Щелочной раствор перманганата калия формула


ПЕРМАНГАНАТ КАЛИЯ | Энциклопедия Кругосвет

ПЕРМАНГАНАТ КАЛИЯ. KMnO4 – перманганат калия, кристаллогидратов не образует. Темно-фиолетовые кристаллы, плотность 2,703 г/см3. Растворимость в воде – умеренная (6,36 г/100 г воды при 20° С, 12,5 г/100 г воды при 40° С, 25 г/100 г воды при 65° С), не гидролизуется, медленно разлагается в растворе.

Сильный окислитель в растворе и при спекании. Реагирует с типичными восстановителями (этанолом, водородом и др.). Концентрированные растворы перманганата калия окрашены в интенсивно-фиолетовый цвет, а разбавленные – в розовый.

Перманганаты – соли не выделенной в свободном состоянии марганцовой кислоты HMnO4, существующей только в водных растворах. Перманганаты известны для щелочных и щелочноземельных металлов, аммония, серебра и алюминия. Все они образуют фиолетово-черные кристаллы, растворимые в воде. Наиболее растворим среди них перманганат бария Ba(MnO4)2, а наименее растворим перманганат цезия CsMnO4.

При нагревании все перманганаты разлагаются, выделяя кислород и превращаясь в манганаты и диоксид марганца, например:

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2­

Перманганат-ион – сильный окислитель, но его окислительная способность ослабевает с уменьшением кислотности раствора. Под действием восстановителей в щелочной среде MnO4- восстанавливается до манганат-иона MnO42-:

MnO4- + e- = MnO42-,

В нейтральной, слабокислой и слабощелочной среде MnO4- переходит в диоксид марганца MnO2:

MnO4- + 2H2O + 3e- = MnO2 + 4OH-

В кислотной среде перманганат-ион превращается в аквакатион [Mn(H2O)6]2+:

MnO4- + 8H3O+ + 5e- = [Mn(H2O)6]2+ + 4H2O

Разбавленные водные растворы перманганата калия неустойчивы, они разлагаются (особенно быстро под действием солнечных лучей) с образованием бурого осадка диоксида марганца и выделением кислорода:

4KMnO4 + 2H2O = 4KOH + 4MnO2Ї + 3O2­

Особенно быстро раствор KMnO4 портится в присутствии восстановителей, органических веществ, которые всегда есть в воздухе. Этиловый спирт C2H5OH: так реагирует с пермантганатом калия

2KMnO4 + 3C2H5OH = 2KOH + 2MnO2Ї + 3CH3CHO + 2H2O

В подкисленном растворе вместо MnO2 образуются бесцветные катионы Mn2+. Например, в присутствии серной кислоты взаимодействие перманганата калия с таким общепризнанным восстановителем, как сульфит натрия, дает сульфат марганца и сульфат натрия, а также сульфат калия и воду:

2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O

Точно такая же реакция, но проведенная в сильнощелочной среде, дает манганатные анионы MnO42- зеленого цвета:

2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH = 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

Химики прошлого прозвали перманганат калия «хамелеоном». Его способность полностью реагировать с многими восстановителями находит применение в широко распространенном методе объемного химического анализа – перманганатометрии. Этим методом можно напрямую определить содержание железа(II), сурьмы(III), марганца(II), ванадия(IV), вольфрама(V), урана(IV), таллия(I), хрома(III), пероксида водорода, щавелевой кислоты и ее солей, арсенитов, гидразина и ряда органических веществ. Обратным перманганатометрическим титрованием определяют восстановители, реагирующие с KMnO4 медленно – иодиды, цианиды, фосфиты и др. Первооткрывателем этого удивительного вещества был шведский химик и аптекарь Карл-Вильгельм Шееле. Шееле сплавлял «черную магнезию» – минерал пиролюзит (природный диоксид марганца), с поташом – карбонатом калия и селитрой – нитратом калия. При этом получались перманганат калия, нитрит калия и диоксид углерода:

2MnO2 + 3KNO3 + K2CO3 = 2KMnO4 + 3KNO2 + CO2­

Окислительные свойства перманганата калия, которые связаны с высокой степенью окисления марганца в этом соединении (+VII), дают возможность использовать его в лечебных целях – для уничтожения всякой инфекции, для «прижигания» и «подсушивания» кожи и слизистых оболочек.

В медицине применяют водные растворы перманганата калия различной концентрации. Для полосканий и промывания желудка при отравлениях берут 0,1%-ные растворы (бледно-розового цвета), для промывания ран - 0,5%-ные (розовые), а для обработки язв и ожогов - 5%-ные (фиолетовые).

Перманганат калия, попадая на кожу, разлагается с выделением бурого осадка диоксида марганца MnO2. В зависимости от концентрации раствора, а значит, – от количества осадка, диоксид марганца оказывает вяжущее либо прижигающее действие.

Перманганат калия, разлагаясь, выделяет активный кислород, а это ярый враг микробов и неприятных запахов. Зачастую кислород выделяется (и мгновенно расходуется в реакциях окисления), не успевая образовывать газовые пузырьки. Это позволяет врачам вводить растворы KMnO4 в глубокие раны при очень опасной анаэробной (возникающей без доступа воздуха) инфекции.

Полоскания розовым раствором марганцовки рекомендуются при ангинах и стоматитах – воспалении миндалин, слизистой оболочки рта и десен. Таким же раствором промывают глаза при конъюнктивитах. Перманганат калия помогает при пищевых отравлениях: его бледно-розовым раствором промывают желудок или просто выпивают стакан такого раствора натощак.

Растворами перманганата калия обрабатывают ожоги. Помогает марганцовка и при змеином укусе. Если нет специальной сыворотки, точно по месту укуса врачи шприцем вводят раствор KMnO4.

Все мамы и бабушки знают, что ванна с бледно-розовым раствором марганцовки поможет подсушить нежную кожу грудного младенца. Надо только помнить о мерах предосторожности, а они просты: в приготовленную для купания воду надо вносить обязательно раствор KMnO4, но ни в коем случае не кристаллы марганцовки – иначе возможен химический ожог.

Твердый перманганат калия и его крепкие растворы могут быть опасны, поэтому хранить его следует в местах, недоступных малышам, а обращаться с осторожностью.

При отравлении концентрированным раствором этого вещества возникает ожог рта, пищевода и желудка. Врачи-травматологи рассказывают, что такие отравления нет-нет, да и случаются – когда рассеянный человек принимает раствор марганцовки за крепко заваренный чай. В этом случае надо немедленно промыть желудок теплой водой с добавлением активированного угля. Можно использовать и раствор, содержащий в двух литрах воды полстакана слабого раствора перекиси водорода и один стакан столового уксуса. В этом случае перманганат-ионы переходят в менее опасные катионы марганца(II):

2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 + 5O2 + 2CH3COOK + 8H2O

Перманганат калия, служит для отбеливания тканей (при низких концентрациях он не теряет окислительных свойств!), его добавляют в растворы для жидкостной газоочистки от таких опасных примесей как сероводород или фосфин. Химикам хорошо известен метод химического анализа – перманганатометрия (главное действующее лицо здесь тот же перманганат калия), а те, кто углубленно занимается фотографией, знакомы с применением перманганата калия как компонент ослабляющих (снижающих плотность фотоизображения на пленке) растворов. Кроме того, это хороший окислитель органических веществ (с помощью KMnO4 получают из парафинов карбоновые кислоты.

Людмила Аликберова

алкенов и манганат калия (VII) (перманганат)

Если продукт имеет одну углеводородную группу и один водород

Например, предположим, что первая стадия реакции была:

В этом случае первая молекула продукта имеет метильную группу и водород, присоединенный к карбонильная группа. Это другой вид соединения, известный как альдегид.

Альдегиды легко окисляются с образованием карбоновых кислот, содержащих группу -COOH.Таким образом, на этот раз реакция пойдет на следующую стадию с получением этановой кислоты, CH 3 COOH.

Структура кислоты была немного изменена, чтобы она больше походила на то, как мы обычно извлекаем кислоты, но в итоге кислород оказался между углеродом и водородом.

Таким образом, общий эффект манганата калия (VII) на этот вид алкена составляет:

Очевидно, если бы к обоим атомам углерода на концах двойной связи углерод-углерод был присоединен атом водорода, вы бы получили две молекулы карбоновой кислоты, которые могли бы быть одинаковыми или разными, в зависимости от того, были ли одинаковые алкильные группы. или другое.

Поиграйте с этим, пока не будете довольны. Нарисуйте несколько алкенов, каждый из которых имеет водород, присоединенный к обоим концам двойной углерод-углеродной связи. Меняйте алкильные группы - иногда одинаковые на каждом конце двойной связи, иногда разные. Окислите их, чтобы образовались кислоты, и посмотрите, что у вас получится.

Если продукт содержит два атома водорода, но не содержит углеводородной группы

Можно было ожидать, что при этом будет образована метановая кислота, как в уравнении:

Но это не так! Это потому, что метановая кислота также легко окисляется раствором манганата калия (VII).Фактически, он полностью окисляет его до двуокиси углерода и воды.

Таким образом, уравнение в таком случае могло бы быть, например:

Точная природа другого продукта (в этом примере пропанона) будет варьироваться в зависимости от того, что было присоединено к правому атому углерода в двойной связи углерод-углерод.

Если бы на обоих концах двойной связи было по два атома водорода (другими словами, если бы у вас был этен), то все, что вы получили бы, - это диоксид углерода и вода.

 

Сводка

Подумайте о обоих концах двойной связи углерод-углерод по отдельности, а затем объедините результаты.

  • Если на одном конце связи есть две алкильные группы, эта часть молекулы даст кетон.

  • Если есть одна алкильная группа и один водород на одном конце связи, эта часть молекулы даст карбоновую кислоту.

  • Если на одном конце связи есть два атома водорода, эта часть молекулы даст диоксид углерода и воду.

 

В чем смысл всего этого?

Работа с результатами поможет вам определить структуру алкена. Например, алкен C 4 H 8 имеет три структурных изомера:

Определите, какие из них дали бы каждый из следующих результатов, если бы их обрабатывали горячим концентрированным раствором манганата (VII) калия. Вышеуказанные изомеры: , а не в порядке A, B и C.

Не читайте ответы в зеленой рамке, пока не попробуете это.

  • Изомер A дает кетон (пропанон) и диоксид углерода.

  • Изомер B дает карбоновую кислоту (пропановую кислоту) и диоксид углерода.

  • Изомер C дает карбоновую кислоту (этановую кислоту).

.

Формула перманганата калия

Формула и структура: Химическая формула перманганата калия - KMnO 4 , а его молярная масса составляет 158,034 г · моль -1 . Молекула образована катионом калия K + и перманганат-анионом MnO 4 - . Структура решетки перманганата калия орторомбическая. Его химическая структура может быть записана, как показано ниже, в общих представлениях, используемых для органических молекул.

Происхождение: Перманганат калия не встречается в природе как свободное химическое соединение.Его получают из других минералов, содержащих марганец, таких как оксид марганца (IV).

Приготовление: Перманганат калия может быть получен из минерального пиролюзита, который содержит диоксид марганца (MnO 2 ). Этот диоксид окисляется хлоратом калия или гидроксидом калия. Эта реакция завершается с хлором, воздухом или диоксидом углерода и обычно нагревается до 200-350 ºC:

2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 → 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O

Окисление MnO 2 можно также осуществить в щелочной электролитической ячейке:

2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O → 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2

Физические свойства: Перманганат калия представляет собой кристаллическое твердое вещество или иглы от пурпурного до пурпурного цвета без запаха.Его плотность 2,703 г / мл -1 . Температура плавления составляет 240 ºC, и он разлагается при температуре выше 250 ºC. Он слабо растворим в воде и растворим в ацетоне, уксусной кислоте, пиридине и метаноле. Разлагается в этаноле и органических растворителях.

Химические свойства: Перманганат калия является очень сильным окислителем, поэтому он используется во многих химических реакциях для получения неорганических или органических химических веществ. Причина в том, что марганец образует перманганат-анион в степени окисления +7, это наиболее окисленное состояние (или более высокий положительный заряд) для атома марганца.Таким образом, он может легко реагировать до другого, меньшего окисленного числа в реакции, известной как Redox (восстановление - окисление), когда один химический ион теряет электроны, а другой получает их. Очень известный окислительно-восстановительный потенциал - это реакция перманганата калия на диоксид марганца:

KMnO 4 + окисляющее вещество → MnO 2 + окисленное вещество

Эту реакцию легко наблюдать, потому что темно-фиолетовый раствор перманганата превращается в раствор от бесцветного до коричневого с коричневым осадком диоксида марганца.Реакция может быть проведена в кислоте или в основании.

Применение: Перманганат калия широко используется в химической промышленности, лабораториях и других отраслях промышленности в качестве окислителя. Используется в медицине как антибактериальный дезодорант и антисептик; 0,1% раствор может убить большинство бактерий. Перманганат калия широко используется в качестве бактерицидного средства при лечении диареи крупного рогатого скота и овец. Кроме того, перманганат калия используется в промышленности по очистке воды.

Воздействие на здоровье / опасность для здоровья: Перманганат калия вызывает раздражение глаз и кожи в концентрации.Он не горюч, однако является сильным окислителем, который может реагировать со многими восстановителями или органическими материалами.

.

Формула перманганата калия - применение, свойства, структура и формула перманганата калия

Формула и структура: Химическая формула перманганата калия - KMnO 4 , а его молярная масса составляет 158,034 г / моль. Это ионное соединение, состоящее из катиона калия (K + ) и перманганат-аниона (MnO 4 - ), в котором атом марганца присоединен к четырем атомам кислорода посредством трех двойных связей и одной одинарной связи. Металлический марганец в этой соли находится в степени окисления +7.Твердый KMnO 4 имеет орторомбическую кристаллическую структуру.

Получение: Перманганат калия получают промышленным способом в двухступенчатом процессе путем взаимодействия диоксида марганца (MnO 2 ) с гидроксидом калия на воздухе при высоких температурах с образованием манганата калия (K 2 MnO 4 ), который затем подвергали электролитическому окислению с образованием перманганата калия:

2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 → 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O

2 K 2 MnO 4 + H 2 O → 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2

Физические свойства: KMnO 4 представляет собой ярко-фиолетовое кристаллическое твердое вещество.Он не имеет запаха, имеет плотность 2,70 г / мл и температуру плавления 240 ° C. Он доступен в продаже в виде порошка, кристаллов или таблеток.

Химические свойства: Перманганат калия легко растворяется в воде, давая характерный раствор ярко-пурпурного, темно-розового или пурпурного цвета. Это сильный окислитель, который окрашивает большинство органических материалов (включая кожу и одежду), контактирующих с ним, из-за образования темно-коричневого восстановленного продукта MnO 2 .Он стабилен при нормальных условиях, но при нагревании разлагается с образованием MnO 2 . Твердый KMnO 4 бурно реагирует с концентрированной серной кислотой, глицерином и некоторыми простыми спиртами.

Применение: KMnO 4 - сильный окислитель, обладающий мощными антисептическими свойствами и нетоксичный в разбавленных концентрациях. Таким образом, он используется для лечения ран, язв, экземы, дерматита, грибковых инфекций и других кожных заболеваний. Он также широко используется в очистке воды, консервировании фруктов, органическом синтезе, фотографии, ракетном топливе и в аналитической химии в качестве важного титранта.

Воздействие на здоровье / опасность для здоровья: Для антисептических и медицинских целей его следует использовать только в сильно разбавленных растворах. Перманганат калия вызывает коррозию при высоких концентрациях, и контакт с кожей может вызвать раздражение, покраснение и даже ожоги. Проглатывание перманганата калия в высоких концентрациях может быть очень опасным и может вызвать боль в животе, жжение в горле, сердечно-сосудистый коллапс, повреждение почек и даже смерть.

.

Смотрите также