Калиум перманганат — неорганско соединение со хемиска формула KMnO4. Тоа е виолетово-црна кристална сол, која се раствора во вода како K+ и MnO− 4 и дава интензивно розов до виолетов раствор.
KMnO 4 формира орторомбни кристали со константи: a = 910,5 pm, b = 572,0 pm, c = 742,5 pm. Целокупниот мотив е сличен на оној за бариум сулфат, со кој формира цврст раствор.[5] Во цврстота форма (како во раствор), секој MnO− 4 центар е тетраедар. Растојанијата Mn–O се 1,62 Å.[6]
Боја
Виолетово-црната боја на цврстиот калиум перманганат, и интензивната розовата до виолетова боја на неговите раствори, е предизвикана од неговиот перманганат анјон, кој ја добива својата боја од силната апсорпциона лента за пренос на полнење, предизвикан со побудување на електрони од орбитали на оксо лиганди до празни орбитали на центарот на манган (VII).[7]
Употреба
Калиум перманганатот најчесто се користи поради неговите оксидирачки својства.[8] Како силен оксиданс кој не генерира токсични нуспроизводи, KMnO4 има многу намени.
Калиум перманганатот се користи интензивно во индустријата за третман на вода. Се користи како хемикалија за регенерација за отстранување на железо и водород сулфид (мирис на расипани јајца) од бунарска вода преку филтер „манган зелен песок“. „Пот-Перм“ може да се набави и во продавниците за базени и опрема за базени и дополнително се користи за третман на отпадни води. Историски се користел за дезинфекција на водата за пиење[11][12] и може да ја претвори водата розова.[13] Денес наоѓа примена во контролата на вознемирувачките организми како што се зебра школки во системите за собирање и третман на свежа вода.[14]
KMnO4 се користи во квалитативна органска анализа за тестирање за присуство на незаситеност. Понекогаш се нарекува „Баеров реагенс“ по германскиот органски хемичар Адолф фон Баер. Реагенсот е алкален раствор на калиум перманганат. Реакцијата со двојни или тројни врски (-C=C- или -C≡C-) предизвикува бојата да бледне од виолетово-розова во кафена. Алдехиди и мравја киселина (и формати) исто така даваат позитивен тест.[16] Овој тест е застарен.
Baeyer's reagent reaction
Растворот на KMnO4 е вообичаена дамка кај TLC хроматографијата за откривање на оксидирачки функционални групи, како што се алкохоли, алдехиди, алкени и кетони. Таквите соединенија резултираат со бела до портокалова дамка на TLC плочите.[17][18][19]
Аналитичка употреба
Калиум перманганатот може да се користи за квантитативно одредување на вкупниот оксидирачки органски материјал во воден примерок. Утврдената вредност е позната како „перманганатен индекс“. Во аналитичката хемија, стандардизиран воден раствор на KMnO4 понекогаш се користи како оксидирачки титрант за редокс титрацијас (перманганометрија). Како што се титрира калиум перманганатот, растворот добива светла виолетова нијанса, која потемнува кога вишокот на титрант се додава во растворот. На сличен начин, се користи како реагенс за одредување на Капа број на дрвена. пулпа. За стандардизација на растворите на KMnO4, често се користи редукција со оксална киселина.[20] Во земјоделската хемија, се користи за проценка на активниот јаглерод во почви.[21]
Водени, кисели раствори на KMnO4 се користат за собирање на гас од жива во димните гасови за време на тестирање на емисиите на стационарни извори.[22]
Во хистологија, калиум перманганат се користел како средство за белење.[23][24]
Конзервирање на овошје
Абсорбентите од етилен го продолжуваат времето на складирање на бананите дури и при високи температури. Овој ефект може да се искористи со пакување на бананите во полиетилен заедно со калиум перманганат. Со отстранување на етилен со оксидација, перманганатот го одложува зреењето, зголемувајќи го рокот на траење на овошјето до 4 недели без потреба од ладење.[25][26][27]
Китови за преживување
Калиум перманганат понекогаш е вклучен во комплетите за преживување: како хиперголичен стартер за оган (кога се меша со глицерол и антифриз од радијаторот на автомобилот;[28][29][30] како стерилизатор на вода; и за создавање сигнали за помош во снег).[31]
Друга употреба
Калиум перманганатот е една од главните хемикалии што се користат во филмската и телевизиската индустрија за „стареење“ на реквизитите и поставувањето на преливи. Неговата подготвена конверзија во кафеав MnO2 создава „стогодишен“ или „древен“ изглед на хесијанска ткаенина (бурлапа), јажиња, дрва и стакло.[32]
Калиум перманганат може да се користи за оксидација на кокаинската паста за да се прочисти и да се зголеми неговата стабилност. Ова довело до Администрација за спроведување на дрога да ја започне операцијата Виолетова во 2000 година, со цел да се следи светската понуда на калиум перманганат; сепак, поради оваа операција се зголемила употребата на дериватите и замените на калиум перманганат.[33]
Во 1659 година, Јохан Рудолф Глаубер споил мешавина од минералот пиролузит (манган диоксид, MnO2) и калиум карбонат за да се добие материјал кој, кога ќе се раствори во вода, дава зелен раствор (калиум манганат) кој полека се префрла во виолетов, а потоа конечно во црвен.[35] Реакцијата која ги произвела промените на бојата што Глаубер ги забележа во неговиот раствор на калиум перманганат и калиум манганат (K2MnO4) денес е познат под името "хемиски камелеон". Овој извештај го претставува првиот опис на производството на калиум перманганат.[36] Нешто помалку од 200 години подоцна, лондонскиот хемичар Хенри Болман Конди имал интерес за средствата за дезинфекција; тој открил дека соединувањето на пиролузит со натриум хидроксид (NaOH) и растворање во вода произведува раствор со својства за дезинфекција. Тој го патентирал ова решение и го пласирал на пазарот како 'Condy's Fluid'. Иако ефикасно, решението не било многу стабилно. Ова било надминато со користење на калиум хидроксид (KOH) наместо NaOH. Ова било постабилно и имало предност во лесната конверзија во подеднакво ефективни кристали на калиум перманганат. Овој кристален материјал бил познат како „Кондиови кристали“ или „Прашок на Конди“. Калиум перманганатот бил релативно лесен за производство, па Конди последователно бил принуден да помине значително време во судски спор за да ги спречи конкурентите да продаваат слични производи.[37]
Раните фотографи го користеле како компонента на флеш прав. Сега е заменет со други оксиданти, поради нестабилноста на мешавините на перманганат.
Подготовка
Калиум перманганатот се произведува индустриски од манган диоксид, кој исто така се јавува како минерал пиролузит. Во 2000 година, светското производство било проценето на 30.000 тони.[8] MnO2 реагира со калиум хидроксид и се загрева во воздух или со друг извор на кислород, како калиум нитрат или калиум хлорат.[8] Овој процес резултира со добивање на калиум манганат:
2 MnO2 + 4 KOH + O2 → 2 K2MnO4 + 2 H2O
(Со натриум хидроксид, крајниот производ не е натриум манганат туку соединение Mn(V), што е една од причините зошто калиум перманганат почесто се користи од натриум перманганат. Понатаму, калиумовата сол подобро се кристализира.[8])
Иако нема комерцијално значење, калиум манганат може да се оксидира со хлор или со диспропорција под кисели услови.[38] Реакцијата на оксидација на хлор е:
Перманганатните соли може да се генерираат и со третирање на раствор од Mn2+ јони со силни оксиданти како што се олово диоксид (PbO2), натриум бизмутат (NaBiO3), или пероксидисулфат. Тестовите за присуство на манган ја искористуваат виолетова боја на перманганатот произведена од овие реагенси.
Реакции
Органска хемија
Разредените раствори на KMnO4 ги претвораат алкените во диоли. Ова однесување се користи и како квалитативентест за присуство на двојни или тројни врски во молекулата, бидејќи реакцијата го обезбојува првично пурпурниот раствор на перманганат и генерира кафеав талог (MnO2). Во овој контекст, понекогаш се нарекува „Баеров реагенс“. Сепак, бромот служи подобро во мерењето на незаситеноста (двојни или тројни врски) квантитативно, бидејќи KMnO4, како многу силен оксидирачки агенс, може да реагира со различни групи.
Во кисели услови, алкенската двојна врска се кине за да се добие соодветната карбоксилна киселина:[39]
Гликолите и полиолите се многу реактивни кон KMnO4. На пример, додавањето на калиум перманганат во воден раствор од шеќер и натриум хидроксид предизвикува реакција хемиски камелеон, што вклучува драматични промени во бојата поврзани со различните оксидациски состојби на манган. Поврзана енергична реакција се користи како пожар во комплетите за преживување. На пример, мешавина од калиум перманганат и глицерол или прашкаста гликоза лесно се запали.[28] Неговите стерилизирачки својства се уште една причина за вклучување на KMnO4 во комплетот за преживување.
Јонска размена
Третирањето на мешавина од воден калиум перманганат со кватернарна амониумова сол резултира со јонска размена, таложејќи ја кватерната сол на перманганатот. Растворите на овие соли понекогаш се растворливи во органски растворувачи:[42]
KMnO 4 + R 4NCl → R 4NMnO 4 + KCl
Слично на тоа, додавањето на цикличен етер исто така дава липофилна сол.[43]
Во неутрален раствор, перманганатот полека се редуцира до манган диоксид (MnO2). Ова е растворот што ја обојува кожата при ракување со KMnO4.
KMnO4 го редуцира растворот на алкали за да добие зелен K2MnO4:[44]
4 KMnO 4 + 4 KOH → 4 K 2MnO 4 + O 2 + 2 H 2O
Оваа реакција ја илустрира релативно ретката улога на хидроксидот како редукционен агенс.
Со додавање на концентрирана сулфурна киселина во калиум перманганат се добива Mn2O7.[45] Иако не може да се забележи никаква реакција, пареата над смесата ќе ја запали хартијата импрегнирана со алкохол. Калиум перманганат и сулфурна киселина реагираат за да произведат малку озон, кој има висока оксидирачка моќ и брзо го оксидира алкохолот, предизвикувајќи негово согорување. Бидејќи реакцијата произведува и експлозивен Mn2O7, ова треба да се направи само со голема претпазливост.[46][47]
Tермичко распаѓање
Цврстиот калиум перманганат се распаѓа при загрева:
2 KMnO4 → K2MnO4 + MnO2(s) + O2
Безбедност и ракување
Калиум перманганат има ризици како оксидатор.[48] Контактот со кожата ќе резултира со долготрајна кафена дамка.[49]
↑ 4,04,14,2World Health Organization (2019). World Health Organization model list of essential medicines: 21st list 2019. Geneva: World Health Organization. hdl:10665/325771. WHO/MVP/EMP/IAU/2019.06. License: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
↑Brauer E, уред. (1963). Handbook of Preparative Inorganic Chemistry. New York: Academic Press.
↑Glagovich N (2013). „Baeyer Test“. Department of Chemistry and Biochemistry. Central Connecticut State University. Архивирано од изворникот на 24 January 2013. Посетено на 9 May 2018.
↑Jork, H., Funk, W., Fischer, W., Wimmer, H. (1990): Thin-Layer Chromatography: Reagents and Detection Methods, Volume 1a, VCH, Weinheim, ISBN3-527-278834
↑Jork, H., Funk, W., Fischer, W., Wimmer, H. (1994): Thin-Layer Chromatography: Reagents and Detection Methods, Volume 1b, VCH, Weinheim
↑Kovacs KA, Grof P, Burai L, Riedel M (2004). „Revising the Mechanism of the Permanganate/Oxalate Reaction“. J. Phys. Chem. A. 108 (50): 11026. Bibcode:2004JPCA..10811026K. doi:10.1021/jp047061u.
↑Scott KJ, McGlasson WB, Roberts EA (1970). „Potassium Permanganate as an Ethylene Absorbent in Polyethylene Bags to Delay the Ripening of Bananas During Storage“. Australian Journal of Experimental Agriculture and Animal Husbandry. 10 (43): 237. doi:10.1071/EA9700237.
↑Scott KJ, Blake, JR, Stracha, G, Tugwell, BL and McGlasson WB (1971). „Transport of Bananas at Ambient Temperatures using Polyethylene Bags“. Tropical Agriculture (Trinidad). 48: 163–165.
↑Scott KJ, Gandanegara S (1974). „Effect of Temperature on the Storage Life of bananas Held in Polyethylene Bags with an Ethylene Absorbent“. Tropical Agriculture (Trinidad). 51: 23–26.
↑Brody E (February 2000). „Victor DeLor contractor profile“. PaintPRO. 2 (1). Архивирано од изворникот 2008-07-23. Посетено на 2009-11-12. One of the techniques DeLor is known for among designers and clients is the special effects he creates with various chemical solutions. When applied to wood surfaces, these chemicals give a weathered appearance to new wood. ... To achieve the aesthetic on interior surfaces, DeLor often uses a mixture of water and potassium permanganate, a dry powder chemical.
↑Binder R, Machata G, Stead H (May 2003). „[Analysis of potassium permanganate as addictive drug "precursor"]“. Archiv Fur Kriminologie. 211 (5–6): 160–165. PMID12872685.
↑Glauber, Johann Rudolph, Prosperitas Germaniae (The prosperity of Germany), part 3 (Amsterdam, (Netherlands): Johann Jansson, 1659), pp. 93–94. From pp. 93–94: " … donec tandem Magnesiam istam nitro fixo permixtam, in crucibulo forti coctione a nitro reseratam vidi, unde elegans color purpureus provenit, massam hanc effusam in pulvere redegi, aqua calida extraxi, per filtrum liquorem transmisi. Tandem vero elegantissimum purpureum, igneumque liquorem accepi, qui fere singulis horis in frigore tantummodo consistens colorem permutavit, sic ut jam viridis, jam caerulei, jam sanguinei coloris sponte sua factus sit, mox iterum alios elegantissimos colores receperit." ( … until finally I saw [that] by mixing that magnesia [i.e., magnesia nigra, pyrolusite, the ore containing manganese dioxide ] with fixed niter [i.e., inert niter, potassium carbonate], by cooking [it] in a strong crucible, [the colored compound was] released by the niter, whence a fine purple color arises; this mass [was] poured out, reduced to powder, extracted with hot water, [and] the solution passed through a filter. Then I got a truly most elegant, purple, and fiery solution, which nearly every hour ([while] standing just in the cold) changed color, so that it was spontaneously made now green, now blue, now red in color; soon again it received other most elegant colors.) Glauber JR. „Prosperitatis Germaniae pars .... 3: In qua Salpetrae ex variis ubiq, obviis subiectis facillime atque copiose extrahendi modus traditur. Eiusve utilitates summae declarantur“ [Part of the Prosperity of Germany .... 3: In which the method of extracting saltpeter from various everywhere, in the most convenient and abundant manner, is given. His interests are clearly stated] (латински). Архивирано од изворникот на 2016-12-20 – преку Bavarian State Library. Translated in: Glauber JR (1689). The Works of the Highly Experienced and Famous Chymist, John Rudolph Glauber. Преведено од Packe C. London, England: Thomas Millbourn. стр. 353. Архивирано од изворникот на 2012-01-07.
↑Weeks ME (1956). Leicester HM (уред.). Discovery of the Elements (6. изд.). Easton, Pennsylvania: Journal of Chemical Education. стр. 172–173.
↑Barthel H, Duvinage B (2000). „Clemens Winkler. His Experiments with Ozone in 1892“. Praxis der Naturwissenschaften, Chemie. 49: 18ff.
↑Dzhabiev TS, Denisov NN, Moiseev DN, Shilov AE (2005). „Formation of Ozone During the Reduction of Potassium Permanganate in Sulfuric Acid Solutions“. Russian Journal of Physical Chemistry. 79: 1755–1760.
