Какие свойства проявляет kmno4

Кристаллы перманганата калия под микроскопом

Пермангана́т ка́лия (лат. Kalii permanganas, распространённое название в быту — марганцо́вка) — марганцовокислый калий, калиевая соль марганцовой кислоты. Химическая формула — . Представляет собой тёмно-фиолетовые, почти чёрные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор цвета фуксии.

Физические свойства[править | править код]

Внешний вид: тёмно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском. Показатель преломления составляет 1,59 (при 20 °C).

Растворяется в воде (см. таблицу), жидком аммиаке, ацетоне (2:100), метаноле, пиридине.

Термодинамические свойства[править | править код]

Химические свойства[править | править код]

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду

Окисленная форма	Восстановленная форма	Среда	E0, В
MnO4−	MnO42−	OH−	+0,56
MnO4−	H2MnO4	H+	+1,22
MnO4−	MnO2	H+	+1,69
MnO4−	MnO2	OH−	+0,60
MnO4−	Mn2+	H+	+1,51

Является сильным окислителем. В зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде — до соединений марганца(II), в нейтральной — до соединений марганца(IV), в сильно щелочной — до соединений марганца(VI). Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия):

в кислой среде:

;

в нейтральной среде:

;

в щелочной среде:

Однако последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

При соприкосновении с концентрированной серной кислотой перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII):

При этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца . По реакции с фторидом иода(V) можно получить аналогичный оксофторид:

При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода). Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:

На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) на и .

Окисляет органические вещества. В частности, разбавленные растворы перманганата калия в щелочной и нейтральной среде окисляют алкены до диолов (реакция Вагнера):

Водные растворы перманганата калия термодинамически нестабильны, но кинетически довольно устойчивы. Их сохранность резко повышается при хранении в темноте.

При смеси с пероксидом водорода протекает следующая реакция:

Применение[править | править код]

Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.

Медицинское применение[править | править код]

Разбавленные растворы (около 0,1 %) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. В качестве рвотного средства для приёма внутрь при отравлениях морфином, аконитином и некоторыми другими алкалоидами используют разбавленный (0,02—0,1 %) раствор перманганата калия[1].

Фармакологическое действие[править | править код]

Антисептическое средство. При соприкосновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения — альбуминаты (за счёт этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах — раздражающее, прижигающее и дубящее действие). Обладает также дезодорирующим эффектом. Эффективен при лечении ожогов и язв. Способность калия перманганата обезвреживать некоторые яды лежит в основе использования его растворов для промывания желудка при отравлениях неизвестным ядом и пищевых токсикоинфекциях. При попадании внутрь всасывается, оказывая действие (приводит к развитию метгемоглобинемии).

Показания[править | править код]

Смазывание язвенных и ожоговых поверхностей — инфицированные раны, язвы и ожоги кожи. Полоскание полости рта и ротоглотки — при инфекционно-воспалительных заболеваниях слизистой оболочки полости рта и ротоглотки (в том числе при ангинах). Для промывания и спринцеваний при гинекологических и урологических заболеваниях — кольпиты и уретриты. Для промываний — желудка при отравлениях, вызванных приёмом внутрь алкалоидов (морфин, аконитин, никотин), синильной кислотой, фосфором, хинином; кожи — при попадании на неё анилина; глаз — при поражении их ядовитыми насекомыми.

Противопоказания[править | править код]

Гиперчувствительность.

При передозировке: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки — отёчная, тёмно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отёк гортани, развитие механической асфиксии, ожогового шока, двигательного возбуждения, судорог, явлений паркинсонизма, геморрагического колита, нефропатии, гепатопатии. При пониженной кислотности желудочного сока возможно развитие метгемоглобинемии с выраженным цианозом и одышкой. Смертельная доза для детей — около 3 г, для взрослых — 0,3—0,5 г/кг.

Лечение: метиленовый синий (50 мл 1 % раствора), аскорбиновая кислота (внутривенно — 30 мл 5 % раствора), цианокобаламин — до 1 мг, пиридоксин (внутримышечно — 3 мл 5 % раствора).

Способ применения и дозы[править | править код]

Наружно, в водных растворах для промывания ран (0,1—0,5 %), для полоскания рта и горла (0,01—0,1 %), для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей (2—5 %), для спринцевания (0,02—0,1 %) в гинекологической и урологической практике, а также промывания желудка при отравлениях.

Предосторожности[править | править код]

Активно взаимодействует при нагреве и даже при комнатной температуре с большинством восстановителей, например, органическими веществами (сахарозой, танинами, глицерином и многими другими), легкоокисляющимися веществами, поэтому при смешивании происходит саморазогревание, что иногда вызывает самовоспламенение смеси (с концентрированным раствором глицерина, или безводным — всегда) и может привести к взрыву.

Очень опасно растирание сухого перманганата калия с органическими веществами и порошками активных металлов и неметаллов (кальцием, алюминием, магнием, фосфором, серой и др.) — весьма вероятен взрыв.

Другие сферы применения[править | править код]

1—2% раствор используется садоводами для протравливания семян перед посадкой[2]
Применяется для определения перманганатной окисляемости при оценке качества воды согласно ГОСТ 2761-84 по методу Кубеля [1].
Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
Растворы (концентрации примерно 3 г/л) широко применяются при тонировании фотографий.
В пиротехнике применяют в качестве сильного окислителя.
Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в космических жидкостно-ракетных двигателях.
Водный раствор перманганата калия используется для травления дерева, в качестве морилки.
Водный раствор применяется также для выведения татуировок. Результат достигается посредством химического ожога, при котором отмирают ткани, в которых содержится красящее вещество. Данный метод немногим отличается от простого срезания кожи, обычно он менее эффективен и более неприятен, так как ожоги заживают намного дольше. Татуировка не удаляется полностью, на её месте остаются шрамы.
Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении мета- и парафталевых кислот из мета- и параксилолов соответственно (см. Терефталевая кислота).

Получение[править | править код]

Химическое или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирование манганата калия. Например:

,
,
,
.

Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и эндотермична, она является основным промышленным способом получения перманганата калия.

Ограничение на покупку[править | править код]

Входит в IV список прекурсоров ПККН в России[3] (допускается исключение некоторых мер контроля).

14 июня 2013 года на Украине был признан прекурсором и внесён в список наркотических веществ[4].

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

Вульфсон Н. С. Препаративная органическая химия, с. 656, 657.
Казанский Б. А. (ред.) Синтезы органических препаратов (сборник 3), с. 145.
Реми Г. Курс неорганической химии (том 1), с. 817.

Ссылки[править | править код]

International Chemical Safety Card 0672

Источник

Вы хотите познавать химию и профессионально, и с удовольствием? Тогда вам сюда! Автор методики системно-аналитического изучения химии Богунова В.Г. раскрывает тайны решения задач, делится секретами мастерства при подготовке к ОГЭ, ЕГЭ, ДВИ и олимпиадам

Сегодня мы начинаем знакомиться с портретами известных окислителей, вернее, с продуктами их восстановления. Их нужно помнить, чтобы написать ОВР методом полуреакций. Не нужно нервничать. Точек продуктов восстановления окислителей очень мало (около 15). Остальное — технология написания окислительно-восстановительных реакций.

Вначале давайте вспомним, кто такие окислители и чем они отличаются от восстановителей?

Окислители

1) Окислитель — атом в составе молекулы или иона, который присоединяет электроны от восстановителя. Происходит процесс восстановления окислителя (его степень окисления снижается).

2) Чем выше степень окисления атома в составе молекулы или иона, тем ярче проявляется окислительная активность.

3) Только свойства окислителя проявляют атомы с максимально возможной степенью окисления (она равна номеру группы).

Перманганат

1) Перманганат калия KMnO4 — черное кристаллическое вещество, растворы которого имеют интенсивно фиолетовую окраску.

2) KMnO4 — очень сильный окислитель.

3) Степень восстановления атома Mn+7 зависит от рН среды

На схеме хорошо видно, чем выше кислотность среды, тем выше окислительные способности перманганат-иона MnO4-. Это объясняется тем, что ионы Н+ внедряются в анионы MnO4- и ослабляют связь между атомами марганца и кислорода, деформируют анионы (за счет их поляризации) и облегчают, тем самым, действие восстановителя. Гидрок-сид-ионы в щелочной среде способствуют упрочнению связи между атомами марганца и кислорода Mn-О, поэтому перманганат-ион восстанавливается «совсем чуть-чуть».

Внимание! Хотите научиться писать ОВР? Первое задание — выучить три точки продукта восстановления перманганат-иона (в разных средах).

Внимательно прочитайте примеры ОВР с участием перманганата калия в различных средах и попробуйте прописать их самостоятельно.

1) Перманганат в кислой среде

2) Перманганат в нейтральной среде

3) Перманганат в щелочной среде

На закуску дарю небольшую подборку вариантов 30-х заданий ЕГЭ с перманганатом калия. Попробуйте выполнить задания и написать ОВР методом полуреакций. Правильность написания ОВР можно проверить по готовым молекулярным уравнениям реакции.

Задание 30 (5 вариантов)

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми возможна окислительно восстановительная реакция, и запишите уравнение этой реакции. Допустимо использование водных растворов веществ. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

1) перманганат калия, иодид калия, сульфат аммония, ацетат натрия, сульфат магния

2KMnO4 + 6KI + 4H2O → 2MnO2 + 3I2 + 8KOH

2) бром, нитрат бария, сульфат аммония, концентрированная соляная кислота, перманганат калия

2KMnO4 + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

3) перманганат калия, фосфин, серная кислота, нитрат лития, гидроксид алюминия

8KMnO4 + 5PH3 + 12H2SO4 → 4K2SO4 + 8MnSO4 + 5H3PO4 + 12H2O

4) нитрит калия, перманганат калия, нитрат натрия, хромат натрия, хлорид бария

2KMnO4 + 3KNO2 + H2O → 3KNO3 + 2MnO2 + 2KOH

5) перманганат калия, сульфат калия, сульфид натрия, хлорид натрия, сульфат олова (II)

2KMnO4 + 3Na2S + 4H2O → 2MnO2 + 3S + 2KOH + 6NaOH

АНОНС!

Вебинары для изучения профильного курса химии и подготовки к ЕГЭ! Уже начались! Вся информация — на странице ВКонтакте.

Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами.

Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова

Источник

Окислительно-восстановительные реакции с перманганатом калия вокруг нас.

Среди разнообразных процессов и явлений, протекающих в окружающем нас мире и в нашем организме, важное место занимают окислительно-восстановительные реакции. Одним из веществ этих реакций является перманганат калия.

Химическая формула: KMnO4

Внешний вид: калий марганцовокислый представляет собой калиевую соль не выделенной в свободном состоянии марганцевой кислоты HMnO4 в виде темно-фиолетовых кристаллов с металлическим блеском.

Показатель преломления σ 1,59 (при 20°C).

Водный раствор перманганата калия:

Марганцовокислый калий умеренно растворяется в воде, образуя раствор темно-малинового цвета. Не гидролизуется, медленно разлагается в растворе, особенно под действием солнечных лучей. Водный раствор KMnO4 лучше сохраняет свои свойства при хранении в темноте.

Кроме того, растворяется в ацетоне, пиридине, жидком аммиаке, метаноле, уксусной кислоте.

1.ОВР в быту.

Часто в быту мы используем ОВР даже не осознавая этого. Можно привести следующие примеры :

Использование перманганата калия ( КMnO4)в медицине и как антисептик. Например: слабый раствор ( чуть розоватый) можно использовать для лечения отравления ЖКТ, но при этом надо следить, чтобы нерастворённый кристаллик KMnO4 не попал в ЖКТ, т.к может вызвать ожог слизистой оболочки.
КMnO4 используют как отбеливатель тканей, бумаги и д.р.

2KMnO4+ 3H2O2 → 2MnO2 + 2KOH + 3O2↑+ 2H2O

Т.к. КMnO4 при растворение в воде даёт К+ ( катион калия) , то его слабый раствор ( розовый) может быть использован в качестве удобрения для комнатных и садовых растений попутно обеззараживая грунт. Для обеззараживания почвы, перед высадкой рассады, в лунки вливают раствор марганцовки. Раствор довольно слабый (примерно 1,5-2 грамма на 10 литров воды).
Обеззараживание семян перед посевом. Обычно обеззараживание семян проводят 0,5% раствором марганцовки (0,5 граммов на полстакана воды). Семена выдерживают в таком растворе недолго, 30 минут, а затем промывают в чистой воде и подсушивают. Такая обработка повышает устойчивость растений к ряду болезней.
Раствором перманганата калия удаляют неприятные запахи и пятна с мягкой мебели и ковров.
Водный раствор применяется также для вывода татуировок. Результат достигается с помощью химического ожога, при котором отмирают ткани, в которых содержится краситель. Этот метод мало чем отличается от простого срезания кожи, обычно он менее эффективный и неприятный, поскольку ожоги заживают гораздо дольше. Татуировки не удаляется полностью, на их месте остаются шрамы.

Противопоказаний для применения раствора перманганата калия в быту нет.

2. ОВР в лабараториях химической промышленности.

В титриметрическом анализе

Перманганатометрией называется титриметрический метод, в котором в качестве рабочего раствора применяют KMnO4, который является сильным окислителем, особенно в кислой среде. В зависимости от среды при восстановлении KMnO4 получаются различные конечные продукты. В кислой среде ионы MnO4- восстанавливаются до бесцветных ионов .

В слабокислой, нейтральной и щелочной среде ионы MnO4- восстанавливают до соединений Mn (IV), образуя темно-коричневый осадок диоксида марганца МnO2 .

Образование темного осадка затрудняет определение конца реакции, поэтому титрование проводят в кислой среде, прибавляя большой избыток кислоты. Кроме того, окислительная активность перманганата в кислой среде гораздо выше, чем в щелочной и нейтральной. Для подкисления применяют только серную кислоту. HCl нельзя применять, т. к. она вступает в окислительно-восстановительную реакцию с KMnO4 и расходующееся на нее добавочное количество рабочего раствора искажало бы результаты титрования. Азотная кислота (HNO3), которая является окислителем, для подкисления в методах оксидиметрии не применяется.

Ионы MnO4- придают раствору KMnO4 малиновую окраску. В процессе титрования KMnO4 обесцвечивается. В момент, когда в растворе не останется восстановителя, от прибавления одной капли KMnO4 титруемая смесь приобретает розовую окраску. Таким образом, точка эквивалентности фиксируется при помощи самого же рабочего раствора и индикатор в этом методе не применяется.

Перманганатометрию чаще всего применяют для анализа солей железа (II), кальция (в виде оксалата), щавелевой кислоты, меди (I) пероксида водорода. Метод перманганатометрии можно применять для определения окислителей. В этом случае применяют обратное титрование, прибавляя и определяемому веществу заведомо избыточное точно отмеренное количество раствора восстановителя. Затем избыток восстановителя титруют раствором KMnO4.

В химической практике как окислитель

Является сильным окислителем. В зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде — до соединений марганца (II), в нейтральной — до соединений марганца (IV), в сильно щелочной — до соединений марганца (VI). Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия):

в кислой среде: 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 → 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O;

в нейтральной среде: 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH;

в щелочной среде: 2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → K2SO4 + 2K2MnO4 + H2O;

в щелочной среде на холоде: KMnO4 + K2SO3 + KOH → K2SO4 + K3MnO4 + H2O.

Однако надо отметить, что последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

В фотографиях

Сущность процесса ослабления негативов заключается в удалении с пленки излишнего серебра. Для этого используют растворы окислителей KMnO4, K2Cr2O7, (NH4)S2O8, K3[Fe(CN)6]. Например, перманганат калия (марганцовка) KMnO4 в кислой среде окисляет серебро в соответствии с уравнением

10Ag + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Ag2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Вместо черного металлического серебра получается белая соль сульфат серебра Ag2SO4. Осветленный негатив далее обрабатывают фиксажным раствором, т.е. раствором Na2S2O3, и образовавшийся осадок Ag2SO4 удаляется с пленки. Конечно, операцию ослабления нужно проводить осторожно, чтобы не снять с пленки слишком много серебра.

В пиротехнике применяют как сильный окислитель.

Используется, но редко, так как при использовании выделяются красящие вещества.

Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в космических жидкостно-ракетных двигателях.
Водный раствор пермаганата калия используется для пропитки дерева, как морилки.

Для получения морилки нужно приготовить раствор из 1 литра теплой воды и 50 г марганцовки.

В промышленном органическом синтезе: получение карбоновых кислот из парафинов, при получении мета- и парафталевых кислот из мета- и параксилолови пр.
Для оценки качества воды по методу Кубеля: определение перманганатной окисляемости.

Перманганатная окисляемость – количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя- перманганата калия. Методика определения перманганатной окисляемости основана на окислении веществ, присутствующих в сточной воде, 0,01% раствором перманганата калия в сернокислой среде при кипячении.

Щелочной раствор используется как добавка в смеси при жидкостной очистки газов.

3. Перманганат калия является прекурсором.

Перманганат калия в концентрации 45% и более, согласно «Перечню наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в Российской Федерации» (утв. Постановлением Правительства РФ от 30.06.1998 N 681), включен в Таблицу III прекурсоров, оборот которых в Российской Федерации ограничен и в отношении которых допускается исключение некоторых мер контроля и Списка IV «Список прекурсоров, оборот которых в Российской Федерации ограничен и в отношении которых устанавливаются меры контроля в соответствии с законодательством Российской Федерации и международными договорами Российской Федерации», а также включен в Раздел I «Перечня лекарственных средств для медицинского применения, подлежащих предметно-количественному учету» (утв. приказом Минздрава РФ от 22.04.2014 N 183н).

Из выше изложенного можно сделать вывод, что перманганат калия является незаменимым веществом как в повседневной жизни, так и в промышленности.

Список литературы

Справочник школьника по химии / Е.А. Еремина, О.Н. Рыжова; Под ред. Н.Е. Кузьменко, В.В. Еремина.- М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство « Мир и Образование», 2002.-624с.

Химия: 11 класс: профильный уровень: учебник для учащихся / А.А. Карцова, А.Н. Лёвкин.- М.: Вентана- Граф, 2013.- 384 с.

Школьный словарь химических понятий и терминов / Г.И. Штремплер.- М. : Дрофа, 2007. – 416 с.

Окислительно-восстановительные реакции : Кн. Для внеклас. Чтения учащихся 8 – 10 кл. сред. шк.- 3-е изд., перераб.- М.: Просвещение, 1989.- 141с.

Источник