โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMnO4) โครงสร้างคุณสมบัติ

ด่างทับทิม (KMnO₄₎ เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่เกิดจากแมงกานีส - ทรานซิชันโลหะกลุ่ม 7 (VIIB) - ออกซิเจนและโพแทสเซียม มันเป็นของแข็งสีม่วงเข้มน้ำเลี้ยง สารละลายน้ำของพวกเขาก็มีสีม่วงเข้มเช่นกัน สารละลายเหล่านี้มีสีม่วงน้อยลงเนื่องจากเจือจางในน้ำปริมาณมาก.

KMnO₄ จากนั้นก็เริ่มที่จะได้รับการลดลง (รับอิเล็กตรอน) อย่างต่อเนื่องของสีในลำดับต่อไปนี้: สีม่วง> สีฟ้า> สีเขียว> สีเหลือง> ไม่มีสี (มีตะกอนสีน้ำตาลของ MnO₂) ปฏิกิริยานี้แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติที่สำคัญของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต: เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงมาก.

ดัชนี

• 1 สูตร
• 2 โครงสร้างทางเคมี
• 3 ใช้
  • 3.1 ยาและสัตวแพทย์
  • 3.2 การบำบัดน้ำ
  • 3.3 การถนอมผลไม้
  • 3.4 การกระทำบนไฟ
  • 3.5 Redox Titrant
  • 3.6 น้ำยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์
  • 3.7 การใช้ในอดีต
• 4 เป็นอย่างไรบ้าง??
• 5 คุณสมบัติ
  • 5.1 การสลายตัว
  • 5.2 พลังการออกซิไดซ์
• 6 อ้างอิง 

สูตร

สูตรทางเคมีของมันคือ KMnO₄; นั่นคือสำหรับแต่ละไอออนบวก K⁺ มีประจุลบ MnO₄^- มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งนี้

โครงสร้างทางเคมี

โครงสร้างผลึกของ KMnO แสดงอยู่ในภาพด้านบน₄, ซึ่งเป็นประเภท orthorhombic ทรงกลมสีม่วงตรงกับประจุบวก K⁺, ในขณะที่จัตุรมุขเกิดขึ้นจากสี่ทรงกลมสีแดงและทรงกลมสีฟ้าที่สอดคล้องกับประจุลบ MnO₄^-.

ทำไมประจุลบจึงมีรูปทรงเรขาคณิตทรงสี่หน้า โครงสร้าง Lewis ของคุณตอบคำถามนี้ เส้นประหมายความว่าพันธะคู่กำลังสะท้อนระหว่าง Mn และ O. เพื่อให้สามารถใช้โครงสร้างนี้ได้ศูนย์โลหะต้องมีการผสมพันธุ์ SP³.

เนื่องจากแมงกานีสขาดอิเล็กตรอนคู่หนึ่งโดยไม่มีการแบ่งปันพันธะ Mn-O จึงไม่ถูกผลักไปที่ระนาบเดียวกัน ในทำนองเดียวกันประจุลบจะถูกกระจายในหมู่อะตอมออกซิเจนสี่ตัวซึ่งรับผิดชอบการปฐมนิเทศของประจุบวก K⁺ ภายในการจัดเรียงคริสตัล.

การใช้งาน

ยาและสัตวแพทย์

เนื่องจากมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียจึงใช้ในโรคและเงื่อนไขต่าง ๆ ที่ก่อให้เกิดโรคผิวหนังเช่นการติดเชื้อที่เท้าด้วยเชื้อราพุพองแผลตื้น ๆ ผิวหนังอักเสบและแผลในเขตร้อน.

เนื่องจากการกระทำที่เป็นอันตรายควรใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตที่ความเข้มข้นต่ำ (1: 10,000) ซึ่ง จำกัด ประสิทธิภาพของการกระทำ.

นอกจากนี้ยังใช้ในการรักษาโรคพยาธิในปลาในตู้ปลาที่ทำให้เกิดการติดเชื้อของเหงือกและแผลที่ผิวหนัง.

บำบัดน้ำเสีย

มันเป็นสารเคมีที่ใช้ในการกำจัดเหล็กแมกนีเซียมและไฮโดรเจนซัลไฟด์ (จากกลิ่นอันไม่พึงประสงค์) จากน้ำและสามารถใช้ในการชำระน้ำเสีย.

เหล็กและแมกนีเซียมตกตะกอนในรูปแบบของออกไซด์ที่ไม่ละลายในน้ำ นอกจากนี้ยังช่วยขจัดสนิมที่อยู่ในท่อ.

การถนอมผลไม้

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตช่วยกำจัดออกซิเดชั่นจากเอธิลีนที่สร้างขึ้นในกล้วยในระหว่างการเก็บรักษาให้คงอยู่ได้นานกว่า 4 สัปดาห์โดยไม่สุกเต็มที่แม้ที่อุณหภูมิห้อง.

ในแอฟริกาพวกเขาใช้มันเพื่อแช่ผักเพื่อต่อต้านและกำจัดเชื้อแบคทีเรียที่มีอยู่.

แอ็คชั่นไฟ

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตใช้ในการ จำกัด การลุกลามของไฟ ขึ้นอยู่กับความสามารถของเปอร์แมงกาเนตในการสตาร์ทไฟมันถูกใช้เพื่อสร้างการแบ่งไฟในไฟป่า.

รีดอกซ์ titulant

ในการวิเคราะห์ทางเคมีสารละลายน้ำมาตรฐานของพวกเขาจะใช้เป็นสารออกซิแดนท์ในการตรวจวัดรีดอกซ์.

น้ำยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์

มันทำหน้าที่แปลง alkenes เป็น diols; นั่นคือกลุ่ม OH สองกลุ่มจะถูกเพิ่มเข้าไปในพันธะคู่ C = C สมการทางเคมีต่อไปนี้:

นอกจากนี้ในสารละลายของกรดซัลฟิวริกด้วยกรดโครมิก (H₂โครมันยอง₄) ใช้สำหรับการออกซิเดชั่นของแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ (R-OH) ต่อกรดคาร์บอกซิลิก (R-COOH หรือ RCO)₂H).

พลังการออกซิไดซ์ของมันแข็งแรงพอที่จะออกซิไดซ์กลุ่มอัลคิลประถมศึกษาและมัธยมศึกษาของสารประกอบอะโรมาติก "คาร์บอกซิลลิ่ง" นั่นคือโดยการเปลี่ยนเชนด้าน R (ตัวอย่างเช่น CH₃) ในกลุ่ม COOH.

ใช้ในอดีต

มันเป็นส่วนหนึ่งของผงที่ใช้เป็นแฟลชในการถ่ายภาพหรือเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาตอบสนองความร้อน.

มันถูกใช้ในสงครามโลกครั้งที่สองเพื่ออำพรางม้าขาวในระหว่างวัน สำหรับสิ่งนี้พวกเขาใช้แมงกานีสไดออกไซด์ (MnO)₂) ซึ่งเป็นสีน้ำตาล ด้วยวิธีนี้พวกเขาก็ไม่ได้สังเกต.

เป็นอย่างไรบ้าง??

pirolusite แร่มีแมงกานีสไดออกไซด์ (MnO)₂) และโพแทสเซียมคาร์บอเนต (CaCO)₃).

ในปี ค.ศ. 1659 นักเคมีโยฮันน์อาร์ Glauber ได้ละลายแร่ธาตุและละลายในน้ำโดยสังเกตลักษณะของสีเขียวในสารละลายซึ่งต่อมาเปลี่ยนเป็นสีม่วงและในที่สุดก็เปลี่ยนเป็นสีแดง สีสุดท้ายนี้สอดคล้องกับการสร้างด่างทับทิม.

ในช่วงกลางศตวรรษที่สิบเก้าเฮนรี่คอนดี้กำลังมองหาผลิตภัณฑ์น้ำยาฆ่าเชื้อและได้รับการรักษาขั้นแรกด้วย pyrolusite กับ NaOH และจากนั้นกับ KOH ทำให้เกิดผลึก Condy ที่เรียกว่า; นั่นคือโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต.

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตผลิตในอุตสาหกรรมจากแมงกานีสไดออกไซด์ที่มีอยู่ในแร่ไพโรไลต์ MnO₂  มีอยู่ในแร่ทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และถูกทำให้ร้อนในสถานะที่มีออกซิเจน.

2 ล้าน₂     +     4 KOH + O₂  => 2 K₂MnO₄     +       2 ชั่วโมง₂O

โพแทสเซียมแมงกานีส (K₂MnO₄) ถูกแปลงเป็นโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตโดยอิเล็กโตรไลติกออกซิเดชั่นในตัวกลางอัลคาไลน์.

2 K₂MnO₄      +      2 ชั่วโมง₂O => 2 KMnO₄      +       2 KOH + H₂

ในการทำปฏิกิริยาอีกครั้งเพื่อผลิตโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตโพแทสเซียมแมงกานีสจะทำปฏิกิริยากับ CO₂,  เร่งกระบวนการของการไม่สมส่วน:

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

เนื่องจากการสร้าง MnO₂ (แมงกานีสไดออกไซด์) กระบวนการไม่เอื้ออำนวย KOH ต้องถูกสร้างขึ้นจาก K₂CO₃.

สรรพคุณ

เป็นผลึกของแข็งสีม่วงที่ละลายที่ 240 ° C ซึ่งมีความหนาแน่น 2.7 g / mL และมีน้ำหนักโมเลกุล 158 g / mol โดยประมาณ.

มันละลายได้ไม่ดีในน้ำ (6.4 g / 100 ml ที่ 20 ° C) ซึ่งแสดงว่าโมเลกุลของน้ำไม่สามารถละลาย MnO ions ได้อย่างมาก₄^-, เพราะรูปทรงเททราฮีดของพวกเขาอาจต้องการน้ำจำนวนมากสำหรับการละลาย ในทำนองเดียวกันมันยังสามารถละลายในเมทิลแอลกอฮอล์อะซิโตนกรดอะซิติกและไพริดีน.

การจำแนก

มันสลายตัวที่ 240 ° C ปล่อยออกซิเจน:

2KMnO₄ => K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

อาจพบการสลายตัวโดยการกระทำของแอลกอฮอล์และตัวทำละลายอินทรีย์อื่น ๆ เช่นเดียวกับการกระทำของกรดแก่และสารลด.

พลังงานออกซิไดซ์

ในแมงกานีสเกลือนี้แสดงสถานะออกซิเดชั่นสูงสุด (+7) หรือเท่ากันกับจำนวนอิเลคตรอนสูงสุดที่สามารถหายไปในแบบอิออน ในทางกลับกันการตั้งค่าอิเล็กทรอนิกส์ของแมงกานีสคือ 3d⁵4s²; ดังนั้นในโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเปลือกวาเลนซ์ทั้งหมดของอะตอมแมงกานีสจึงเป็น "ว่างเปล่า".

ดังนั้นแมงกานีสอะตอมมีแนวโน้มตามธรรมชาติที่จะได้รับอิเล็กตรอน นั่นคือจะลดลงไปยังสถานะออกซิเดชันอื่น ๆ ในสื่ออัลคาไลน์หรือกรด นี่คือคำอธิบายว่าทำไม KMnO₄ มันเป็นสารออกซิไดซ์ที่มีประสิทธิภาพ.

การอ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2018) ด่างทับทิม สืบค้นเมื่อวันที่ 13 เมษายน 2018 จาก: en.wikipedia.org
2. F. Albert Cotton และ Geoffrey Wilkinson, FRS (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง บรรณาธิการ Limusa, เม็กซิโก, รุ่นที่ 2, หน้า 437-452.
3. Robin Wasserman (14 สิงหาคม 2017) การแพทย์ใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต สืบค้นเมื่อวันที่ 13 เมษายน 2018 จาก: livestrong.com
4. Clark D. (30 กันยายน 2014) 3 สุดยอดการใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต สืบค้นเมื่อวันที่ 13 เมษายน 2018 จาก: technology.org
5. James H. Pohl, Ali Ansary, Irey R. K. (1988) อุณหพลศาสตร์จำเพาะ 5, การประเมินผลการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ Ediciones Ciencia y Técnica, S.A. เม็กซิโก, บรรณาธิการ Limusa, หน้า 273-280.
6. J.M. Medialdea, C. Arnáizและ E. Díaz โปแตสเซียมเปอร์แมงกาเนต: สารออกซิแดนท์ที่มีประสิทธิภาพและหลากหลาย ภาควิชาวิศวกรรมเคมีและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยโรงเรียนเซวิลล์.
7. Hasan Zulic (27 ตุลาคม 2552) การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 13 เมษายน 2018 จาก: en.wikipedia.org
8. Adam Rędzikowski (12 มีนาคม 2558) โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตง่ายๆ [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 13 เมษายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org