Cấu trúc, tính chất của kali Permanganat (KMnO4)

các thuốc tím (Quốc tế₄₎ là một hợp chất vô cơ được hình thành bởi mangan - nhóm kim loại chuyển tiếp 7 (VIIB) -, oxy và kali. Nó là một chất rắn thủy tinh màu tím sẫm. Dung dịch nước của chúng cũng có màu tím đậm; những dung dịch này trở nên ít tím hơn khi chúng được pha loãng trong một lượng nước lớn hơn.

Quốc hội₄ sau đó bắt đầu trải qua quá trình khử (tăng electron) liên tiếp các màu theo thứ tự sau: tím> xanh> xanh> vàng> không màu (với kết tủa nâu của MnO₂). Phản ứng này cho thấy một tính chất quan trọng của kali permanganat: nó là một tác nhân oxy hóa rất mạnh.

Chỉ số

• 1 công thức
• 2 Cấu trúc hóa học
• 3 công dụng
  • 3.1 Y học và thú y
  • 3.2 Xử lý nước
  • 3.3 Bảo quản trái cây
  • 3.4 Hành động trên lửa
  • 3.5 Chất khử oxi hóa
  • 3.6 Thuốc thử tổng hợp hữu cơ
  • 3.7 Sử dụng lịch sử
• 4 Nó được thực hiện như thế nào??
• 5 thuộc tính
  • 5.1 Phân hủy
  • 5.2 Sức mạnh oxy hóa
• 6 tài liệu tham khảo 

Công thức

Công thức hóa học của nó là KMnO₄; đó là, cho mỗi cation K⁺ có một anion MnO₄^- tương tác với cái này

Cấu trúc hóa học

Cấu trúc tinh thể của KMnO được thể hiện trong hình trên₄, đó là loại trực giao. Các quả cầu màu tím tương ứng với các cation K⁺, trong khi tứ diện hình thành bởi bốn quả cầu đỏ và khối cầu màu xanh tương ứng với anion MnO₄^-.

Tại sao anion có hình học tứ diện? Cấu trúc Lewis của bạn trả lời câu hỏi này. Các đường chấm chấm có nghĩa là các liên kết đôi đang cộng hưởng giữa Mn và O. Để có thể áp dụng cấu trúc này, trung tâm kim loại phải có sự lai tạo sp³.

Do mangan thiếu các cặp electron mà không chia sẻ, liên kết Mn - O không bị đẩy về cùng một mặt phẳng. Tương tự, điện tích âm được phân phối giữa bốn nguyên tử oxy, chịu trách nhiệm định hướng của các cation K⁺ trong sự sắp xếp tinh thể.

Công dụng

Thuốc thú y

Do tác dụng diệt khuẩn của nó, nó được sử dụng trong nhiều bệnh và tình trạng tạo ra các tổn thương da, như: nhiễm trùng bàn chân với nấm, chốc lở, vết thương bề mặt, viêm da và loét nhiệt đới.

Do tác dụng có hại của nó, kali permanganat nên được sử dụng ở nồng độ thấp (1: 10000), làm hạn chế hiệu quả của hành động của nó.

Nó cũng được sử dụng trong điều trị các bệnh ký sinh trùng của cá trong bể cá gây nhiễm trùng mang và loét da..

Xử lý nước

Nó là một chất tái sinh hóa học được sử dụng để loại bỏ sắt, magiê và hydro sunfua (từ mùi khó chịu) khỏi nước, và có thể được sử dụng để làm sạch nước thải..

Sắt và magiê kết tủa ở dạng oxit không hòa tan trong nước. Ngoài ra, nó giúp loại bỏ rỉ sét trong đường ống.

Bảo quản trái cây

Kali permanganat loại bỏ bằng cách oxy hóa ethylene được tạo ra trong chuối trong quá trình bảo quản, cho phép nó tồn tại hơn 4 tuần mà không bị chín, ngay cả ở nhiệt độ phòng.

Ở Châu Phi, họ sử dụng nó để ngâm rau, để trung hòa và loại bỏ bất kỳ tác nhân vi khuẩn nào hiện diện.

Hành động trên lửa

Kali permanganat được sử dụng để hạn chế sự lan rộng của đám cháy. Dựa trên khả năng bắt lửa của perm permate, nó được sử dụng để tạo ra các đám cháy trong đám cháy rừng.

Chất khử oxi hóa khử

Trong hóa học phân tích, các dung dịch nước chuẩn hóa của chúng được sử dụng làm chất chuẩn độ oxy hóa trong xác định oxi hóa khử.

Thuốc thử tổng hợp hữu cơ

Nó phục vụ để chuyển đổi anken thành diols; nghĩa là, hai nhóm OH được thêm vào liên kết đôi C = C. Phương trình hóa học sau:

Ngoài ra, trong dung dịch axit sunfuric với axit cromic (H₂CrO₄) được sử dụng cho quá trình oxy hóa các rượu nguyên sinh (R-OH) thành axit cacboxylic (R-COOH hoặc RCO)₂H).

Khả năng oxy hóa của nó đủ mạnh để oxy hóa các nhóm alkyl sơ cấp hoặc thứ cấp của các hợp chất thơm "carboxylating" chúng; nghĩa là, bằng cách chuyển đổi chuỗi bên R (ví dụ: CH₃) trong một nhóm COOH.

Sử dụng lịch sử

Nó là một phần của bột được sử dụng làm đèn flash trong nhiếp ảnh hoặc để bắt đầu phản ứng thermite.

Nó được sử dụng trong Thế chiến II để ngụy trang cho những con ngựa trắng vào ban ngày. Đối với điều này, họ đã sử dụng mangan dioxide (MnO₂), có màu nâu; theo cách này họ đã không được chú ý.

Làm thế nào được thực hiện??

Khoáng vật pirolusite chứa mangan dioxide (MnO₂) và kali cacbonat (CaCO)₃).

Năm 1659, nhà hóa học Johann R. Glauber đã nấu chảy khoáng chất và hòa tan nó trong nước, quan sát sự xuất hiện của một màu xanh lục trong dung dịch, sau đó chuyển thành màu tím và cuối cùng thành màu đỏ. Màu cuối cùng này tương ứng với việc tạo ra kali permanganat.

Vào giữa thế kỷ XIX, Henry Condy đã tìm kiếm một sản phẩm sát trùng và ban đầu xử lý pyrolusite bằng NaOH và sau đó bằng KOH, tạo ra cái gọi là tinh thể Condy; đó là thuốc tím.

Kali permanganat được sản xuất công nghiệp từ mangan dioxide có trong khoáng chất pirolusite. MnO₂  hiện diện trong khoáng chất phản ứng với kali hydroxit và sau đó được nung nóng với sự hiện diện của oxy.

2 triệu₂     +     4 KOH + O₂  => 2 K₂MnO₄     +       2 giờ₂Ôi

Kali manganate (K₂MnO₄) được chuyển thành kali permanganat bằng quá trình oxy hóa điện phân trong môi trường kiềm.

2 K₂MnO₄      +      2 giờ₂O => 2 KMnO₄      +       2 KOH + H₂

Trong một phản ứng khác để sản xuất kali permanganat, kali manganate được phản ứng với CO₂,  đẩy nhanh quá trình không cân xứng:

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

Do thế hệ của MnO₂ (mangan dioxide) quá trình không thuận lợi, KOH phải được tạo ra từ K₂CO₃.

Thuộc tính

Nó là một chất rắn tinh thể màu tím nóng chảy ở 240 ° C, có mật độ 2,7 g / mL và trọng lượng phân tử khoảng 158 g / mol.

Nó hòa tan kém trong nước (6,4 g / 100 ml ở 20 ° C), điều này cho thấy các phân tử nước không hòa tan rất nhiều ion MnO₄^-, bởi vì có lẽ hình học tứ diện của chúng đòi hỏi rất nhiều nước cho sự hòa tan của chúng. Theo cách tương tự, nó cũng có thể được hòa tan trong rượu methyl, acetone, axit axetic và pyridine.

Phân hủy

Nó phân hủy ở 240 ° C, giải phóng oxy:

2KMn₄ => K₂MnO₄ + MnO₂ + Ôi₂

Có thể trải nghiệm sự phân hủy do tác dụng của rượu và các dung môi hữu cơ khác, cũng như do tác dụng của axit mạnh và các chất khử.

Sức mạnh oxy hóa

Trong muối mangan này thể hiện trạng thái oxy hóa cao nhất của nó (+7), hoặc tương tự, với lượng electron tối đa có thể bị mất theo cách ion. Đổi lại, cấu hình điện tử của mangan là 3d⁵4s²; do đó, trong thuốc tím, toàn bộ vỏ hóa trị của nguyên tử mangan là "rỗng".

Vì vậy, nguyên tử mangan có xu hướng tự nhiên để thu được điện tử; nghĩa là, được khử thành các trạng thái oxy hóa khác trong môi trường kiềm hoặc axit. Đây là lời giải thích tại sao KMnO₄ Nó là một tác nhân oxy hóa mạnh mẽ.

Tài liệu tham khảo

1. Wikipedia. (2018). Kali permanganat. Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2018, từ: en.wikipedia.org
2. F. Albert Cotton và Geoffrey Wilkinson, FRS. (1980). Hóa vô cơ nâng cao. Biên tập Limusa, Mexico, tái bản lần thứ 2, trang 437-452.
3. Robin Wasserman. (Ngày 14 tháng 8 năm 2017). Sử dụng y tế cho Kali Permanganat. Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2018, từ: livestrong.com
4. Clark D. (ngày 30 tháng 9 năm 2014). 3 công dụng cuối cùng của thuốc tím kali. Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2018, từ: tech.org
5. James H. Pohl, Ali Ansary, Irey R. K. (1988). Mô-đun nhiệt động lực học, tập. 5, Đánh giá các thay đổi trong tài sản. Ediciones Ciencia y Técnica, S.A. Mexico, Limusa biên tập, trang 273-280.
6. J.M. Medialdea, C. Arnáiz và E. Díaz. Kali permanganat: một chất oxy hóa mạnh mẽ và linh hoạt. Khoa Kỹ thuật Hóa học và Môi trường. Trường đại học Seville.
7. Hasan Zulic. (Ngày 27 tháng 10 năm 2009). Xử lý nước thải sinh học. [Hình] Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2018, từ: en.wikipedia.org
8. Adam Rędzikowski. (Ngày 12 tháng 3 năm 2015). Kali permanganat đơn giản. [Hình] Truy cập ngày 13 tháng 4 năm 2018, từ: commons.wikidia.org