангинах). Для промывания и спринцеваний при гинекологических и урологических заболеваниях - кольпиты и уретриты. Для промываний - желудка при отравлениях, вызванных приёмом внутрь алкалоидов (морфин , аконитин , никотин), синильной кислотой , фосфором , хинином ; кожи - при попадании на неё анилина ; глаз - при поражении их ядовитыми насекомыми.

Противопоказания

Гиперчувствительность.

При передозировке: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки - отёчная, тёмно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отёк гортани, развитие механической асфиксии, ожогового шока, двигательного возбуждения, судорог, явлений паркинсонизма, геморрагического колита, нефропатии, гепатопатии. При пониженной кислотности желудочного сока возможно развитие метгемоглобинемии с выраженным цианозом и одышкой. Смертельная доза для детей - около 3 г , для взрослых - 0,3-0,5 г/кг .

См. также

Напишите отзыв о статье "Перманганат калия"

Примечания

Литература

  • Вульфсон Н. С. Препаративная органическая химия, с. 656, 657.
  • Казанский Б. А. (ред.) Синтезы органических препаратов (сборник 3), с. 145.
  • Реми Г. Курс неорганической химии (том 1), с. 817.

Ссылки

Из соединений марганца (VI) наиболее характерны марганцоватая кислота Н 2 MnO 4 и ее соли манганаты. И кислота, и ее соли

малоустойчивы. Например, зеленый раствор манганата калия по-

степенно становится фиолетовым вследствие превращения его в перманганат; одновременно выпадает гидрат двуокиси марганца:

Вследствие перемены окраски раствора манганат калия в XVIII веке назвали минеральным хамелеоном (анион MnO 2- 4 при­дает раствору темно-зеленую окраску).

Манганат калия может проявлять свойства как окислите­лей, что более характерно (реакция 1), так и восстановителей (реакция 2):

Из соединений семивалентного марганца первым рассматри­вают оксид марганца (VII) Mn 2 O 7 , известный под названием мар­ганцевого ангидрида. Это зеленая маслянистая жидкость. В сво­бодном состоянии его можно получить действием на перманганат калия концентрированной серной кислоты:

2KMnO 4 +H 2 SO 4 =K 2 SO 4 +Mn 2 O 7 +Н 2 О

При обычной температуре и в неподвижном состоянии это соединение сравнительно устойчиво, а при встряхивании или при нагревании выше 55°С разлагается с сильным взрывом:

2Mn 2 O 7 =4MnO 2 +3O 2

При взаимодействии с водой образует сильную марганцовую кислоту:

Mn 2 О 7 +Н 2 O=2НMnO 4

Mn 2 O 7 - один из сильнейших окислителей. Горючие вещест­ва при малейшем контакте с Mn 2 O 7 воспламеняются: 2Mn 2 O 7 +С 2 Н 5 ОН=4MnO 2 +2СO 2 +3Н 2 О

Марганцовая кислота НMnO 4 известна только в растворе, она довольно сильная кислота. Анион MnO - 4 придает раствору мали­ново-фиолетовый цвет. Так же как и Mn 2 O 7 , марганцовая кислота обладает ярко выраженными окислительными свойствами.

Соли марганцовой кислоты носят название перманганатов. Наиболее важным среди них является перманганат калия KMnO 4 .

Перманганат калия - кристаллическое вещество, раствори­мое в воде, его раствор имеет фиолетовый цвет, в быту называется «марганцовкой». Он широко применяется в аналитических опре­делениях и в лабораторной практике. В промышленности KMnO 4 используется для отбеливания некоторых волокон, для обработки древесины, для промывания газов, а также в медицине как дезин­фицирующее средство. Как и все соединения марганца (VII), яв­ляется сильным окислителем. В зависимости от среды раствора (кислая, нейтральная или щелочная) Mn +7 восстанавливается до разных степеней окисления. В кислой среде продуктом восстановления перманганата являются соли марганца (II) Mn 2+ , в ней­тральной среде, как правило, получается двуокись марганца MnО 2 , а в щелочной - соли марганцоватой кислоты Н 2 MnO 4:

При нагревании перманганаты разлагаются с выделением кислорода и поэтому иногда применяются в лабораториях для его получения:

2KMnO 4 =K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2 ­

Изучая свойства соединений марганца (см. табл. 32), которые весьма разнообразны в зависимости от степени окисления послед­него, можно заметить, что многие типичные для них реакции являются окислительно-восстановительными. Их поведение в окислительно-восстановительных реакциях подчиняется опреде­ленным правилам. Следует помнить, что:

1) Mn° и Mn +2 в окислительно-восстановительных реакциях ведут себя как восстановители;

Получение

Химическое или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирование калия. Например:

2MnO 2 +3 Cl 2 + 8KOH → 2KMnO 4 + 6KCl + 4H 2 O

2K 2 MnO 4 + Cl 2 → 2KMnO 4 + 2KCl

3K 2 MnO 4 +2H 2 O → 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH

2K 2 MnO 4 + 2H 2 O → 2KMnO 4 +H 2 + 2KOH

Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и эндотермична, она является основным промышленным способом получения перманганата калия.

Физические свойства

Растворяется в воде (см. таблицу), жидком , (2:100), .

Термодинамические свойства

Химические свойства

Сильный окислитель. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы приведены в таблице.

В зависимости от раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде - до соединений марганца(II), в нейтральной - до соединений марганца(IV), в сильно щелочной - до соединений марганца(VI). Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия:

в кислой среде: 2KMnO 4 + 5K 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 → 6K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O

в нейтральной среде: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O → 3K 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH

в щелочной среде: 2KMnO 4 + K 2 SO 3 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2K 2 MnO 4 + H 2 O

Однако надо отметить, что в последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указаной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

При соприкосновении с концентрированной перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII):

2KMnO 4 + 2H 2 SO 4 → 2KHSO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O,

при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение - оксосульфат марганца MnO 3 HSO 4 . По реакции с фторидом йода(V) можно получить аналогичный оксофторид:

KMnO 4 + IF 5 → KF + IOF 3 + MnO 3 F

При нагревании разлагается с выделением

Буквенное обозначение KMnO. Соприкасаясь с органикой, образует белок - альбуминат, в ощущениях тела эта реакция передается чувством жжения, вязания, локального раздражения, при этом обладая заживляющим эффектом и свойством дезодоранта и противоядия.

Получают перманганат калия путем электрохимического окисления марганцевых соединений либо изменением их пропорций. Вот некоторые на перманганат калия реакции, широко используемые в промышленности и фармакологии:

2MnO2 +3 Cl2 + 8KOH → 2KMnO4 + 6KCl + 4H2O

2K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 +H2 + 2KOH.

Здесь, как мы видим, марганец, окисляясь, взаимодействует с солями хлора и молекулами калия. Вторая по счету реакция широко используется в промышленности, так как при ней перманганат калия вырабатывается эндотермическим путем при электролизе концентрата.

Химические свойства перманганата калия

Вещество "перманганат калия" является довольно сильным окислителем. В зависимости от рН-среды он воздействует на разные типы веществ, восстанавливаясь в уравнении до марганцевых соединений различных Например, в кислой среде - II, в щелочной - до VI, в нейтральной среде, соответственно, - до IV.

Соприкасаясь с концентратом перманганат калия, химические свойства которого указывают на окисление, становится причиной взрывной реакции, а при нагревании выделяет кислород - этот метод добычи О2 повсеместно используют в промышленности.

Применение перманганата калия

В современном лабораторном производстве перманганат калия распространен в органическом синтезе в виде окислителя. В щелочном растворе является действенным моющим и обезжиривающим препаратом. Популярно и универсально применение 0,1% раствора в медицине при лечении ожогов, полосканиях, обеззараживании, выводе токсинов. Некоторые аптеки не отпускают это вещество, так как приказом Министерства оно причислено к взрывоопасным. Зато можно достать перманганат калия в садово-огородных магазинах, где его продают в виде удобрения.



Похожие публикации