Nadmanganian w środowisku wodnym. Nadmanganian potasu: właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

Nadmanganian potasu ma postać ciemnofioletowych, prawie czarnych kryształów. Po rozpuszczeniu w wodzie, w zależności od stężenia, tworzy roztwór o barwie od jasnoróżowej do ciemnofioletowej. KMnO4 lepiej rozpuszcza się w gorącej wodzie. Kryształy substancji lub silnie stężony roztwór mogą powodować oparzenia w przypadku kontaktu ze skórą lub błonami śluzowymi.

Właściwości chemiczne nadmanganianu potasu

Nadmanganian potasu jest solą zawierającą tlen. Ponieważ kation K(+) odpowiada mocnej zasadzie KOH, a anion MnO4(-) odpowiada mocnemu kwasowi manganowemu HMnO4, sól KMnO4 nie ulega hydrolizie.

KMnO4 jest najsilniejszym utleniaczem. Łatwo utlenia wiele substancji nieorganicznych i organicznych. Produkty redukcji nadmanganianu potasu zależą od warunków, w jakich zachodzi reakcja. Zatem w środowisku kwaśnym ulega redukcji do Mn(2+), w środowisku obojętnym – do MnO2, w środowisku zasadowym – do MnO4(2-).

Na przykład, jeśli dodasz potas K2SO3 do zakwaszonego fioletowego roztworu nadmanganianu potasu, ulegnie on odbarwieniu w miarę tworzenia się soli Mn(II):

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

Jest to reakcja jakościowa na jon MnO4(-).

Jak rozpoznać tlenek manganu(IV) MnO2

Tlenek manganu(IV) MnO2 jest jednym z najważniejszych związków tego metalu. Jest to brązowo-czarny tlenek, nierozpuszczalny w wodzie i główny składnik piroluzytu. Podobnie jak KMnO4, MnO2 jest silnym utleniaczem, który wykorzystuje się np. przy produkcji chloru:

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

Brązowy osad MnO2 wytrąca się, gdy siarczyn potasu K2SO3 działa na obojętny roztwór nadmanganianu. Stopień utlenienia manganu zmienia się z +7 na +4:

2KMnO4+3K2SO3+H2O=2MnO2↓+3K2SO4+2KOH.

Redukcja nadmanganianu do manganianu w środowisku zasadowym

W środowisku silnie zasadowym, przy wysokim stężeniu zasad, nadmanganian potasu jest redukowany siarczynem potasu do manganianu K2MnO4:

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

Fioletowy kolor roztworu zmienia się na zielony. Manganian potasu to związek manganu, który jest stabilny w środowisku zasadowym.

Zastosowania nadmanganianu potasu

Nadmanganian potasu jest szeroko stosowany jako środek utleniający w laboratoriach chemicznych. Roztwór 0,1% stosowany jest w medycynie i życiu codziennym do dezynfekcji, płukania, leczenia oparzeń i usuwania toksyn.

Wskazówka 2: Jak przeprowadzić wysokiej jakości reakcję na nienasycone węglowodory

Zadania polegające na identyfikacji substancji należących do różnych klas związków organicznych są dość częstą opcją sprawdzania wiedzy i umiejętności z chemii. Może to obejmować doświadczenie laboratoryjne, zadanie praktyczne lub pytania teoretyczne z naciskiem praktycznym w teście kontrolnym.

Będziesz potrzebować

• - urządzenie z zebranym etylenem;
• - woda bromowa lub nadmanganian potasu;
• - probówki.

Instrukcje

Do węglowodorów nienasyconych zalicza się kilka klas związków organicznych, a mianowicie: alkeny (), (), alkadieny (1,3-butadien). Ich faktem jest to, że charakteryzują się obecnością wiązań wielokrotnych (podwójnych lub potrójnych). Istnieją reakcje jakościowe na węglowodory nienasycone, dzięki którym można je odróżnić od innych klas.

Najbardziej powszechnym związkiem nienasyconym jest etylen, który jest substancją gazową. Biorąc pod uwagę, że związek ten nie ma koloru ani charakterystycznego zapachu, nie da się go wizualnie zidentyfikować. Istnieje zatem reakcja jakościowa, która pozwala eksperymentalnie określić jego obecność. Etylen zawiera jedno wiązanie podwójne. W przypadku kontaktu z innymi substancjami jedno z wiązań zostaje zerwane, a w miejscu pęknięcia łączą się inne atomy. Wizualnie pokazuje to doświadczenie na przykładzie oddziaływania etylenu z wodą bromową lub roztworem nadmanganianu potasu (nadmanganianu potasu).

Weź probówkę i wlej do niej 2-3 ml wody bromowej, która ma brązową barwę. Opuść do niego rurkę wylotową gazu ze strumieniem etylenu. Po kilku minutach zobaczysz, że woda bromowa uległa odbarwieniu. Doświadczenie to potwierdza obecność nienasyconego węglowodoru – etylenu, który przereagował z bromem tworząc 1,2-dibromoetan.

Ze względu na to, że woda bromowa jest substancją wyjątkowo toksyczną i jest zabroniona do eksperymentów w placówkach oświatowych, można ją zastąpić najbezpieczniejszym nadmanganianem potasu. W życiu codziennym znany jest jako nadmanganian potasu lub nadmanganian potasu.

Weź małą kolbę z wodą, wyjmij z niej kilka kryształków nadmanganianu potasu i zamieszaj - roztwór zmieni kolor na różowy. Do probówki wlać 4-5 ml powstałego roztworu manganu i przepuścić przez nią strumień etylenu. W wyniku reakcji roztwór nadmanganianu potasu stanie się bezbarwny. Jest to również charakterystyczny wskaźnik obecności węglowodorów nienasyconych, do których zalicza się etylen. Podobnie przebiega reakcja z alkinami i alkadienami.

Wideo na ten temat

notatka

Podczas pracy z wodą bromową doświadczenia można przeprowadzać wyłącznie pod wyciągiem, w masce ochronnej, okularach i rękawiczkach.

Źródła:

• jakościowa reakcja na etylen

Wskazówka 3: Jakie reakcje to reakcje redoks?

Reakcje redoks odgrywają kluczową rolę w organizmie człowieka. Bez nich procesy metabolizmu i oddychania są niemożliwe. Większość reakcji chemicznych zachodzących w przyrodzie i produkcji przemysłowej to reakcje redoks.

Przed zdefiniowaniem reakcji redoks należy wprowadzić pewne pojęcia. Pierwszym z nich jest stopień utlenienia. Jest to konwencjonalny ładunek, który ma każdy atom substancji. Sumując stopnie utlenienia wszystkich atomów, wynik powinien wynosić zero. W ten sposób można znaleźć stopień utlenienia dowolnego atomu, który może przyjmować różne wartości.

Utlenianie to proces utraty atomu, a redukcja to proces pozyskiwania elektronów. Utleniaczem jest dowolna substancja, która jest zdolna do przyjmowania elektronów (samej redukcji). Czynnikiem redukującym jest dowolna substancja, która może oddawać elektrony (utleniać).

Jakie reakcje są reakcjami redoks?

Reakcje redoks prowadzą do zmian stopni utlenienia atomów reagujących substancji. Utlenianie powoduje wzrost stopnia utlenienia, a redukcja powoduje zmniejszenie. Takie procesy można traktować jako ruch elektronu ze środka redukującego do środka utleniającego.

Istnieje kilka rodzajów reakcji redoks:
1. W reakcjach międzycząsteczkowych atomy zmieniające stopień utlenienia znajdują się w tej samej substancji. Można podać reakcję wytwarzania gazowej siarki z dwutlenku siarki.
2. W reakcjach wewnątrzcząsteczkowych atomy zmieniające stopień utlenienia znajdują się w różnych substancjach. Na przykład: reakcja rozkładu dwuchromianu amonu.
3. Autooksydacja lub samoleczenie. W takich reakcjach jedna substancja służy jako środek utleniający i środek redukujący.

Metoda wagi elektronicznej

W prawie wszystkich równaniach redoks bardzo trudno jest dobrać współczynniki wyrównujące lewą i prawą stronę. W tym celu wymyślono prostą i elegancką metodę wagi elektronicznej. Jego istota polega na tym, że liczba elektronów podanych jest zawsze równa liczbie elektronów otrzymanych.

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

Właściwości termodynamiczne

Właściwości chemiczne

Jest silnym utleniaczem. W zależności od rozwiązania utlenia różne substancje, ulegając redukcji do związków manganu o różnym stopniu utlenienia. W środowisku kwaśnym – do związków manganu(II), w środowisku obojętnym – do związków manganu(IV), w środowisku silnie zasadowym – do związków manganu(VI). Poniżej podano przykłady reakcji (na przykładzie interakcji z siarczynem potasu):

• V kwaśnyśrodowisko:

• V neutralnyśrodowisko:

• V alkalicznyśrodowisko:

Należy jednak zaznaczyć, że ostatnia reakcja (w środowisku zasadowym) przebiega według wskazanego schematu tylko przy braku środka redukującego i wysokim stężeniu zasady, co spowalnia hydrolizę manganianu potasu.

Nadmanganian potasu w kontakcie ze stężonym kwasem siarkowym eksploduje, ale ostrożnie połączony z zimnym kwasem reaguje, tworząc niestabilny tlenek manganu(VII):

$\backslash mathsf(2KMnO\_4\; +\; 2H\_2SO\_4\; \backslash rightarrow\; 2KHSO\_4\; +\; Mn\_2O\_7\; +\; H\_2O)$

w tym przypadku jako produkt pośredni może powstać ciekawy związek - oksosiarczan manganu MnO 3 HSO 4. W reakcji z fluorkiem jodu (V) można otrzymać podobny oksofluorek:

$\backslash mathsf(KMnO\_4\; +\; IF\_5\; \backslash rightarrow\; KF\; +\; IOF\_3\; +\; MnO\_3F)$

Po podgrzaniu rozkłada się z wydzieleniem tlenu (ta metoda jest stosowana w laboratorium w celu uzyskania czystego tlenu). Schemat reakcji można uprościć za pomocą równania:

$\backslash mathsf(2KMnO\_4\; \backslash xrightarrow(^ot)\; K\_2MnO\_4\; +\; MnO\_2\; +\; O\_2)$

W rzeczywistości reakcja jest znacznie bardziej skomplikowana, na przykład przy niezbyt mocnym ogrzewaniu można ją z grubsza opisać równaniem:

$\backslash mathsf(5KMnO\_4\; \backslash xrightarrow(^ot)\; K\_2MnO\_4\; +\; K\_3MnO\_4\; +\; 3MnO\_2\; +\; 3O\_2)$

Reaguje z dwuwartościowymi solami manganu, na przykład:

$\backslash mathsf(2KMnO\_4\; +\; 3MnSO\_4\; +\; 2H\_2O\; \backslash rightarrow\; 5MnO\_2\; +\; K\_2SO\_4\; +\; 2H\_2SO\_4)$

Reakcja ta jest w zasadzie odwrotnością dysmutacji (dysproporcjonowania) K 2 MnO 4 na MnO 2 i KMnO 4 .

Utlenia substancje organiczne. W szczególności rozcieńczone roztwory nadmanganianu potasu w mediach alkalicznych i obojętnych utleniają alkeny do dioli (reakcja Wagnera):

Wodne roztwory nadmanganianu potasu są niestabilne termodynamicznie, ale kinetycznie dość stabilne. Ich bezpieczeństwo gwałtownie wzrasta, gdy są przechowywane w ciemności.

efekt farmakologiczny

Wskazania

Smarowanie powierzchni owrzodzonych i oparzeniowych – zakażonych ran, wrzodów i oparzeń skóry. Płukanie jamy ustnej i części ustnej gardła – przy chorobach zakaźnych i zapalnych błony śluzowej jamy ustnej i części ustnej gardła (w tym przy bólach gardła). Do mycia i podmywania w chorobach ginekologicznych i urologicznych - zapaleniu jelita grubego i zapaleniu cewki moczowej. Do płukania żołądka w przypadku zatrucia spowodowanego spożyciem alkaloidów (morfiny, akonityny, nikotyny), kwasu cyjanowodorowego, fosforu, chininy; skóra - jeśli anilina wejdzie z nią w kontakt; oczy - gdy zostaną uszkodzone przez jadowite owady.

Przeciwwskazania

Nadwrażliwość.

W przypadku przedawkowania: ostry ból w jamie ustnej, wzdłuż przełyku, w jamie brzusznej, wymioty, biegunka; błona śluzowa jamy ustnej i gardła jest obrzęknięta, ciemnobrązowa, fioletowa, możliwy obrzęk krtani, rozwój uduszenia mechanicznego, wstrząs oparzeniowy, pobudzenie ruchowe, drgawki, parkinsonizm, krwotoczne zapalenie jelita grubego, nefropatia, hepatopatia. Przy zmniejszonej kwasowości soku żołądkowego możliwy jest rozwój methemoglobinemii z ciężką sinicą i dusznością. Dawka śmiertelna dla dzieci wynosi około 3 g, dla dorosłych - 0,3-0,5 g/kg.

Zobacz też

Napisz recenzję artykułu „Nadmanganian potasu”

Notatki

Literatura

• Vulfson N. S. Preparatywna chemia organiczna, s. 23 656, 657.
• Kazansky BA (red.) Syntezy leków organicznych (zbiór 3), s. 23 145.
• Remy G. Kurs chemii nieorganicznej (tom 1), s. 25 817.

Spinki do mankietów

Spośród związków manganu (VI) najbardziej typowymi są kwas nadmanganowy H 2 MnO 4 i jego sole manganianowe. Zarówno kwas, jak i jego sole

niska stabilność. Na przykład zielony roztwór manganianu potasu

stopniowo staje się fioletowy w wyniku przemiany w nadmanganian; Jednocześnie wytrąca się hydrat dwutlenku manganu:

Ze względu na zmianę barwy roztworu manganian potasu w XVIII wieku nazywany był mineralnym kameleonem (anion MnO 2-4 nadaje roztworowi ciemnozieloną barwę).

Manganian potasu może wykazywać właściwości zarówno utleniacza, co jest bardziej typowe (reakcja 1), jak i reduktora (reakcja 2):

Spośród związków siedmiowartościowego manganu jako pierwszy należy wziąć pod uwagę tlenek manganu (VII) Mn 2 O 7, znany jako bezwodnik manganu. Jest to zielona oleista ciecz. W stanie wolnym można go otrzymać działając nadmanganianem potasu stężonym kwasem siarkowym:

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

W zwykłych temperaturach i w stanie stacjonarnym związek ten jest stosunkowo stabilny, ale po wstrząśnięciu lub podgrzaniu powyżej 55 ° C rozkłada się z silną eksplozją:

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

W interakcji z wodą tworzy silny kwas nadmanganowy:

Mn 2 O 7 +H 2 O=2НMnO 4

Mn 2 O 7 jest jednym z najsilniejszych utleniaczy. Substancje palne zapalają się przy najmniejszym kontakcie z Mn 2 O 7: 2Mn 2 O 7 +C 2 H 5 OH=4MnO 2 +2CO 2 +3H 2 O

Kwas nadmanganowy НMnO4 jest znany tylko w roztworze; jest to dość mocny kwas. Anion MnO - 4 nadaje roztworowi szkarłatno-fioletową barwę. Podobnie jak Mn 2 O 7, kwas manganowy ma wyraźne właściwości utleniające.

Sole kwasu manganowego nazywane są nadmanganianami. Najważniejszym z nich jest nadmanganian potasu KMnO 4 .

Nadmanganian potasu jest substancją krystaliczną, rozpuszczalną w wodzie, jej roztwór ma fioletową barwę, w życiu codziennym nazywany jest „nadmanganianem potasu”. Jest szeroko stosowany w oznaczeniach analitycznych i praktyce laboratoryjnej. W przemyśle KMnO 4 stosowany jest do wybielania niektórych włókien, do obróbki drewna, do gazów płuczących, a także w medycynie jako środek dezynfekcyjny. Jak wszystkie związki manganu (VII) jest silnym utleniaczem. W zależności od środowiska roztworu (kwaśnego, obojętnego lub zasadowego) Mn +7 ulega redukcji do różnych stopni utlenienia. W środowisku kwaśnym produktem redukcji nadmanganianu są sole manganu (II) Mn 2+, w środowisku obojętnym z reguły otrzymuje się dwutlenek manganu MnO 2, a w środowisku zasadowym sole kwasu nadmanganianowego H 2 MnO 4 otrzymuje:

Po podgrzaniu nadmanganiany rozkładają się, uwalniając tlen, dlatego czasami są wykorzystywane w laboratoriach do jego uzyskania:

2KMnO 4 =K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2

Badając właściwości związków manganu (patrz tabela 32), które są bardzo zróżnicowane w zależności od stopnia utlenienia tego ostatniego, można zauważyć, że wiele typowych dla nich reakcji to reakcje redoks. Ich zachowanie w reakcjach redoks podlega pewnym zasadom. Należy pamiętać, że:

1) Mn° i Mn +2 zachowują się jak środki redukujące w reakcjach redoks;

Paragon

Chemiczne lub elektrochemiczne utlenianie związków manganu, dysproporcjonowanie potasu. Na przykład:

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

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 2O → 2KMnO 4 +H 2 + 2KOH

Ta ostatnia reakcja zachodzi podczas elektrolizy stężonego roztworu manganianu potasu i ma charakter endotermiczny; jest to główna przemysłowa metoda wytwarzania nadmanganianu potasu.

Właściwości fizyczne

Rozpuszcza się w wodzie (patrz tabela), cieczy (2:100), .

Właściwości termodynamiczne

Właściwości chemiczne

Silny środek utleniający. Standardowe potencjały redoks podano w tabeli.

W zależności od rozwiązania utlenia różne substancje, ulegając redukcji do związków manganu o różnym stopniu utlenienia. W środowisku kwaśnym – do związków manganu(II), w środowisku obojętnym – do związków manganu(IV), w środowisku silnie zasadowym – do związków manganu(VI). Poniżej podano przykłady reakcji (na przykładzie interakcji z siarczynem potasu:

V kwaśnyśrodowisko: 2KMnO 4 + 5K 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 → 6K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O

V neutralnyśrodowisko: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O → 3K 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH

V alkalicznyśrodowisko: 2KMnO 4 + K 2 SO 3 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2K 2 MnO 4 + H 2 O

Należy jednak zaznaczyć, że ta ostatnia reakcja (w środowisku zasadowym) przebiega według wskazanego schematu tylko przy braku środka redukującego i wysokim stężeniu zasady, co spowalnia hydrolizę manganianu potasu.

W kontakcie ze stężonym nadmanganianem potasu eksploduje, ale ostrożnie połączony z zimnym kwasem reaguje, tworząc niestabilny tlenek manganu(VII):

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

w tym przypadku jako produkt pośredni może powstać ciekawy związek - oksosiarczan manganu MnO 3 HSO 4. W reakcji z fluorkiem jodu (V) można otrzymać podobny oksofluorek:

KMnO 4 + IF 5 → KF + IOF 3 + MnO 3 F

Po podgrzaniu rozkłada się uwalniając

Oznaczenie literowe KMnO. W kontakcie z materią organiczną tworzy białko - albuminian; w odczuciach ciała reakcja ta przekazywana jest poprzez uczucie pieczenia, dziania, miejscowego podrażnienia, mając jednocześnie działanie lecznicze i właściwości dezodorantu i antidotum.

Nadmanganian potasu otrzymywany jest poprzez elektrochemiczne utlenianie związków manganu lub zmianę ich proporcji. Oto niektóre reakcje na nadmanganian potasu, które są szeroko stosowane w przemyśle i farmakologii:

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

2K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 +H2 + 2KOH.

Tutaj, jak widzimy, mangan po utlenieniu oddziałuje z solami chloru i cząsteczkami potasu. Druga reakcja jest szeroko stosowana w przemyśle, ponieważ nadmanganian potasu powstaje w niej endotermicznie podczas elektrolizy koncentratu.

Właściwości chemiczne nadmanganianu potasu

Substancja „nadmanganian potasu” jest dość silnym środkiem utleniającym. W zależności od pH środowiska oddziałuje na różne rodzaje substancji, redukując się w równaniu do różnych związków manganu, np. w środowisku kwaśnym – II, w środowisku zasadowym – odpowiednio do VI, w środowisku obojętnym odpowiednio do IV. .

Nadmanganian potasu, którego właściwości chemiczne wskazują na utlenienie, w kontakcie z koncentratem powoduje reakcję wybuchową, a po podgrzaniu wydziela tlen – ta metoda ekstrakcji O2 jest szeroko stosowana w przemyśle.

Zastosowania nadmanganianu potasu

W nowoczesnej produkcji laboratoryjnej nadmanganian potasu jest powszechny w syntezie organicznej jako środek utleniający. W roztworze zasadowym jest skutecznym środkiem myjącym i odtłuszczającym. Zastosowanie w medycynie roztworu 0,1% jest popularne i uniwersalne w leczeniu oparzeń, płukaniu, dezynfekcji i usuwaniu toksyn. Niektóre apteki nie sprzedają tej substancji, ponieważ na zlecenie Ministerstwa jest ona klasyfikowana jako materiał wybuchowy. Ale nadmanganian potasu można kupić w sklepach ogrodniczych, gdzie sprzedają go w postaci nawozu.