Kaliumpermanganaat (KMnO4) Structuur, Eigenschappen



de kaliumpermanganaat (KMnO4) is een anorganische verbinding gevormd door mangaan - overgangsmetaalgroep 7 (VIIB) -, zuurstof en kalium. Het is een donkerpaarse, glasachtige vaste stof. Hun waterige oplossingen zijn ook donker paars; deze oplossingen worden minder violet omdat ze worden verdund in grotere hoeveelheden water.

De KMnO4 begint dan reducties te ondergaan (versterking van elektronen) in een opeenvolging van kleuren in de volgende volgorde: paars> blauw> groen> geel> kleurloos (met bruin neerslag van MnO2). Deze reactie vertoont een belangrijke eigenschap van kaliumpermanganaat: het is een zeer sterk oxidatiemiddel.

index

  • 1 formule
  • 2 Chemische structuur
  • 3 Gebruik
    • 3.1 Geneeskunde en veterinair
    • 3.2 Waterbehandeling
    • 3.3 Conservering van fruit
    • 3.4 Actie in brand
    • 3.5 Redox Titrant
    • 3.6 Reagens in organische synthese
    • 3.7 Historisch gebruik
  • 4 Hoe is het gedaan??
  • 5 Eigenschappen
    • 5.1 Ontleding
    • 5.2 Oxiderende kracht
  • 6 Referenties 

formule

De chemische formule is KMnO4; dat is, dat voor elke K kation+ er is een MnO-anion4- interactie hiermee

Chemische structuur

De kristalstructuur van KMnO wordt weergegeven in het bovenste beeld4, wat orthorhombisch is. De paarse bollen komen overeen met de K-kationen+, terwijl de tetraëder gevormd door de vier rode bollen en de blauwachtige bol overeenkomt met het anion MnO4-.

Waarom heeft het anion een tetraëdrische meetkunde? Uw Lewis-structuur beantwoordt deze vraag. De stippellijnen betekenen dat de dubbele bindingen resoneren tussen de Mn en de O. Om deze structuur te kunnen aannemen, moet het metalen centrum een ​​hybridisatie hebben sp3.

Omdat mangaan geen elektronenparen heeft zonder te delen, worden de Mn-O-bindingen niet naar hetzelfde vlak geduwd. Evenzo wordt de negatieve lading verdeeld over de vier zuurstofatomen, die verantwoordelijk zijn voor de oriëntatie van de K-kationen+ binnen de kristalarrangementen.

toepassingen

Geneeskunde en diergeneeskunde

Vanwege zijn bacteriedodende werking wordt het bij tal van ziekten en aandoeningen gebruikt die huidlaesies veroorzaken, zoals: infecties van de voeten met schimmels, impetigo, oppervlakkige wonden, dermatitis en tropische zweren.

Vanwege zijn schadelijke werking moet kaliumpermanganaat in lage concentraties (1: 10000) worden gebruikt, waardoor de effectiviteit van zijn werking wordt beperkt.

Het wordt ook gebruikt bij de behandeling van parasitaire ziekten van vissen in aquaria die infecties van de kieuwen en huidzweren veroorzaken..

Waterbehandeling

Het is een chemische regenerator die wordt gebruikt om ijzer, magnesium en waterstofsulfide (uit een onaangename geur) uit water te verwijderen en kan worden gebruikt om afvalwater te zuiveren..

IJzer en magnesium precipiteren in de vorm van hun onoplosbare oxiden in water. Bovendien helpt het om de aanwezige roest in de leidingen te verwijderen.

Behoud van fruit

Kaliumpermanganaat verwijdert door oxidatie het tijdens de opslag in de banaan opgewekte etheen, waardoor het gedurende meer dan 4 weken kan blijven staan ​​zonder te rijpen, zelfs bij kamertemperatuur.

In Afrika gebruiken ze het om groenten te laten weken, om aanwezige bacteriële agentia te neutraliseren en te elimineren.

Actie in brand

Kaliumpermanganaat wordt gebruikt om de verspreiding van branden te beperken. Gebaseerd op het vermogen van het permanganaat om het vuur te starten, wordt het gebruikt om vuuronderbrekingen in bosbranden te creëren.

Redox titulant

In de analytische chemie worden hun gestandaardiseerde waterige oplossingen gebruikt als oxidanttitrant in redoxbepalingen.

Reagens in organische synthese

Het dient om alkenen in diolen om te zetten; dat wil zeggen, twee OH-groepen worden toegevoegd aan de dubbele binding C = C. De volgende chemische vergelijking:

Ook in oplossing van zwavelzuur met chroomzuur (H.2CrO4) wordt gebruikt voor de oxidatie van primaire alcoholen (R-OH) tot carbonzuren (R-COOH of RCO)2H).

Het oxiderende vermogen ervan is sterk genoeg om de primaire of secundaire alkylgroepen van de aromatische verbindingen te "carboxyleren"; dat wil zeggen, door het transformeren van de zijketen R (bijvoorbeeld een CH3) in een COOH-groep.

Historisch gebruik

Het maakte deel uit van het poeder dat in de fotografie werd gebruikt als flitser of om de thermietreactie op gang te brengen.

Het werd in de Tweede Wereldoorlog gebruikt om gedurende de dag witte paarden te camoufleren. Hiervoor gebruikten ze mangaandioxide (MnO2), die bruin is; op deze manier zijn ze onopgemerkt gebleven.

Hoe is het gedaan??

Het minerale pirolusiet bevat mangaandioxide (MnO2) en kaliumcarbonaat (CaCO)3).

In 1659 smolt de chemicus Johann R. Glauber het mineraal en loste het op in water, waarbij hij het voorkomen van een groene verkleuring in de oplossing observeerde, die later veranderde in violet en uiteindelijk in rood. Deze laatste kleur kwam overeen met het genereren van kaliumpermanganaat.

In het midden van de negentiende eeuw zocht Henry Condy naar een antiseptisch product en behandelde aanvankelijk het pyrolusiet met NaOH en vervolgens met KOH, waarbij de zogenaamde Condy-kristallen werden geproduceerd; dat wil zeggen, kaliumpermanganaat.

Kaliumpermanganaat wordt industrieel geproduceerd uit mangaandioxide dat aanwezig is in het minerale pirolusiet. De MnO2  aanwezig in het mineraal reageert met kaliumhydroxide en wordt vervolgens verwarmd in de aanwezigheid van zuurstof.

2 MnO2     +     4 KOH + O2  => 2 K2MnO4     +       2 H2O

Kaliummanganaat (K.2MnO4) wordt omgezet in kaliumpermanganaat door elektrolytische oxidatie in een alkalisch milieu.

2 K2MnO4      +      2 H2O => 2 KMnO4      +       2 KOH + H2

Bij een andere reactie om kaliumpermanganaat te produceren, laat men kaliummanganaat reageren met CO2,  het proces van disproportion versnellen:

3 K2MnO4     +      2 CO2  => 2 KMnO4      +       MnO2      +       K2CO3

Vanwege de generatie van MnO2 (mangaandioxide) het proces is ongunstig, KOH moet worden gegenereerd uit K2CO3.

eigenschappen

Het is een paarse kristallijne vaste stof die smelt bij 240 ° C, met een dichtheid van 2,7 g / ml en een molecuulgewicht van 158 g / mol ongeveer.

Het is slecht oplosbaar in water (6,4 g / 100 ml bij 20 ° C), wat aangeeft dat watermoleculen MnO-ionen niet sterk oplossen.4-, omdat misschien hun tetraëdrische geometrieën veel water nodig hebben voor hun oplossing. Op dezelfde manier kan het ook worden opgelost in methylalcohol, aceton, azijnzuur en pyridine.

ontleding

Het ontleedt bij 240 ° C, waarbij zuurstof vrijkomt:

2KMnO4 => K2MnO4 + MnO2 + O2

Kan ontbinding ervaren door de werking van alcohol en andere organische oplosmiddelen, evenals door de inwerking van sterke zuren en reductiemiddelen.

Oxiderende kracht

In dit zout vertoont mangaan zijn hoogste oxidatietoestand (+7), of wat hetzelfde is, tot de maximale hoeveelheid elektronen die op een ionische manier verloren kan gaan. Op zijn beurt is de elektronische configuratie van mangaan 3d54s2; daarom is in het kaliumpermanganaat de gehele valentieschil van het mangaanatoom "leeg".

Het mangaan-atoom heeft dus een natuurlijke neiging om elektronen te verkrijgen; dat wil zeggen, te worden teruggebracht tot andere oxidatietoestanden in alkalische of zure media. Dit is de verklaring waarom de KMnO4 Het is een krachtig oxidatiemiddel.

referenties

  1. Wikipedia. (2018). Kaliumpermanganaat. Opgehaald op 13 april 2018, van: en.wikipedia.org
  2. F. Albert Cotton en Geoffrey Wilkinson, FRS. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Redactioneel Limusa, Mexico, 2e editie, pagina 437-452.
  3. Robin Wasserman. (14 augustus 2017). Medisch gebruik voor kaliumpermanganaat. Opgehaald op 13 april 2018, van: livestrong.com
  4. Clark D. (30 september 2014). De 3 ultieme toepassingen van kaliumpermanganaat. Opgehaald op 13 april 2018, uit: technology.org
  5. James H. Pohl, Ali Ansary, Irey R.K. (1988). Modulaire thermodynamica, vol. 5, Evaluatie van veranderingen in eigenschappen. Ediciones Ciencia y Técnica, S.A. Mexico, Editorial Limusa, pagina 273-280.
  6. J.M. Medialdea, C. Arnáiz en E. Díaz. Kaliumpermanganaat: een krachtige en veelzijdige oxidant. Vakgroep Chemische en Milieutechniek. Universitaire School van Sevilla.
  7. Hasan Zulic. (27 oktober 2009). Biologische afvalwaterzuivering. [Afbeelding]. Opgehaald op 13 april 2018, van: en.wikipedia.org
  8. Adam Rędzikowski. (12 maart 2015). Kaliumpermanganaat eenvoudig. [Afbeelding]. Opgehaald op 13 april 2018, van: commons.wikimedia.org