Перманганат калия: основные химические свойства и реакции. Перманганат калия реакции


Химик.ПРО - Реакции перманганат калия

Как влияет величина рН раствора на состав продуктов восстановления перманганата калия (KMnO4)? Приведите примеры соответствующих окислительно-восстановительных реакций перманганата калия. В какой среде окислительные свойства указанного окислителя выражены наиболее сильно?

Решение задачи

Среда (рН раствора) в которой протекает реакция, оказывает влияние на степень окисления атомов и, поэтому, окислительно-восстановительный процесс между одними и теми же веществами в разных средах приводит к образованию различных продуктов.

permanganat-kalia

перманганат калия

Итак, перманганат-ионы (MnO4-), которые придают раствору малиновую окраску:

  • в кислой среде (pH < 7) восстанавливаются до катионов Mn2+, раствор становится бесцветным

Пример реакции перманганата калия:

  • в нейтральной среде (pH = 7) восстанавливаются до MnO2, выпадает осадок бурого цвета

Пример реакции перманганата калия:

реакция перманганата калия в нейтральной среде

 

  • в щелочной среде (pH > 7) восстанавливаются до манганат-ионов MnO42-, раствор приобретает зеленую окраску

Пример реакции перманганата калия:

реакция перманганата калия в щелочной среде

Ответ:

окислительные свойства перманганата калия выражены наиболее сильно в кислой среде.

himik.pro

основные химические свойства и реакции

Перманганат калия в латыни имеет название Kalii permanganas. В миру это просто марганцовка - калиевая соль в реакции марганцевой кислоты. Буквенное обозначение KMnO. Соприкасаясь с органикой, образует белок – альбуминат, в ощущениях тела эта реакция передается чувством жжения, вязания, локального раздражения, при этом обладая заживляющим эффектом и свойством дезодоранта и противоядия.перманганат калия

Получают перманганат калия путем электрохимического окисления марганцевых соединений либо изменением их пропорций. Вот некоторые на перманганат калия реакции, широко используемые в промышленности и фармакологии:

2MnO2 +3 Cl2 + 8KOH → 2KMnO4 + 6KCl + 4h3O

2K2MnO4 + 2h3O → 2KMnO4 +h3↑ + 2KOH.

Здесь, как мы видим, марганец, окисляясь, взаимодействует с солями хлора и молекулами калия. Вторая по счету реакция широко используется в промышленности, так как при ней перманганат калия вырабатывается эндотермическим путем при электролизе концентрата.

Физические свойства перманганата калия

В науке это соединение иначе называют марганцевокислым калием, который представляет собой зернистые кристаллы ромбической формы и темно-лилового цвета. В виде кристаллов перманганат калия распадается при температуре нагрева 240°С и выше, образуя выделение кислорода. Это демонстрирует следующая реакция:

2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2.

Плотность вещества 2,703 г/см. куб, молярная масса перманганата калия – 158,03 г/моль. Растворимость соединения в воде зависит от степени концентрации, а также от температуры воды (данные представлены в таблице 1).

Таблица 1. Растворимость перманганата калия при различных температурах

t реакции01020304050
грамм кристалов/100 гр воды2,84,16,48,311,214,4

В зависимости от количества кристаллов, добавленных в воду разной температуры, каждый раствор будет иметь свой оттенок – от слабого, нежно-малинового при малой концентрации до пурпурно-фиолетового – при большой. Другими растворителями кристаллов перманганата калия выступают ацетон, аммиак и метиловый спирт. перманганат калия химические свойства

Химические свойства перманганата калия

Вещество "перманганат калия" является довольно сильным окислителем. В зависимости от рН-среды он воздействует на разные типы веществ, восстанавливаясь в уравнении до марганцевых соединений различных степеней окисления. Например, в кислой среде – II, в щелочной – до VI, в нейтральной среде, соответственно, – до IV.

Перманганат калия реакцииСоприкасаясь с концентратом серной кислоты, перманганат калия, химические свойства которого указывают на окисление, становится причиной взрывной реакции, а при нагревании выделяет кислород – этот метод добычи О2 повсеместно используют в промышленности.

Применение перманганата калия

В современном лабораторном производстве  перманганат калия распространен в органическом синтезе в виде окислителя. В щелочном растворе является действенным моющим и обезжиривающим препаратом. Популярно и универсально применение 0,1% раствора в медицине при лечении ожогов, полосканиях, обеззараживании, выводе токсинов. Некоторые аптеки не отпускают это вещество, так как приказом Министерства оно причислено к взрывоопасным. Зато можно достать перманганат калия в садово-огородных магазинах, где его продают в виде удобрения.

fb.ru

Перманганат калия

Калия перманганат (распространённое название в быту — марганцовка) — калиевая соль марганцевой кислоты (KMnO4).

Получение

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

2MnO2 +3 Cl2 + 8KOH → 2KMnO4 + 6KCl + 4h3O

2K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl

3K2MnO4+2h3O → 2KMnO4+ MnO2 + 4KOH

2K2MnO4 + 2h3O → 2KMnO4 +h3↑ + 2KOH

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

Физические свойства

Внешний вид: тёмно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском.

Физические свойства перманганата калия
Молекулярная масса 158,03 а.е.м.
Температура разложения 240 °C
Плотность ρ 2,7 г/см3 (при 20°C)
Показатель преломления σ 1,59 (при 20°C)

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

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 образования S 171,71 Дж/моль·K (т) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость Cp 119,2 Дж/моль·K (т) (при 298 К)

Химические свойства

Сильный окислитель. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы приведены в таблице.

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду Окисленная форма Восстановленная форма Среда E0, В
MnO4- MnO42- OH- +0,56
MnO4- h3MnO4 H+ +1,22
MnO4- MnO2 H+ +1,69
MnO4- MnO2 OH- +0,60
MnO4- Mn2+ H+ +1,51

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 + 3h3SO4 → 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3h3O

в нейтральной среде: 2KMnO4 + 3K2SO3 + h3O → 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH

в щелочной среде: 2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → K2SO4 + 2K2MnO4 + h3O

Однако надо отметить, что в последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указаной 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 + 2h3SO4 → 2KHSO4 + Mn2O7 + h3O,

при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца MnO3HSO4. По реакции с фторидом йода(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 + 3Mn→SO4 + 2h3O → 5MnO2 + K2SO4 + 2h3SO4

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

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

Применение

Применение этой соли основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона.

  • Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
  • Разбавленные растворы (около 0,1%) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антиспетическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов, приёма внутрь при некоторых отравлениях (обладает рвотным действием).

См. также

mediaknowledge.ru

Перманганат калия

Перманганат калия

Перманганат калия

Перманганат калия - марганцовокислый калий, калиевая соль марганцевой кислоты. Формула: K Mn O 4.Прекурсор (IV список прекурсоров ПККН).

Распространена название в быту - "марганцовка". Его продажа запрещена в украинских аптеках.

1. Физические свойства

Внешний вид: темно- фиолетовые кристаллы с металлическим блеском. Показатель преломления σ 1,59 (20 ? C). Растворяется в воде (см. таблицу), жидком аммиака, ацетоне (2:100), метаноле, пиридине.

1.1. 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 S 171,71 Дж / моль ? K (т) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоемкость C p 119,2 Дж / моль ? K (т) (при 298 К)

2. Химические свойства

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду Окисленных форма Восстановленная форма Среда E 0, В
MnO - 4 MnO 2 - 4 OH - +0,56
MnO - 4 H 2 MnO 4 H + +1,22
MnO - 4 MnO 2 H + +1,69
MnO - 4 MnO 2 OH - +0,60
MnO - 4 Mn 2 + 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: 2KMnO 4 + 5K 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 → 6K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O;
  • в нейтральной среде: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O → 3K 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH;
  • в щелочной среде: 2KMnO 4 + K 2 SO 3 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2K 2 MnO 4 + H 2 O;
    • в щелочной среде: на холоде: KMnO 4 + K 2 SO 3 + KOH → K 2 SO 4 + K 3 MnO 4 + H 2 O.

Однако надо отметить, что последняя реакция (в щелочной среде) протекает по указанной схеме только при недостатке восстановления и высокой концентрации щелочи, который обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

Слева направо (водные растворы): Co (NO 3) 2 (красный) K 2 Cr 2 O 7 (оранжевый) K 2 CrO 4 (желтый) NiCl 2 (бирюзовый) CuSO 4 (голубой) KMnO 4 ( фиолетовый).

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

2KMnO 4 + 2H 2 SO 4 → 2KHSO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O,

при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное сочетание - оксосульфат марганца MnO 3 HSO 4. По реакции с фторидом йода (V) можно получить аналогичный оксофторид:

KMnO 4 + IF 5 → KF + IOF 3 + MnO 3 F

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

2KMnO 4 → (t) K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 ↑

На самом деле реакция протекает сложнее, например, при не очень сильном нагревании ее можно приблизительно описать уравнением:

5KMnO 4 → (t) K 2 MnO 4 + K 3 MnO 4 + 3MnO 2 + 3O 2 ↑

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

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

Эта реакция в принципе обратная дисмутации K 2 MnO 4 на MnO 2 и KMnO 4.

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

3. Применение

Применение этой соли часто основано на высокой окислительной способности перманганат-иона, что обеспечивает антисептическое действие.

3.1. Медицинское применение

Разбавленные растворы (около 0,1%) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. Как рвотное средство для приема внутрь при некоторых отравлениях используют разбавленный раствор.

3.1.1. Фармакологическое действие

Антисептическое средство. При соприкосновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения - альбуминаты (за счет этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах - раздражающую, прижигающее и дубильное действие). Дезодорирует. 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, действуя (приводит к развитию метгемоглобинемии). Используется также в гомеопатии.

3.1.2. 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 спринцевания при гинекологических и урологических заболеваниях - кольпиты и уретриты. Для промываний - желудка при отравлениях, вызванных приемом внутрь алкалоидов ( морфин, аконитин, никотин), синильной кислотой, фосфором, хинином; кожи - при попадании на нее анилина; глаз - при поражении их ядовитыми насекомыми.

3.1.3. Противопоказания

Гиперчувствительность.

3.1.4. Побочные действия

Аллергические реакции, при использовании концентрированных растворов - ожоги и раздражение. Передозировка. Симптомы: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки - отечная, темно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отек 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 (в / в - 30 мл 5% раствора), цианокобаламин - до 1 мг, пиридоксин (в / м - 3 мл 5% раствора).

3.1.5. 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.

3.1.6. Взаимодействие

Химически несовместим с некоторыми органическими веществами (уголь, сахар, танин) и с веществами которые легко окисляются - может произойти взрыв.

3.2. Другие сферы применения

  • Применяется для определения перманганатная окисляемости при оценке качества воды по ГОСТ 2761-84 по методу гнезд [1].
  • Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
  • Растворы (концентрации примерно 3 г / л) широко применяются для тонирования фотографий.
  • В пиротехнике применяют как сильный окислитель.
  • Применяют как катализатор разложения перекиси водорода в космических жидкостно-ракетных двигателях.
  • Водный раствор пермаганата калия используется для травления дерева, как морилки.
  • Водный раствор применяется также для выведения 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 эффективен и неприятный, поскольку ожоги заживают гораздо дольше. Татуировки не удаляются полностью, на его месте остаются шрамы.
  • Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении метана, и парафталевих кислот из мета-и параксилол соответственно. (См. терефталевая кислота)

4. Получение

Химическая или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирования манганата калия. Например:

2MnO 2 +3 Cl 2 + 8KOH → 2KMnO 4 + 6KCl + 4H 2 O

2K 2 MnO 4 + Cl 2 → 2KMnO 4 + 2KCl

3K 2 MnO 4 +2 H 2 O → 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH

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

Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и является эндотермическим. Она является основным промышленным способом получения перманганата калия.

См.. также

Примечания

Литература

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

Источники

nado.znate.ru

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.

Процесс горения

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.

Нитрат марганца

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.

Разложение перманганата калия

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 + 3h3SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3h30.

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.

Кристаллы перманганта калия

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.

fb.ru

Перманганат калия | Info-Farm.RU

Перманганат калия — марганцовокислого калия, калиевая соль марганцевой кислоты. Формула: KMnO 4. Прекурсор (IV список прекурсоров ПККН).

Распространенное название в быту — «марганцовка». Его продажа запрещена в украинских аптеках.

Физические свойства

Внешний вид: темно фиолетовые кристаллы с металлическим блеском. Показатель преломления σ 1,59 (20 ° C). Растворяется в воде, 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 S 171,71 Дж / моль · K (т) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоемкость C p 119,2 Дж / моль · K (т) (при 298 К)

Химические свойства

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду Окисленная форма Восстановленная форма Среда E 0, В
MnO-4 MnO2-4 OH — 0,56
MnO-4 H 2 MnO 4 H + 1,22
MnO-4 MnO 2 H + 1,69
MnO-4 MnO 2 OH — 0,60
MnO-4 Mn 2+ 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: 2KMnO 4 + 5K 2 SO3 + 3H 2 SO 4 → 6K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O;
  • в нейтральной среде: 2KMnO 4 + 3K 2 SO3 + H 2 O → 3K 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH;
  • в щелочной среде: 2KMnO 4 + K 2 SO3 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2K 2 MnO 4 + H 2 O;
    • в щелочной среде: на холоде: KMnO 4 + K 2 SO3 + KOH → K 2 SO 4 + K 3 MnO 4 + H 2 O.

Однако надо отметить, что последняя реакция (в щелочной среде) протекает по указанной схеме только при недостатке восстановления и высокой концентрации щелочи, который обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

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

2KMnO 4 + 2H 2 SO 4 → 2KHSO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O, при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное сочетание — оксосульфат марганца MnO 3 HSO 4. По реакции с фторидом йода (V) можно получить аналогичный оксофторид: KMnO 4 + IF 5 → KF + IOF 3 + MnO 3 F

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

2KMnO 4 → (t) K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

На самом деле реакция протекает гораздо сложнее, например, при не очень сильном нагревании ее можно примерно описать уравнением:

5KMnO 4 → (t) K 2 MnO 4 + K 3 MnO 4 + 3MnO 2 + 3O 2

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

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

Эта реакция в принципе обратная дисмутации K 2 MnO 4 на MnO 2 и KMnO 4.

  • Водные растворы перманганата калия термодинамически нестабильны, но кинетически достаточно устойчивы. Их сохранение резко повышается при хранении в темноте.

Применение

Применение этой соли чаще всего основано на высокой окислительной способности перманганат-иона, что обеспечивает антисептическое действие.

Медицинское применение

Разбавленные растворы (около 0,1%) перманганата калия нашли широкое применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. Как рвотное средство для приема внутрь при некоторых отравлениях используют разбавленный раствор.

Фармакологическое действие

Антисептическое средство. При столкновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения — альбуминаты (за счет этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах — раздражающую, прижигающее и дубильное действие). 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, действуя (приводит к развитию метгемоглобинемии). Используется также в гомеопатии.

Показания

Смазывания 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 промывки и спринцевания при гинекологических и урологических заболеваниях — кольпиты и уретриты. Для промываний — желудка при отравлениях, вызванных приемом внутрь алкалоидов (морфин, аконитин, никотин), синильной кислотой, фосфором, хинином; кожи — при попадании на нее анилина; глаз — при поражении их ядовитыми насекомыми.

Противопоказания

Гиперчувствительность.

Побочные действия

Аллергические реакции, при использовании концентрированных растворов — ожоги и раздражение. Передозировки. Симптомы: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея слизистая оболочка полости рта и глотки — отечная, темно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отек 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 (в / в — 30 мл 5% раствора), цианокобаламин — до 1 мг, пиридоксин (в / м — 3 мл 5% раствора).

Способ применения и дозы

Внешне, 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 промывание желудка при отравлениях.

Взаимодействие

Химически несовместим с некоторыми органическими веществами (уголь, сахар, танин) и с веществами которые легко окисляются — может произойти взрыв.

Другие области применения

  • Применяется для определения перманганатной окисляемости при оценке качества воды по ГОСТ 2761-84 по методу гнезд.
  • Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
  • Растворы (концентрации примерно 3 г / л) широко применяются для тонирования фотографий.
  • В пиротехнике применяют как сильный окислитель.
  • Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в космических жидкостно-ракетных двигателях.
  • Водный раствор пермаганата калия используется для пищеварения дерева, как морилки.
  • 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 эффективен и неприятный, поскольку ожоги заживают гораздо дольше. Татуировки не удаляется полностью, на его месте остаются шрамы.
  • Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении метана, и парафталевих кислот с целью и параксилола соответственно.

Получение

Химическая или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирования манганата калия. К примеру:

2MnO 2 + 3Cl 2 + 8KOH → 2KMnO 4 + 6KCl + 4H 2 O 2K 2 MnO 4 + Cl 2 → 2KMnO 4 + 2KCl 3K 2 MnO 4 + 2H 2 O → 2KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O → 2KMnO 4 + H 2 + 2KOH

Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и является эндотермическим. Она является основным промышленным способом получения перманганата калия.

info-farm.ru

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- + 2h3O + 3e- = MnO2 + 4OH-

В кислотной среде перманганат-ион превращается в аквакатион [Mn(h3O)6]2+:

MnO4- + 8h4O+ + 5e- = [Mn(h3O)6]2+ + 4h3O

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

4KMnO4 + 2h3O = 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 + 3Ch4CHO + 2h3O

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 + 3h3SO4 = 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3h3O

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

2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH = 2K2MnO4 + Na2SO4 + h3O

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 + 5h3O2 + 6Ch4COOH = 2Mn(Ch4COO)2 + 5O2 + 2Ch4COOK + 8h3O

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

www.krugosvet.ru