Перманганат калия при нагревании


Разложение KMnO4, напишите уравнение реакции

Перманганат калия представляет собой прозрачные кристаллы красно-фиолетового (почти черного) цвета, которые разлагаются при нагревании. Молекулярное уравнение реакции термического разложения KMnO4 (перманганата калия), протекающее при температуре выше приводит к образованию манганата калия, оксида марганца (IV) и кислорода (лабораторный способ получения этого газа) и имеет вид:

   

Перманганат калия умеренно растворяется в воде, даже при подкислении раствора серной кислотой (раствор окрашивается в интенсивный фиолетовый цвет), но при этом не гидролизуется.
Кристаллогидратов не образует. Разлагается в растворе (медленно), при действии концентрированных кислот, щелочей и гидрата аммиака при нагревании. Сильный окислитель в растворе и при спекании; в сильнокислотной среде восстанавливается, как правило, до , в нейтральной среде до , в сильнощелочной среде — до . Реагирует с типичными восстановителями, этанолом, водородом. Вступает в реакции обмена.

   

   

   

Перманганат калия получают в результате химического или электрохимического окисления соединений марганца, а также по реакции диспропорционирования манганата калия.

Разложение перманганата калия. Свойства солей марганцевой кислоты

Окислительно-восстановительные процессы лежат в основе важнейших явлений живой и неживой природы: горения, разложения сложных веществ, синтеза органических соединений. Перманганат калия, свойства которого мы изучим в нашей статье, относится к наиболее сильным окислителям, применяемым в лабораторных и промышленных условиях. Его окислительные способности зависят от степени окисления атома, которая меняется в ходе реакции. Рассмотрим это на конкретных примерах химических процессов, происходящих с участием молекул KMnO4.

Характеристика вещества

Рассматриваемое нами соединение (перманганат калия) является одним из наиболее применяемых в промышленности веществ – соединений марганца. Соль представлена кристаллами в виде правильных призм темно-фиолетового цвета. Она хорошо растворяется в воде и образует раствор малинового цвета, обладающий прекрасными бактерицидными характеристиками. Поэтому вещество нашло широкое применение как в медицине, так и в быту в качестве бактерицидного средства. Как и другие соединения семивалентного марганца, соль способна окислять многие соединения органической и неорганической природы. К разложению перманганата калия прибегают в химических лабораториях для получения небольших объемов чистого кислорода. Соединение окисляет сульфитную кислоту в сульфатную. В промышленности KMnO4 применяется для выделения газообразного хлора из соляной кислоты. Оно также окисляет большинство органических веществ, способно переводить соли двухвалентного железа в форму его трехвалентных соединений.

Опыты с марганцовкой

Вещество, в быту называемое марганцовкой, при нагревании разлагается. В продуктах реакции обнаруживается свободный кислород, двуокись марганца и новая соль – K2MnO4. В лаборатории этот процесс проводят для получения чистого кислорода. Химическое уравнение разложения перманганата калия можно представить так:

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2.

Сухое вещество, представляющее собой фиолетовые кристаллы в виде правильных призм, нагревают до температуры +200 °C. Катион марганца, находящийся в составе соли, имеет степень окисления, равную +7. Она снижается в продуктах реакции до величин +6 и +4 соответственно.

Окисление этилена

Газообразные углеводороды, относящиеся к различным классам органических соединений, имеют как одинарные, так и кратные связи между атомами углерода в составе своих молекул. Как определить присутствие пи-связей, лежащих в основе непредельного характера органического соединения? Для этого проводят химические опыты, пропуская исследуемое вещество (например, этен или ацетилен) через фиолетовый раствор перманганата калия. Наблюдается его обесцвечивание, так как непредельная связь разрушается. Молекула этилена окисляется и из непредельного углеводорода превращается в двухатомный предельный спирт – этиленгликоль. Данная реакция является качественной на наличие двойных или тройных связей.

Особенности химических проявлений KMnO4

Если степени окисления реагентов и продуктов реакции изменяются, значит происходит реакция окисления-восстановления. В ее основе лежит явление перемещения электронов от одних атомов к другим. Как и в случае с разложением перманганата калия, так и в других реакциях, вещество проявляет ярко выраженные свойства окислителя. Например, в подкисленном растворе сернистокислого натрия и перманганата калия образуется сульфаты натрия, калия и марганца, а также вода:

5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.

В этом случае ион серы является восстановителем, а марганец, входящий в сложный анион MnO4-, проявляет свойства окислителя. Он принимает пять электронов, поэтому степень его окисления снижается с +7 до +2.

Влияние среды на протекание химической реакции

В зависимости от концентрации ионов водорода или гидроксильных групп различают кислый, щелочной или нейтральный характер раствора, в котором происходит окислительно-восстановительная реакция. Например, при избыточном содержании катионов водорода, ион марганца со степенью окисления +7 в перманганате калия понижает ее до +2. В щелочной среде, при высокой концентрации гидроксильных групп, сульфит натрия, взаимодействуя с перманганатом калия, окисляется до сульфата. Ион марганца со степенью окисления +7 переходит в катион с зарядом +6, находящийся в составе K2MnO4, раствор которого имеет зеленую окраску. В нейтральной среде сульфит натрия и перманганат калия реагируют между собой, при этом осаждается двуокись марганца. Степень окисления катиона марганца уменьшается с +7 до +4. В продуктах реакции также обнаруживаются сульфат натрия и щелочь – гидроксид натрия.

Применение солей марганцевой кислоты

Реакция разложения перманганата калия при нагревании и другие окислительно-восстановительные процессы, проходящие с участием солей марганцевой кислоты, часто используются в промышленности. Например, окисление многих органических соединений, выделение газообразного хлора из соляной кислоты, превращение солей двухвалентного железа в трехвалентное. В сельском хозяйстве раствор KMnO4 применяют для предпосевной обработки семян и почвы, в медицине им обрабатывают поверхность ран, дезинфицируют воспаленные слизистые оболочки носовой полости, используют для обеззараживания предметов личной гигиены.

В нашей статье мы не только подробно изучили процесс разложения перманганата калия, но также рассмотрели его окислительные свойства и применение в быту и промышленности.

Перманганат калия

- Простая английская Википедия, свободная энциклопедия

Перманганат калия является неорганическим химическим соединением. Его химическая формула KMnO 4 . Содержит ионы калия и перманганата. Марганец находится в степени окисления +7. Он также известен как перманганат калия и кристаллы Конди . Перманганат калия является сильным окислителем, что означает, что он имеет тенденцию поглощать электроны из других химических веществ.Растворяется в воде, давая пурпурные растворы. Если он испаряется, то получается пурпурно-черные блестящие кристаллы. [2] Имеет сладкий вкус и без запаха. [1]

В 1659 году немецкий химик Иоганн Рудольф Глаубер расплавил смесь минерального пиролузита и карбоната калия, чтобы получить материал, который превращался в зеленый раствор (марганат калия) при растворении в воде. Он медленно изменял цвет на фиолетовый ( перманганат калия ) и затем, наконец, красный.Этот отчет является первым описанием производства перманганата калия.

Чуть менее 200 лет спустя лондонец по имени Генри Боллманн Конди был химиком. Он интересовался дезинфицирующими средствами и делал такие вещи, как озонированная вода . Он обнаружил, что когда он плавил пиролузит с помощью гидроксида натрия и растворял его в воде, он получал раствор с хорошими дезинфицирующими свойствами. Он запатентовал это решение и продал его как Condy's Fluid . Проблема заключалась в том, что решение было не очень стабильным.Это было исправлено с помощью гидроксида калия, а не гидроксида натрия. Это дало более стабильный материал. Его также можно было высушить до такого же хорошего порошка перманганата калия. Этот порошок назывался кристаллами Конди или порошком Конди . Производить перманганат калия было легко, поэтому Конди пытался помешать другим людям делать это и продавать его самостоятельно.

Ранние фотографы использовали его во флэш-порошке.

Химическое применение [изменить | изменить источник]

Перманганат калия используется в качестве окислителя. [3] Он также используется в дезинфицирующих средствах и дезодорантах. Он может быть использован для изготовления различных химикатов. При очистке сточных вод он используется для избавления от сероводорода, вонючего токсичного газа. В аналитической химии точная концентрация KMnO 4 иногда используется для определения количества определенного восстановителя в титровании. Аналогичным образом он используется в качестве реагента для древесной массы. Смешивание перманганата калия и формальдегида дает мягкий слезоточивый газ.

В качестве окислителя в органическом синтезе [изменить | изменить источник]

Разбавленные растворы KMnO 4 превращают алкены в диолы (гликоли). Это поведение также используется в качестве качественного теста на наличие двойных или тройных связей в молекуле, поскольку реакция делает раствор перманганата бесцветным. Иногда его называют реагентом Байера.

Концентрированные растворы окисляют метильную группу в ароматическом кольце, например, от толуола до бензойной кислоты.

KMnO 4 окисляет гидрохлорид псевдоэфедрина с образованием меткатинона, препарата Списка I в Соединенных Штатах.Следовательно, DEA ограничило его использование и продажу, классифицируя его как прекурсор, контролируемый Списком I. Перманганат калия включен в Таблицу I в качестве прекурсора в соответствии с Конвенцией Организации Объединенных Наций о борьбе против незаконного оборота наркотических средств и психотропных веществ. [2]

Кислоты и перманганат калия [изменить | изменить источник]

Концентрированная серная кислота реагирует с перманганатом калия с образованием оксида марганца (VII), который может быть взрывоопасным. [4] [5] [6] .Эта реакция также вызывает озон. Озон может воспламенить бумагу, пропитанную спиртом. Эта реакция очень опасна.

6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 → 6 MnSO 4 + 3 K 2 SO 4 + 9 H 2 O + 5 O 3

Сконцентрировано HCl производит хлор.

2 KMnO 4 + 16 HCl → 2 MnCl 2 + 2 KCl + 8 H 2 O + 5 Cl 2

Mn-содержащие продукты окислительно-восстановительных реакций зависят от pH.Кислые растворы перманганата восстанавливаются до слабо розового иона Mn 2+ , как в хлориде марганца (II). В нейтральном растворе перманганат восстанавливается до коричневого оксида марганца (IV), где Mn находится в степени окисления +4. Оксид марганца (IV) - это вещество, которое окрашивает кожу при нанесении на нее перманганата калия. Перманганат калия самопроизвольно восстанавливается в основном растворе до зеленого марганата калия, где марганец находится в степени окисления +6.

Биомедицинское использование [изменить | изменить источник]

  • Разбавленные растворы используются для лечения раковых язв (язв) (0.25%), дезинфицирующее средство для рук (около 1%) и лечение легкого помфоликс дерматита или грибковых инфекций рук или ног.
  • Разбавленный раствор подкисленного перманганата калия используется в гистологии для отбеливания меланина, который затемняет детали ткани.
  • Перманганат калия может быть использован для дифференциации амилоида АА от других типов амилоида, патологически депонированного в тканях организма. Инкубация фиксированной ткани с перманганатом калия предотвратит окрашивание амилоида АА конго красным, тогда как другие типы амилоида не пострадают. [7] [8]

Разное использование [изменить | изменить источник]

Растворенный перманганат калия
  • Решения KMnO 4 использовались вместе с 80% перекисью водорода для приведения ракеты в движение. В этом использовании он назывался Z-Stoff. Этот пропеллент до сих пор используется в торпедах.
  • Разбавленный (10 мг / л) перманганат калия можно использовать для уничтожения улиток из растений до помещения их в пресноводный аквариум.
  • Высококачественный перманганат калия можно найти в магазинах у бассейна и используется в сельской местности для удаления железа и сероводорода (запах тухлых яиц) из колодезной воды.
  • KMnO 4 часто включается в наборы для выживания вместе с глицерином или таблеткой глюкозы для разжигания огня. Таблетку с глюкозой можно растереть, смешать с перманганатом калия, и она будет гореть, если ее потереть. Это может также быть смешано с антифризом от транспортного средства, чтобы сделать огонь. Это может быть опасно и должно быть сделано осторожно, окунув немного бумаги в антифриз и добавив небольшое количество перманганата калия. Он также может стерилизовать воду и раны, поэтому он полезен в комплекте для выживания.
  • KMnO 4 используется для лечения некоторых паразитарных заболеваний рыб, при обработке питьевой воды, а также в качестве противоядия при отравлении фосфором. В Африке его использовали в качестве дезинфицирующего средства для овощей, таких как салат.

Твердый перманганат калия является сильным окислителем, и в целом его следует хранить отдельно от восстановителей. Для некоторых реакций нужно немного воды. Например, порошкообразный перманганат калия и сахарная пудра будут воспламеняться (но не взрываться) через несколько секунд после добавления капли воды. Wright JR, Calkins E, Humphrey RL. Лабораторное исследование . 1977 март; 36 (3): 274-81. PMID 839739 ,

Перманганат калия (Kmno4) | Использование, физические и химические свойства перманганата калия

Что такое перманганат калия?

  • Перманганат калия - это универсальное химическое соединение пурпурного цвета.

  • Это калиевая соль марганцевой кислоты.

  • Также известный как перманганат калия, он имеет много других названий, таких как минерал хамелеон, кристаллы Конди и гипермаган.

  • Перманганат калия был впервые произведен немецким химиком Иоганном Рудольфом Глаубером в 1659 году, но вскоре был забыт.Это было вновь открыто британским химиком Генри Конди, который производил дезинфицирующие средства, известные как «кристаллы Конди», перманганат калия стал большим успехом.

  • Обладает окислительными свойствами, поэтому нашел широкое применение в медицинской и химической промышленности.

  • Его химическая формула KMnO4.

Физические свойства перманганата калия - KMnO4

  • Это химическое соединение ярко-фиолетового или бронзового цвета.

  • Имеет плотность 2.7 г / мл и его молярная масса составляет 158,034 г / моль.

  • Состав не имеет запаха, то есть не имеет запаха, но имеет сладкий вкус.

  • Имеет высокую температуру плавления 2400 ° С.

  • В основном встречается в виде порошка, кристаллов или таблеток.

Химические свойства перманганата калия

  • Перманганат калия растворим в ацетоне, воде, пиридине, метаноле и уксусной кислоте.Он также легко растворим в неорганических растворителях.

  • Имеет насыщенный фиолетовый цвет в концентрированном растворе и розовый цвет в разбавленном растворе.

Концентрированные и разбавленные растворы перманганата калия

  • Не горюч, но поддерживает горение других веществ.

  • В нормальных условиях это высокостабильное соединение, но при нагревании разлагается с образованием MnO2 и выделяет кислород.

2KMnO4 ∆ → K2MnO4 + MnO2 + O2

  • Это сильный окислитель (соединение, которое может легко переносить кислород в другие вещества), образующий темно-коричневый диоксид марганца (MnO2), который окрашивает все, что является органические.Он может легко принимать электроны от других веществ.

  • Реагирует бурно с серной кислотой, что приводит к взрыву.

  • Немедленно реагирует с глицерином и простыми спиртами с образованием пламени и дыма.

Структура перманганата калия - KMnO4

  • Перманганат калия представляет собой ионное соединение, состоящее из катиона калия (K +) и перманганатного аниона (MnO4-).

  • В перманганатном анионе (MnO4-) атом марганца связан с четырьмя атомами кислорода через три двойные связи и одну одинарную связь.Его структура может быть написана как ниже.

  • Степень окисления марганца в этой соли +7.

  • Кристаллическая структура твердого KMnO4 является ромбической. Каждая структура MnO4 присутствует в тетраэдрической геометрии.

Реакции перманганата калия (KMnO4)

Большинство реакций с перманганатом калия представляют собой окислительно-восстановительные реакции (химическая реакция, в которой одно вещество окисляется, а другое восстанавливается).

KMnO4 может окислять многие неорганические соединения.Среда раствора играет важную роль в определении продуктов реакции.

2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3h3SO4🡪 2MnSO4 + 5Na2SO₄ + K2SO4 + 3h3O

2KMnO4 + 3K2SO3 + h3O 🡪 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH

2KMNO4 + 2KOH

2KM🡪NO4.

алкенов и марганата 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, известного как альдегид.

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

Кислотная структура была немного перевернута, чтобы она больше походила на то, как мы обычно рисуем кислоты, но общий эффект заключается в том, что между углеродом и водородом образовался кислород.

Общее влияние манганата калия (VII) на этот вид алкена составляет:

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

Поиграйте с этим, пока вы не будете довольны этим. Нарисуйте несколько алкенов, каждый из которых имеет водород, присоединенный на обоих концах углерод-углеродной двойной связи. Различные алкильные группы - иногда одинаковые на каждом конце двойной связи, иногда разные. Окислите их, чтобы сформировать кислоты, и посмотрите, что вы получите.

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

Вы могли ожидать, что это произведет метановую кислоту, как в уравнении:

Но это не так! Это потому, что метановая кислота также легко окисляется раствором калия манганата (VII).На самом деле, он окисляет все это вплоть до углекислого газа и воды.

Таким образом, уравнение в таком случае может быть, например:

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

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

 

Резюме

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

  • Если на одном конце связи 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 находятся два атома водорода, эта часть молекулы даст углекислый газ и воду.

 

Какой смысл всего этого?

Возвращение к результатам поможет вам определить структуру алкена. Например, алкен C 4 H 8 имеет три структурных изомера:

Подумайте, какие из них дадут каждый из следующих результатов, если их обработать горячим концентрированным раствором манганата калия (VII). Приведенные выше изомеры представляют собой , , а не , в порядке A, B и C.

Не читайте ответы в зеленой рамке, пока не попробуете.

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

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

  • Изомер C дает карбоновую кислоту (этановую кислоту).

.

Смотрите также