Permanganato in ambiente acquoso. Permanganato di potassio: proprietà, preparazione, applicazione
Il permanganato di potassio si presenta come cristalli viola scuro, quasi neri. Disciolto in acqua, a seconda della concentrazione, produce una soluzione che va dal rosa pallido al viola intenso. KMnO4 si dissolve meglio in acqua calda. I cristalli della sostanza o una soluzione altamente concentrata possono provocare ustioni se entrano in contatto con la pelle o le mucose.
Proprietà chimiche del permanganato di potassio
Il permanganato di potassio è un sale contenente ossigeno. Poiché il catione K(+) corrisponde alla base forte KOH e l'anione MnO4(-) corrisponde all'acido permanganico forte HMnO4, il sale KMnO4 non viene idrolizzato.
KMnO4 è l'agente ossidante più forte. Ossida facilmente molte sostanze inorganiche e organiche. I prodotti di riduzione del permanganato di potassio dipendono dalle condizioni in cui avviene la reazione. Pertanto, in un ambiente acido si riduce a Mn(2+), in un ambiente neutro a MnO2, in un ambiente alcalino - a MnO4(2-).
Ad esempio, se aggiungi potassio K2SO3 a una soluzione viola acidificata di permanganato di potassio, questa scolorirà man mano che si forma il sale Mn(II):
2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O.
Questa è una reazione qualitativa allo ione MnO4(-).
Come riconoscere l'ossido di manganese (IV) MnO2
L'ossido di manganese (IV) MnO2 è uno dei composti più importanti di questo metallo. È un ossido bruno-nero, insolubile in acqua, componente principale della pirolusite. Proprio come KMnO4, MnO2 è un forte agente ossidante, che viene utilizzato, ad esempio, nella produzione di cloro:
MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O.
Un precipitato marrone di MnO2 precipita quando il solfito di potassio K2SO3 agisce su una soluzione neutra di permanganato. Lo stato di ossidazione del manganese cambia da +7 a +4:
2KMnO4+3K2SO3+H2O=2MnO2↓+3K2SO4+2KOH.
Riduzione del permanganato a manganato in un mezzo alcalino
In un ambiente fortemente alcalino, ad alta concentrazione alcalina, il permanganato di potassio viene ridotto dal solfito di potassio al manganato K2MnO4:
2KMnO4+K2SO3+2KOH=2K2MnO4+K2SO4+H2O.
Il colore viola della soluzione vira al verde. Il manganato di potassio è un composto di manganese stabile in un ambiente alcalino.
Applicazioni del permanganato di potassio
Il permanganato di potassio è ampiamente utilizzato come agente ossidante nei laboratori chimici. Una soluzione allo 0,1% viene utilizzata in medicina e nella vita di tutti i giorni per la disinfezione, il risciacquo, il trattamento delle ustioni e l'eliminazione delle tossine.
Suggerimento 2: come condurre una reazione di alta qualità agli idrocarburi insaturi
I compiti per identificare le sostanze appartenenti a diverse classi di composti organici sono un'opzione abbastanza comune per testare conoscenze e abilità in chimica. Ciò può includere esperienza di laboratorio, un compito pratico o domande teoriche con un focus pratico in un test di controllo.
Avrai bisogno
- - un dispositivo con etilene raccolto;
- - acqua bromo o permanganato di potassio;
- - provette.
Istruzioni
Gli idrocarburi insaturi comprendono diverse classi di composti organici, vale a dire: alcheni (), (), alcadieni (1,3 butadiene). Il loro fatto è che sono caratterizzati dalla presenza di legami multipli (doppi o tripli). Esistono reazioni qualitative agli idrocarburi insaturi, grazie alle quali è possibile distinguerli da altre classi.
Il composto insaturo più comune è l'etilene, che è una sostanza gassosa. Considerando che questo composto non ha né colore né odore caratteristico, è impossibile identificarlo visivamente. Esiste quindi una reazione qualitativa che consente di determinarne sperimentalmente la presenza. L'etilene contiene un doppio legame. Quando entra in contatto con altre sostanze, uno dei legami si rompe e altri atomi si uniscono nel punto della rottura. Visivamente, ciò è dimostrato dall'esperienza utilizzando l'esempio dell'interazione dell'etilene con acqua di bromo o una soluzione di permanganato di potassio (permanganato di potassio).
Prendi una provetta e versaci dentro 2-3 ml di acqua bromo, che ha un colore marrone. Abbassare il tubo di uscita del gas al suo interno con un flusso di etilene. Dopo qualche minuto vedrai che l'acqua bromo avrà cambiato colore. Questo esperimento conferma la presenza di un idrocarburo insaturo, l'etilene, che ha reagito con il bromo per formare 1,2-dibromoetano.
A causa del fatto che l'acqua bromo è una sostanza estremamente tossica ed è vietata per gli esperimenti negli istituti scolastici, può essere sostituita con il permanganato di potassio più sicuro. Nella vita di tutti i giorni è noto come permanganato di potassio o permanganato di potassio.
Prendi una piccola fiaschetta con acqua, mettici dentro alcuni cristalli di permanganato di potassio e mescola: la soluzione diventerà rosa. Versare 4-5 ml della soluzione di manganese risultante in una provetta e far passare attraverso di essa un flusso di etilene. Come risultato della reazione, la soluzione di permanganato di potassio diventerà incolore. Questo è anche un indicatore caratteristico della presenza di idrocarburi insaturi, tra cui l'etilene. La reazione con alchini e alcadieni avviene in modo simile.
Video sull'argomento
Nota
Quando si lavora con acqua bromo, gli esperimenti possono essere eseguiti solo in una cappa aspirante indossando una maschera protettiva, occhiali e guanti.
Fonti:
- reazione qualitativa all'etilene
Suggerimento 3: quali reazioni sono reazioni redox?
Le reazioni redox svolgono un ruolo vitale nel corpo umano. Senza di loro, il metabolismo e i processi respiratori sono impossibili. La maggior parte delle reazioni chimiche in natura e nella produzione industriale sono reazioni redox.
Prima di definire le reazioni redox è necessario introdurre alcuni concetti. Il primo di questi è lo stato di ossidazione. Questa è la carica convenzionale che ha ogni atomo di una sostanza. Quando si sommano gli stati di ossidazione di tutti gli atomi, il risultato dovrebbe essere zero. In questo modo puoi trovare lo stato di ossidazione di qualsiasi atomo, che può assumere valori diversi.
L'ossidazione è il processo di perdita di un atomo e la riduzione è il processo di acquisto di elettroni. Un agente ossidante è qualsiasi sostanza in grado di accettare elettroni (riducendosi). Un agente riducente è qualsiasi sostanza che può cedere elettroni (ossidarsi).
Quali reazioni sono le reazioni redox?
Le reazioni redox portano a cambiamenti negli stati di ossidazione degli atomi delle sostanze che reagiscono. L'ossidazione provoca un aumento dello stato di ossidazione e la riduzione provoca una diminuzione. Tali processi possono essere pensati come il movimento di un elettrone da un agente riducente a un agente ossidante.
Esistono diversi tipi di reazioni redox:
1. Nelle reazioni intermolecolari, gli atomi che cambiano stato di ossidazione si trovano nella stessa sostanza. Può essere fornita la reazione di produzione di gas di zolfo dal biossido di zolfo.
2. Nelle reazioni intramolecolari, gli atomi che cambiano stato di ossidazione si trovano in sostanze diverse. Ad esempio: la reazione di decomposizione del dicromato di ammonio.
3. Autossidazione o autoriparazione. In tali reazioni, una sostanza funge da agente ossidante e agente riducente.
Metodo della bilancia elettronica
In quasi tutte le equazioni redox, è molto difficile selezionare i coefficienti per equalizzare i lati sinistro e destro. A questo scopo è stato inventato un metodo semplice ed elegante per la bilancia elettronica. La sua essenza sta nel fatto che il numero di elettroni dati è sempre uguale al numero di elettroni ricevuti.
(=O)(=O)=O.]
Proprietà termodinamiche
| Entalpia standard di formazione Δ H | −813,4 kJ/mol (t) (a 298 K) |
|---|---|
| Energia di formazione standard di Gibbs G | −713,8 kJ/mol (t) (a 298 K) |
| Entropia standard S | 171,71 J/(mol K) (t) (a 298 K) |
| Capacità termica molare standard C P | 119,2 J/(mol K) (t) (a 298 K) |
Proprietà chimiche
È un forte agente ossidante. A seconda della soluzione ossida varie sostanze, riducendosi a composti di manganese con diverso grado di ossidazione. In ambiente acido - ai composti di manganese(II), in ambiente neutro - ai composti di manganese(IV), in ambiente fortemente alcalino - ai composti di manganese(VI). Di seguito sono riportati esempi di reazioni (usando l'esempio dell'interazione con il solfito di potassio):
- V acido ambiente:
- V neutro ambiente:
- V alcalino ambiente:
Tuttavia, va notato che l'ultima reazione (in un mezzo alcalino) procede secondo lo schema indicato solo quando manca l'agente riducente e un'alta concentrazione di alcali, che rallenta l'idrolisi del manganato di potassio.
A contatto con acido solforico concentrato, il permanganato di potassio esplode, ma se combinato con cura con acido freddo, reagisce formando ossido di manganese (VII) instabile:
in questo caso, come prodotto intermedio, si può formare un composto interessante: ossosolfato di manganese MnO 3 HSO 4. Per reazione con fluoruro di iodio (V), si può ottenere un ossofluoruro simile:
Quando riscaldato si decompone liberando ossigeno (questo metodo viene utilizzato in laboratorio per ottenere ossigeno puro). Lo schema di reazione può essere semplificato dall’equazione:
In effetti, la reazione è molto più complicata, ad esempio, con un riscaldamento non molto forte, può essere descritta approssimativamente dall'equazione:
Reagisce con sali di manganese bivalenti, ad esempio:
Questa reazione è in linea di principio l'inverso della dismutazione (sproporzione) di K 2 MnO 4 in MnO 2 e KMnO 4 .
Ossida le sostanze organiche. In particolare, soluzioni diluite di permanganato di potassio in mezzi alcalini e neutri ossidano gli alcheni in dioli (reazione di Wagner):
Le soluzioni acquose di permanganato di potassio sono termodinamicamente instabili, ma cineticamente abbastanza stabili. La loro sicurezza aumenta notevolmente se conservati al buio.
effetto farmacologico
Indicazioni
Lubrificazione delle superfici ulcerative e ustionate: ferite infette, ulcere e ustioni cutanee. Risciacquo della bocca e dell'orofaringe - per malattie infettive e infiammatorie della mucosa della bocca e dell'orofaringe (compreso mal di gola). Per il lavaggio e le lavande per malattie ginecologiche e urologiche - colpite e uretrite. Per la lavanda gastrica in caso di avvelenamento causato da ingestione di alcaloidi (morfina, aconitina, nicotina), acido cianidrico, fosforo, chinino; pelle - se l'anilina viene a contatto con essa; occhi - quando sono danneggiati da insetti velenosi.
Controindicazioni
Ipersensibilità.
In caso di sovradosaggio: dolore acuto al cavo orale, lungo l'esofago, nell'addome, vomito, diarrea; la mucosa della cavità orale e della faringe è edematosa, marrone scuro, viola, possibile gonfiore della laringe, sviluppo di asfissia meccanica, shock da ustione, agitazione motoria, convulsioni, parkinsonismo, colite emorragica, nefropatia, epatopatia. Con una ridotta acidità del succo gastrico, è possibile lo sviluppo di metaemoglobinemia con grave cianosi e mancanza di respiro. La dose letale per i bambini è di circa 3 g, per gli adulti - 0,3-0,5 g/kg.
Guarda anche
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Appunti
Letteratura
- Vulfson N.S. Chimica organica preparativa, pag. 656, 657.
- Kazansky BA (a cura di) Sintesi di farmaci organici (raccolta 3), p. 145.
- Remy G. Corso di chimica inorganica (volume 1), p. 817.
Collegamenti
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Tra i composti del manganese (VI), i più tipici sono l'acido permanganico H 2 MnO 4 e i suoi sali di manganato. Sia l'acido che i suoi sali
bassa stabilità. Ad esempio, una soluzione verde di manganato di potassio
diventa gradualmente viola per la sua trasformazione in permanganato; Allo stesso tempo, il biossido di manganese idrato precipita:
A causa del cambiamento di colore della soluzione, nel XVIII secolo il manganato di potassio veniva chiamato il camaleonte minerale (l'anione MnO 2-4 conferisce alla soluzione un colore verde scuro).
Il manganato di potassio può presentare le proprietà sia degli agenti ossidanti, che è più tipico (reazione 1), sia degli agenti riducenti (reazione 2):
Tra i composti del manganese eptavalente, il primo da considerare è l'ossido di manganese (VII) Mn 2 O 7, noto come anidride di manganese. È un liquido oleoso verde. Allo stato libero si può ottenere trattando il permanganato di potassio con acido solforico concentrato:
2KMnO4 +H2SO4 =K2SO4 +Mn2O7 +H2O
A temperature normali e in stato stazionario, questo composto è relativamente stabile, ma se agitato o riscaldato oltre i 55 ° C si decompone con una forte esplosione:
2Mn2O7 =4MnO2 +3O2
Quando interagisce con l'acqua, forma un forte acido permanganico:
Mn2O7 +H2O=2ÍMnO4
Mn 2 O 7 è uno degli agenti ossidanti più forti. Le sostanze combustibili si infiammano al minimo contatto con Mn 2 O 7: 2Mn 2 O 7 +C 2 H 5 OH=4MnO 2 +2CO 2 +3H 2 O
L'acido permanganico НMnO4 è conosciuto solo in soluzione; è un acido piuttosto forte. L'anione MnO - 4 conferisce alla soluzione un colore viola cremisi. Come Mn 2 O 7, l'acido permanganico ha proprietà ossidanti pronunciate.
I sali dell'acido manganese sono chiamati permanganati. Il più importante tra questi è il permanganato di potassio KMnO 4 .
Il permanganato di potassio è una sostanza cristallina, solubile in acqua, la sua soluzione è di colore viola, nella vita di tutti i giorni viene chiamato “permanganato di potassio”. È ampiamente utilizzato nelle determinazioni analitiche e nella pratica di laboratorio. Nell'industria, KMnO 4 viene utilizzato per sbiancare alcune fibre, per trattare il legno, per lavare i gas e anche in medicina come disinfettante. Come tutti i composti del manganese (VII), è un forte agente ossidante. A seconda dell'ambiente della soluzione (acido, neutro o alcalino), Mn +7 viene ridotto a diversi stati di ossidazione. In un ambiente acido, il prodotto della riduzione del permanganato sono i sali di manganese (II) Mn 2+, in un ambiente neutro, di norma, si ottiene il biossido di manganese MnO 2 e in un ambiente alcalino i sali dell'acido permanganato H 2 MnO 4 sono ottenuti:
Quando riscaldati, i permanganati si decompongono per rilasciare ossigeno e quindi talvolta vengono utilizzati nei laboratori per ottenerlo:
2KMnO4 =K2MnO4 +MnO2 +O2
Studiando le proprietà dei composti del manganese (vedi Tabella 32), che sono molto diverse a seconda del grado di ossidazione di quest'ultimo, si può notare che molte reazioni tipiche per loro sono redox. Il loro comportamento nelle reazioni redox obbedisce a determinate regole. È opportuno ricordare che:
1) Mn° e Mn+2 si comportano come agenti riducenti nelle reazioni redox;
Ricevuta
Ossidazione chimica o elettrochimica dei composti del manganese, sproporzione del potassio. Per esempio:
2MnO2 +3Cl2 + 8KOH → 2KMnO4 + 6KCl + 4H2O
2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl
3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH
2K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 +H2 + 2KOH
Quest'ultima reazione avviene durante l'elettrolisi di una soluzione concentrata di manganato di potassio ed è endotermica ed è il principale metodo industriale per produrre il permanganato di potassio;
Proprietà fisiche
Si dissolve in acqua (vedi tabella), liquido, (2:100), .
Proprietà termodinamiche
Proprietà chimiche
Forte agente ossidante. I potenziali redox standard sono riportati nella tabella.
A seconda della soluzione ossida varie sostanze, riducendosi a composti di manganese con diverso grado di ossidazione. In ambiente acido - ai composti di manganese(II), in ambiente neutro - ai composti di manganese(IV), in ambiente fortemente alcalino - ai composti di manganese(VI). Di seguito sono riportati esempi di reazioni (utilizzando l'esempio dell'interazione con il solfito di potassio:
V acido ambiente: 2KMnO 4 + 5K 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 → 6K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O
V neutro ambiente: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O → 3K 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH
V alcalino ambiente: 2KMnO 4 + K 2 SO 3 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2K 2 MnO 4 + H 2 O
Tuttavia, va notato che quest'ultima reazione (in un mezzo alcalino) procede secondo lo schema indicato solo quando manca l'agente riducente e un'alta concentrazione di alcali, che rallenta l'idrolisi del manganato di potassio.
Quando entra in contatto con il permanganato di potassio concentrato, esplode, ma se combinato con attenzione con l'acido freddo, reagisce formando ossido di manganese (VII) instabile:
2KMnO4 + 2H2SO4 → 2KHSO4 + Mn2O7 + H2O,
in questo caso, come prodotto intermedio, si può formare un composto interessante: ossosolfato di manganese MnO 3 HSO 4. Per reazione con fluoruro di iodio (V), si può ottenere un ossofluoruro simile:
KMnO 4 + IF 5 → KF + IOF 3 + MnO 3 F
Quando riscaldato si decompone liberando
Designazione della lettera KMnO. A contatto con la materia organica forma una proteina - albuminato; nelle sensazioni del corpo, questa reazione è trasmessa da una sensazione di bruciore, lavoro a maglia, irritazione locale, pur avendo un effetto curativo e le proprietà di un deodorante e antidoto.
Il permanganato di potassio si ottiene mediante ossidazione elettrochimica dei composti del manganese o modificandone le proporzioni. Ecco alcune reazioni al permanganato di potassio ampiamente utilizzate nell'industria e nella farmacologia:
2MnO2 +3 Cl2 + 8KOH → 2KMnO4 + 6KCl + 4H2O
2K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 +H2 + 2KOH.
Qui, come vediamo, il manganese, quando ossidato, interagisce con i sali di cloro e le molecole di potassio. La seconda reazione è ampiamente utilizzata nell'industria, poiché in essa il permanganato di potassio viene prodotto endotermicamente durante l'elettrolisi del concentrato.
Proprietà chimiche del permanganato di potassio
La sostanza "permanganato di potassio" è un agente ossidante abbastanza forte. A seconda del pH dell'ambiente, colpisce diversi tipi di sostanze, essendo ridotto nell'equazione a vari composti di manganese. Ad esempio, in un ambiente acido - II, in un ambiente alcalino - a VI, in un ambiente neutro, rispettivamente, a IV. .
A contatto con il concentrato, il permanganato di potassio, le cui proprietà chimiche indicano l'ossidazione, provoca una reazione esplosiva e, una volta riscaldato, rilascia ossigeno: questo metodo di estrazione dell'O2 è ampiamente utilizzato nell'industria.
Applicazioni del permanganato di potassio
Nella moderna produzione di laboratorio, il permanganato di potassio è comune nella sintesi organica come agente ossidante. In soluzione alcalina è un efficace detergente e sgrassante. L'uso di una soluzione allo 0,1% in medicina è popolare e universale nel trattamento delle ustioni, nel risciacquo, nella disinfezione e nella rimozione delle tossine. Alcune farmacie non vendono questa sostanza, poiché per ordine del Ministero è classificata come esplosiva. Ma puoi acquistare il permanganato di potassio nei negozi di giardinaggio, dove lo vendono sotto forma di fertilizzante.
