Potasyum Permanganat (KMnO4): Yapısı, Özellikleri
Potasyum permanganat (KMnO 4) manganez - geçiş metali grubu 7 (VIIB) -, oksijen ve potasyum tarafından oluşturulan inorganik bir bileşiktir. Koyu mor camsı bir katıdır. Sulu çözeltileri ayrıca koyu mordur; Bu çözeltiler daha büyük miktarda suyla seyreltildiklerinden daha az morlaşırlar.
KMnO 4 daha sonra aşağıdaki sıraya göre art arda renklerin azalmasına (elektron kazanmaya) başlar: mor> mavi> yeşil> sarı> renksiz (Mn02'nin kahverengi çökeltisiyle). Bu reaksiyon potasyum permanganatın önemli bir özelliğini gösterir: çok güçlü bir oksitleyici ajandır.
formül
Kimyasal formülü KMnO4'tür; yani, her K + katyonu için, MnO 4 anyonu bulunur - bununla etkileşime girer.
Kimyasal yapısı
Üstteki görüntü ortofobik olan KMnO4'ün kristal yapısını gösterir. Mor küreler K + katyonlarına karşılık gelirken, dört kırmızı kürenin ve mavi kürenin oluşturduğu tetrahedron MnO 4 - anyonuna karşılık gelir.
Anyon neden dört yüzlü bir geometriye sahiptir? Lewis yapınız bu soruyu cevaplıyor. Noktalı çizgiler çift bağların Mn ve O arasında rezonansa girdiği anlamına gelir. Bu yapıyı alabilmek için, metalik merkezin bir sp3 hibridizasyonuna sahip olması gerekir.
Manganez paylaşımsız elektron çiftleri içermediğinden, Mn-O bağları aynı düzleme itilmez. Benzer şekilde, negatif yük, K + katyonlarının kristal düzenlemelerdeki oryantasyonundan sorumlu olan dört oksijen atomu arasında dağıtılır.
uygulamaları
Tıp ve veterinerlik
Bakterisidal etkisinden dolayı, deri lezyonları üreten birçok hastalıkta ve koşullarda kullanılır, örneğin mantar mantarları, impetigo, yüzeysel yaralar, dermatit ve tropik ülserlerle enfeksiyonlar.
Zararlı etkisinden dolayı, potasyum permanganat, etkisinin etkinliğini sınırlayan düşük konsantrasyonlarda (1: 10000) kullanılmalıdır.
Ayrıca solungaç enfeksiyonlarına ve cilt ülserlerine neden olan akvaryumlardaki balık parazitlerinin tedavisinde de kullanılır.
Su arıtma
Demir, magnezyum ve hidrojen sülfürü (hoş olmayan bir kokudan) sudan çıkarmak için kullanılan ve atık suyun arıtılması için kullanılan kimyasal bir rejeneratördür.
Demir ve magnezyum, suda çözünmeyen oksitleri şeklinde çökelir. Ek olarak, borularda mevcut olan pasın giderilmesine yardımcı olur.
Meyvelerin Korunması
Potasyum permanganat, depoda muzda üretilen etilen oksidasyonu yoluyla uzaklaştırır, oda sıcaklığında bile olgunlaşmadan 4 haftadan fazla kalmasına izin verir.
Afrika'da, sebzeleri ıslatmak için, mevcut bakteriyel maddeleri etkisiz hale getirmek ve elimine etmek için kullanırlar.
Ateşe aksiyon
Potasyum permanganat yangınların yayılmasını sınırlamak için kullanılır. Permanganatın yangına başlama kabiliyetine bağlı olarak, orman yangınlarında yangını kesmek için kullanılır.
Redoks titulantı
Analitik kimyada, standardize edilmiş sulu çözeltileri redoks tayinlerinde oksidan titresi olarak kullanılır.
Organik sentezlerde reaktif
Alkenleri diollere dönüştürmeye hizmet eder; diğer bir deyişle, C = C çift bağına iki OH grubu eklenir. Aşağıdaki kimyasal denklem:
Benzer şekilde, kromik asit (H2 Cr04) ile sülfürik asit çözeltisinde, birincil alkollerin (R-OH) karboksilik asitlere (R-COOH veya RCO2H) oksidasyonu için kullanılır.
Oksitleyici gücü, aromatik bileşiklerin birincil veya ikincil alkil gruplarını "karboksilatlayan" oksitleyebilecek kadar güçlüdür; yani, yan zincir R (örneğin bir CH3) bir COOH grubuna dönüştürülür.
Tarihsel kullanımlar
Fotoğrafta flaş olarak kullanılan veya termit reaksiyonunu başlatmak için kullanılan tozun bir parçasıydı.
II. Dünya Savaşı'nda gün boyunca beyaz atları kamufle etmek için kullanıldı. Bunun için kahverengi renkli olan manganez dioksit (MnO2) kullandılar; bu şekilde fark edilmediler.
Nasıl yapılır?
Pirolusit minerali manganez dioksit (Mn02) ve potasyum karbonat (CaC03) içerir.
1659'da kimyager Johann R. Glauber, minerali eritti ve çözelti içinde yeşil bir renklenme göründüğünü gözlemleyerek su içinde eritildi, daha sonra menekşe rengi ve sonunda kırmızıya döndü. Bu son renk, potasyum permanganat oluşumuna karşılık geldi.
Ondokuzuncu yüzyılın ortalarında Henry Condy antiseptik bir ürün arıyordu ve başlangıçta pyrolusite NaOH ile ve daha sonra KOH ile muamele edildi; yani, potasyum permanganat.
Potasyum permanganat, mineral pirolüzitte bulunan manganez dioksitten endüstriyel olarak üretilir. Mineralde bulunan Mn02 potasyum hidroksit ile reaksiyona girer ve daha sonra oksijen varlığında ısıtılır.
2 MnO2 + 4 KOH + 02 => 2 K 2 MnO 4 + 2 H20
Potasyum manganat (K 2 Mn04), bir alkalin ortamda elektrolitik oksidasyon ile potasyum permanganata dönüştürülür.
2 K 2 MnO 4 + 2 H20 => 2 KMnO 4 + 2 KOH + H2
Potasyum permanganat üretmek için başka bir reaksiyonda, potasyum manganat orantısızlaştırma işlemini hızlandırarak CO2 ile reaksiyona sokulur:
3 K 2 MnO 4 + 2 C02 => 2 KMnO 4 + MnO 2 + K2C03
MnO 2 (manganez dioksit) oluşumu nedeniyle, işlem elverişli değildir, KOH, K2C03'ten üretilmelidir.
özellikleri
2.7 g / mL yoğunluğa ve yaklaşık 158 g / mol moleküler ağırlığa sahip olan 240 ° C'de eriyen mor kristalli bir katıdır.
Suda çok az çözünür (20 atC'de 6.4 g / 100 mi), bu, su moleküllerinin tetrahedral geometrileri için çok fazla su gerektirebileceği gerçeğinden dolayı MnO4 iyonlarını çözmediğini gösterir. onun çözülmesi Aynı şekilde, metil alkol, aseton, asetik asit ve piridin içerisinde de çözünebilir.
ayrışma
240 ° C'de ayrışarak oksijeni açığa çıkarır:
2KMnO4 => K2MnO4 + MnO2 + 02
Alkolün ve diğer organik çözücülerin etkisiyle, ayrıca güçlü asitlerin ve indirgeyici maddelerin etkisiyle bozunabilir.
Oksitleyici güç
Bu tuzda manganez, iyonik olarak kaybolabilecek maksimum elektron miktarına en yüksek oksidasyon durumunu (+7) veya aynı olanı gösterir. Sırayla, manganezin elektronik konfigürasyonu 3 d 54 s2'dir ; bu nedenle, potasyum permanganatta manganez atomunun bütün değerlik kabuğunun tamamı "boştur".
Dolayısıyla, manganez atomunun elektron kazanma eğilimi doğaldır; yani, alkali veya asidik ortamlardaki diğer oksidasyon durumlarına indirgenir. Bu KMnO 4'ün neden güçlü bir oksitleyici ajan olduğunun açıklamasıdır.
