Какое химическое свойство проявляют перманганаты

Какое химическое свойство проявляют перманганаты thumbnail

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 формаВосстановленная формаСреда E0, В
MnO4−MnO42−OH−+0,56
MnO4−H2MnO4H++1,22
MnO4−MnO2H++1,69
MnO4−MnO2OH−+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.

Читайте также:  Какие свойства у чистотела

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%-й 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

Перманганат калия
перманганат калия
перманганат калия   
Систематическое
наименование
Перманганат калия
Традиционные названияМарганцовокислый калий, марганцовка
Хим. формулаKMnO4
Состояниетвердое (хрупкие кристаллы)
Молярная масса158,034 г/моль
Плотность2,703 г/см³
240 °C
Мол. теплоёмк.119,2 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования-813,4 кДж/моль
Растворимость в воде6,38 (20 °C)
Рег. номер CASГОСТ 5777-84 ГОСТ 20490-75
Рег. номер CAS7722-64-7
PubChem516875
Рег. номер EINECS231-760-3
SMILES

[O-] [Mn](=O)(=O)=O.[K+]

InChI

1S/K.Mn.4O/q+1;;;;;-1

VZJVWSHVAAUDKD-UHFFFAOYSA-N

Рег. номер EC231-760-3
RTECSSD6475000
Номер ООН1490
ChemSpider22810
Токсичностьнизкая
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Какое химическое свойство проявляют перманганаты

Кристаллы перманганата калия под микроскопом

Перманганат калия (лат. Kalii permanganas, распространённое название в быту — марганцовка) — марганцовокислый калий, калиевая соль марганцовой кислоты. Химическая формула — KMnO4. Представляет собой тёмно-фиолетовые, почти чёрные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор цвета фуксии.

Формула марганцовки

Физические свойства

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.

 Растворимость перманганата калия в воде 

Температура, °C

10

20

25

30

40

50

65

Растворимость, г/100 г воды

4,22

6,36

7,63

9

12,5

16,8

25

Термодинамические свойства

Термодинамические свойства перманганата калия 

Стандартная энтальпия образования ΔH−813,4 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G−713,8 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энтропия S171,71 Дж/(моль·K) (т) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость Cp119,2 Дж/(моль·K) (т) (при 298 К)
Читайте также:  Каким из перечисленных свойств не обладает нервная система

Химические свойства

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду 

Окисленная формаВосстановленная формаСреда E0, В
MnO4−MnO42−OH−+0,56
MnO4−H2MnO4H++1,22
MnO4−MnO2H++1,69
MnO4−MnO2OH−+0,60
MnO4−Mn2+H++1,51

перманганат калия

Слева направо (водные растворы): Co(NO3)2 (красный); K2Cr2O7 (оранжевый); K2CrO4 (жёлтый); NiCl2 (бирюзовый); CuSO4 (голубой); KMnO4 (фиолетовый)

Калий марганцовокислый

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
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.

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

2KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + Mn2O7 + H2O

при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца MnO3HSO4. По реакции с фторидом иода(V) можно получить аналогичный оксофторид:

KMnO4 + IF5 → KF + IOF3 + MnO3F

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

2KMnO4 →t K2MnO4 + MnO2 + O2

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

5KMnO4 →t K2MnO4 + K3MnO4 + 3MnO2 + 3O2

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O → 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4

Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) K2MnO4 на MnO2 и KMnO4.

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

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:

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

Применение

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

Калий марганцовокислый

Медицинское применение

Другие названия
Лекарственные формы
Классификация
Химическое соединение
Перманганат калия
Kalii permanganas
ИЮПАКПерманганат калия
Брутто-формулаKMnO₄
CAS7722-64-7
PubChem516875
DrugBank13831
Фармакол. группаАнтисептики и дезинфицирующие средства
АТХD08AX06
порошок для приготовления раствора
KMnO4, Калия перманганат, Марганцовка, Хамелеон минеральный, Марганцевокислый калий, Марганцовокислый калий, Калий марганцевокислый
 Перманганат калия

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.

Фармакологическое действие

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

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

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.

Читайте также:  В какой реакции углерод проявляет свойства восстановителя

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

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

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

  • Применяется для определения перманганатной окисляемости при оценке качества воды согласно ГОСТ 2761-84 по методу Кубеля.
  • 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

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

2MnO2 + 3Cl2 + 8KOH → 2KMnO4 + 6KCl + 4H2O2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH2K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + H2↑ + 2KOH

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

Ограничение на покупку

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

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

Калий марганцовокислый 

Раствор перманганат калия

Раствор марганцовки

              Раствор марганцовки

Соединения марганца

  • Арсенид димарганца (Mn2As)
  • Арсенид марганца (MnAs)
  • Ацетат марганца(II) (Mn(CH3COO)2)
  • Ацетилацетонат марганца(III) ([Mn(C5H7O2)3])
  • Борид марганца (MnB)
  • Бромид марганца(II) (MnBr2)
  • Гексакарбонил марганца (Mn(CO)6)
  • Гидроксид марганца(II) (Mn(OH)2)
  • Гидроортофосфат марганца(II) (MnHPO4)
  • Декакарбонилдимарганец (Mn2(CO)10)
  • Диборид марганца (MnB2)
  • Дигидроортофосфат марганца(II) (Mn(H2PO4)2)
  • Динитрид пентамарганца (Mn5N2)
  • Динитрид тримарганца (Mn3N2)
  • Дисилицид марганца (MnSi2)
  • Дифосфид тримарганца (Mn3P2)
  • Йодид марганца(II) (MnI2)
  • Метагидроксид марганца (MnO(OH))
  • Карбид тримарганца (Mn3C)
  • Карбиды марганца
  • Карбонат марганца(II) (MnCO3)
  • Манганат бария (BaMnO4)
  • Манганат калия (K2MnO4)
  • Манганат натрия (Na2MnO4)
  • Марганцовая кислота (HMnO4)
  • Метасиликат марганца(II) (MnSiO3)
  • Нитрат марганца(II) (Mn(NO3)2)
  • Нитрид димарганца (Mn2N)
  • Нитрид тетрамарганца (Mn4N)
  • Оксид марганца(II) (MnO)
  • Оксид марганца(II,III) (Mn3O4)
  • Оксид марганца(II,IV) (Mn5O8)
  • Оксид марганца(III) (Mn2O3)
  • Оксид марганца(IV) (MnO2)
  • Оксид марганца(VI) (MnO3)
  • Оксид марганца(VII) (Mn2O7)
  • Ортосиликат марганца(II) (Mn2SiO4)
  • Ортофосфат марганца(II) (Mn3(PO4)2)
  • Перманганат калия (KMnO4)
  • Перманганат лития (LiMnO4)
  • Перманганат натрия (NaMnO4)
  • Перманганат серебра (AgMnO4)
  • Пирофосфат марганца(II) (Mn2P2O7)
  • Силицид димарганца (Mn2Si)
  • Силицид марганца (MnSi)
  • Сульфат марганца(II) (MnSO4)
  • Сульфат марганца(III) (Mn2(SO4)3)
  • Сульфат марганца(IV) (Mn(SO4)2)
  • Сульфид марганца(II) (MnS)
  • Сульфид марганца(IV) (MnS2)
  • Тетраоксоманганат(V) натрия (Na3MnO4)
  • Тиоцианат марганца(II) (Mn(SCN)2)
  • Фосфид димарганца (Mn2P)
  • Фосфид марганца (MnP)
  • Фосфид тетрамарганца (Mn4P)
  • Фосфид тримарганца (Mn3P)
  • Фторид марганца(II) (MnF2)
  • Фторид марганца(III) (MnF3)
  • Фторид марганца(IV) (MnF4)
  • Хлорид марганца(II) (MnCl2)
  • Хлорид марганца(III) (MnCl3)
  • Хлорид марганца(IV) (MnCl4)
  • (Циклопентадиенил)дикарбонил(тиокарбонил)марганец
    (Mn(C5H5)(CO)2(CS))

Источник