Kaliumpermanganat (KMnO4) Struktur, Eigenschaften

Die Kaliumpermanganat (KMnO₄₎ ist eine anorganische Verbindung, die durch Mangan - Übergangsmetallgruppe 7 (VIIB) -, Sauerstoff und Kalium gebildet wird. Es ist ein dunkelvioletter glasiger Feststoff. Ihre wässrigen Lösungen sind ebenfalls dunkelviolett; Diese Lösungen werden weniger violett, wenn sie in größeren Mengen Wasser verdünnt werden.

Kommerziell wird es in Darstellungen von Tabletten, Kristallen und Staub erhalten. Es ist unter den Namen Condy-Kristalle oder Chamäleon-Mineralien bekannt. Der Begriff "Chamäleon" bezieht sich auf die Kapazität des Minerals: Wenn es sich in Kontakt mit Ätznatron und organischen Stoffen ändert, wird beispielsweise Zucker produziert.

Das KMnO₄ Dann beginnt man in einer Reihe von Farben Reduktionen (Verstärkungselektronen) in der folgenden Reihenfolge zu durchlaufen: violett> blau> grün> gelb> farblos (mit braunem Niederschlag von MnO₂). Diese Reaktion zeigt eine wichtige Eigenschaft von Kaliumpermanganat: Es ist ein sehr starkes Oxidationsmittel.

Index

• 1 Formel
• 2 Chemische Struktur
• 3 Verwendet
  • 3.1 Medizin und Tiermedizin
  • 3.2 Wasserbehandlung
  • 3.3 Konservierung von Früchten
  • 3.4 Brandbekämpfung
  • 3.5 Redox-Titriermittel
  • 3.6 Reagenz in organischer Synthese
  • 3.7 Historische Anwendungen
• 4 Wie wird es gemacht?
• 5 Eigenschaften
  • 5.1 Zersetzung
  • 5.2 Oxidationskraft
• 6 Referenzen

Formel

Seine chemische Formel ist KMnO₄; das heißt für jedes K-Kation⁺ es gibt ein MnO-Anion₄^- damit interagieren

Chemische Struktur

Die Kristallstruktur von KMnO ist im oberen Bild dargestellt₄, die orthorhombisch ist. Die violetten Kugeln entsprechen den K-Kationen⁺, während das von den vier roten Kugeln und der bläulichen Kugel gebildete Tetraeder dem Anion MnO entspricht₄^-.

Warum hat das Anion eine tetraedrische Geometrie? Ihre Lewis-Struktur beantwortet diese Frage. Die gepunkteten Linien bedeuten, dass die Doppelbindungen zwischen dem Mn und dem O schwingen. Um diese Struktur annehmen zu können, muss das metallische Zentrum eine Hybridisierung aufweisen sp³.

Mangan fehlen Elektronenpaare ohne zu teilen, die Mn-O-Bindungen werden nicht auf die gleiche Ebene geschoben. Ebenso ist die negative Ladung auf die vier Sauerstoffatome verteilt, die für die Orientierung der K-Kationen verantwortlich sind⁺ innerhalb der Kristall-Anordnungen.

Verwendet

Medizin und Tierarzt

Aufgrund seiner bakteriziden Wirkung wird es bei zahlreichen Krankheiten und Zuständen verwendet, die Hautläsionen hervorrufen, wie Fußinfektionen mit Pilzen, Impetigo, oberflächlichen Wunden, Dermatitis und tropischen Geschwüren.

Wegen seiner schädlichen Wirkung sollte Kaliumpermanganat in niedrigen Konzentrationen (1: 10000) verwendet werden, was die Wirksamkeit seiner Wirkung begrenzt.

Es wird auch bei der Behandlung von parasitären Krankheiten von Fischen in Aquarien verwendet, die Infektionen der Kiemen und Geschwüre der Haut hervorrufen.

Wasseraufbereitung

Es ist ein chemisches Regenerierungsmittel, das verwendet wird, um Eisen, Magnesium und Schwefelwasserstoff (von einem unangenehmen Geruch) aus Wasser zu entfernen, und kann verwendet werden, um Abwasser zu reinigen.

Eisen und Magnesium fallen in Form ihrer unlöslichen Oxide in Wasser aus. Außerdem hilft es, den in den Rohren vorhandenen Rost zu entfernen.

Konservierung von Früchten

Das Kaliumpermanganat entfernt durch Oxidation das in der Banane während seiner Lagerung gebildete Ethylen, so dass es für mehr als 4 Wochen ohne Reifung sogar bei Raumtemperatur verbleibt.

In Afrika werden sie zum Einweichen von Gemüse verwendet, um vorhandene Bakterien zu neutralisieren und zu eliminieren.

Aktion in Brand

Kaliumpermanganat wird verwendet, um die Ausbreitung von Bränden zu begrenzen. Basierend auf der Fähigkeit des Permanganats, das Feuer zu starten, wird es verwendet, um Feuerpausen bei Waldbränden zu erzeugen.

Redox-Titriermittel

In der analytischen Chemie werden ihre standardisierten wässrigen Lösungen als Oxidationsmittel-Titriermittel in Redoxbestimmungen verwendet.

Reagenz in organischer Synthese

Es dient zur Umwandlung von Alkenen in Diole; dh, zu der Doppelbindung C = C werden zwei OH-Gruppen addiert. Die folgende chemische Gleichung:

Auch in Lösung von Schwefelsäure mit Chromsäure (H₂CrO₄) wird für die Oxidation von primären Alkoholen (R-OH) zu Carbonsäuren (R-COOH oder RCO) verwendet₂H).

Seine Oxidationskraft ist stark genug, um die primären oder sekundären Alkylgruppen der aromatischen Verbindungen, die sie "carboxylieren", zu oxidieren; das heißt, durch Transformation der Seitenkette R (z. B. eine CH & sub2;₃) in einer COOH-Gruppe.

Historische Verwendung

Es war ein Teil des Pulvers, das als Blitz in der Fotografie verwendet wurde oder um die Thermit-Reaktion zu starten.

Es wurde im Zweiten Weltkrieg verwendet, um weiße Pferde während des Tages zu tarnen. Dazu verwendeten sie Mangandioxid (MnO₂), das ist braun; Auf diese Weise blieben sie unbemerkt.

Wie wird es gemacht?

Das Mineral Pirolusit enthält Mangandioxid (MnO)₂) und Kaliumcarbonat (CaCO)₃).

Im Jahre 1659 der Chemiker Johann R.Glauber schmolz das Mineral auf und löste es in Wasser auf, wobei es das Auftreten einer grünen Färbung in der Lösung beobachtete, die sich später in Violett und schließlich in Rot verwandelte. Diese letzte Farbe entsprach der Erzeugung von Kaliumpermanganat.

In der Mitte des 19. Jahrhunderts suchte Henry Condy nach einem antiseptischen Produkt und behandelte zunächst den Pyrolusit mit NaOH und dann mit KOH, wodurch die sogenannten Condy-Kristalle erzeugt wurden; das heißt, Kaliumpermanganat.

Kaliumpermanganat wird industriell aus Mangandioxid hergestellt, das in dem Mineral Pirolusit vorhanden ist. Das MnO₂ im Mineral vorhanden reagiert mit Kaliumhydroxid und wird anschließend in Gegenwart von Sauerstoff erhitzt.

2 MnO₂ + 4 KOH + O₂ => 2 K₂MnO₄ + 2 H₂O

Kaliummanganats (K₂MnO₄) wird durch elektrolytische Oxidation in alkalischem Medium zu Kaliumpermanganat umgewandelt.

2 K₂MnO₄ + 2 H₂O => 2 KMnO₄ + 2 KOH + H₂

In einer anderen Reaktion zur Herstellung von Kaliumpermanganat wird das Kaliummanganat mit CO umgesetzt₂Beschleunigung des Disproportionierungsprozesses:

3 K₂MnO₄ + 2 CO₂ => 2 KMnO₄ + MnO₂ + K₂CO₃

Aufgrund der Erzeugung von MnO₂ (Mangandioxid) ist der Prozess ungünstig, KOH muss aus K erzeugt werden₂CO₃.

Eigenschaften

Es ist ein violetter kristalliner Feststoff, der bei 240 ° C schmilzt, der eine Dichte von 2,7 g / ml und ein Molekulargewicht von ungefähr 158 g / mol aufweist.

Es ist in Wasser schlecht löslich (6,4 g / 100 ml bei 20ºC), was anzeigt, dass Wassermoleküle MnO-Ionen nicht stark solvatisieren₄^-, weil vielleicht ihre tetraedrischen Geometrien viel Wasser für ihre Auflösung benötigen. In gleicher Weise kann es auch in Methylalkohol, Aceton, Essigsäure und Pyridin gelöst werden.

Zersetzung

Es zerfällt bei 240 ° C unter Freisetzung von Sauerstoff:

2 KMnO₄ => K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Es kann durch Einwirkung von Alkohol und anderen organischen Lösungsmitteln sowie durch Einwirkung starker Säuren und Reduktionsmittel zersetzt werden.

Oxidierende Kraft

In diesem Salz zeigt Mangan seine höchste Oxidationsstufe (+7), oder was gleich ist, mit der maximalen Menge an Elektronen, die auf ionische Weise verloren gehen können. Die elektronische Konfiguration von Mangan ist wiederum 3d⁵4s²; daher ist im Kaliumpermanganat die gesamte Valenzschale des Manganatoms "leer".

Das Manganatom hat also eine natürliche Neigung, Elektronen zu gewinnen; das heißt, in alkalischen oder sauren Medien auf andere Oxidationsstufen reduziert zu werden. Dies ist die Erklärung warum das KMnO₄ Es ist ein starkes Oxidationsmittel.

Referenzen 

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