Kálium-permanganát - biológia
mérsékelt vízben (64 g · l –1 20 ° C-on) [1]
Kálium-permanganát (KMnO4) a permangánsav, a HMnO4 káliumsója, amely szabad állapotban ismeretlen. Ez egy mélyvörös-lila, fémes, fényes, kristályos szilárd anyag és erős oxidálószer. A permanganát-anion kizárólag a só intenzív színéért felelős. A szín a töltés-átmenet átmenetének köszönhető. A permanganátokban a mangán a legmagasabb oxidációs állapotban van + VII.
jellemzők
A kálium-permanganát sötét, vörös-ibolya színű, fényes kristályokat képez, amelyek mérsékelten oldódnak a vízben, és alacsony koncentrációban is intenzíven ibolya színű oldatot képeznek. Melegítéskor a kristályok nem olvadnak meg, hanem tiszta recsegő hanggal szétesnek kb. 240 ° C-tól, oxigént szabadítva fel. A kristályos kálium-permanganát szobahőmérsékleten stabil, de vizes oldatai idővel bomlanak mangán (IV) -oxiddá és oxigénné
Mivel a mangán a legmagasabb oxidációs állapotban van a permanganát-anionban, a redoxireakciókban nagyon erős oxidálószerként jelenik meg. Így a kálium-permanganát oxidálja a z-t. B. Sósav-klór gáz (laboratóriumi módszer a klór előállítására):
Emellett oxidálja például a szulfitokat szulfátokká, Fe (II) - Fe (III) ionokká, az alkoholokat pedig karbonsavakká. Szerves anyagok bomlását is okozhatja. A kálium-permanganát oxidálódik.
A kálium-permanganát 240 ° C-ról kálium-manganátra (kálium-manganát (VI), K2MnO4), mangán-dioxidra (MnO2), kálium-oxidra (K2O) és oxigénre (O2) bomlik: [3]
Még magasabb hőmérsékleten a kálium-manganát is lebomlik:
A szulfit és a permanganát redoxi reakciójának vázlata:
| $ \ mathrm \> $ | $ \ mathrm <>>> O_3 ^ + 3 \ H_2O> $ | $ \ mathrm $ | $ \ mathrm <>>> O_4 ^ + 2 \ e ^ - + 2 \ H_3O ^ +> $ | $ \ mathrm $ |
| $ \ mathrm \> $ | $ \ mathrm <>>> O_4 ^ - + 5 \ e ^ - + 8 \ H_3O ^ +> $ | $ \ mathrm $ | $ \ mathrm <>>> <> ^ + 12 \ H_2O> $ | $ \ mathrm $ |
| $ \ mathrm \> $ | $ \ mathrm + 2 \ MnO_4 ^ - + 6 \ H_3O ^ +> $ | $ \ mathrm $ | $ \ mathrm + 2 \ Mn ^ + 9 \ H_2O> $ |
Korona-éterekkel alkotott komplexként a kálium-permanganát feloldható nem poláros szerves oldószerekben, például benzolban vagy toluolban, amelyet a szintetikus szerves kémia során használnak.
Gyártás
A műszaki előállítás MnO2 mangán-dioxidon alapul, amely kálium-hidroxiddal és légköri oxigénnel reagálva zöld színű kálium-manganát (VI) K2MnO4 képződik. Ezt elektrokémiai úton feldolgozzák kálium-permanganát képződéséhez (anódos oxidáció), és kristályos formában forgalmazzák.
Célzott kétlépcsős szintézis lehetséges a laboratóriumban, amelyben az MnO2-t először (pl. KClO3-mal) erősen bázikus környezetben K2MnO4-re oxidálják, majd az aránytalansági egyensúly után KMnO4-vé és MnO4 4-vé alakítják, amely ezt követő hidrolízissel MnO2-vá és OH -vá bomlik. semlegesíteni kell CO2 bevezetésével vagy híg kénsav hozzáadásával.
$ \ mathrm \ rightleftharpoons \ 2 \ MnO_4 <^->+ MnO_4 ^ (+ 2 \ H_2O \ longrightarrow \ 2 \ MnO_4 <^->+ MnO_2 + 4 \ OH<^->)> $ A semlegesítés eredményeként az egyensúly jobbra tolódik, mivel a kicsapódó mangán (IV) -oxid már nem oldható fel az alapközegben, ami növeli a kálium-permanganát hozamát. $ \ mathrm $ A CO2 bevezetéséből származó szénsav helyett ekvivalens mennyiségű hígított kénsav is használható.
használat
Erős oxidáló hatása miatt a kálium-permanganátot többek között fertőtlenítő, dezodor és algicidként használják. A kvantitatív kémiai elemzés során (oxidimetria, manganometria, redox-titrálás) nagyszámú anyag (például vas, nitrit, oxalát, redukáló cukrok és közvetett módon kalcium) meghatározására szolgál; a meghatározás végpontját állandó ibolyaszín jelzi. A laboratóriumban lúgos kálium-permanganát oldatot is használnak az üvegkészülékek tisztításához. A fotózás során a rögzítő só (nátrium-tioszulfát) kimutatására és a túlexponált képek csökkentőjeként használják; az ezüst oxidálódik a folyamat során. Természetes szivacsok fehérítésére is használják, hogy megkapják a tipikus fehér-sárga színüket. Gombaölő és baktériumölő szerként a gyümölcsfák, az olajfák és a szőlő kezelésére szolgáló kálium-permanganát az EGK-rendelet szerint biogazdálkodásra is engedélyezett. [4]
Amikor a glicerint a só feleslegére csepegtetjük, a keverék néhány másodperc vagy perc múlva meggyullad [5], és jellegzetes ibolya lánggal ég. Ezt a késleltetett reakciót alkalmazták a termikus reakciók elindítására az intenzív hő miatt. A magnézium- vagy alumíniumpor keverékei robbanásszerűen reagálnak erős fényvillanás alatt. Glicerin, etilén-glikol, mannit, acetaldehid és számos más anyag esetén spontán gyulladás következik be. Mennyiségét tekintve a kálium-permanganátot használják a szacharin gyártásához.
gyógyszer
Az orvostudományban a kálium-permanganát oldatot összehúzó és fertőtlenítő szerként használják a bőr külső kezelésére, egyebek mellett. lábgombásodás vagy pelenkakiütés esetén alkalmazzák (ATC kód: D08AX06). A sürgősségi toxikológiában ez megtörténik Burgundia Kálium-permanganát oldat (kb. 0,1%), amelyet gyomormosásra használnak mérgezés esetén oxidálható mérgek szájon át történő bevitele után. [6] Parazita halbetegségek terápiájában is alkalmazzák. A kálium-permanganát elpusztítja a szagokat és baktericid hatással rendelkezik.
Történelmi
Korábbi fotósok kálium-permanganátot használtak a flash-por összetevőjeként. A kálium-permanganátot a torokfájás gargalizálására használták, a hentesiparban pedig a rothadt hús szagának eltávolítására és ismét ízletesé tételére. Ezenkívül a bőr barnává válik a kálium-permanganát oldattal való érintkezés után; ezért az ilyen oldatokat kifejezetten barnítószerként is alkalmazták.
biztonsági utasítások
A kálium-permanganát vízveszélyességi osztálya 3 (nagyon veszélyes a vízre), amelyet oxidáló hatása mellett be kell tartani a permanganátmaradványok ártalmatlanításakor. A kálium-permanganát csak alacsony akut toxicitással rendelkezik (LD50 (patkány, szájon át) = 750 mg/kg), de erős oxidáló hatása miatt kifejezett irritáló hatása van az élő szövetekre, így könnyen kémiai égési sérülések léphetnek fel. Ezért meg kell akadályozni az orvosi alkalmazáson kívüli érintkezést vagy akár az orális bevitelt. A permanganát porok miatt a szaruhártya felhős lesz.
Maga a bőr elszíneződése, amely érintkezéskor következik be, ártalmatlan, és a permanganát redukálásakor keletkező mangán-dioxid okozza. A nagyobb elszíneződött területek ismét elszíneződhetnek szulfit oldatokkal.
Erős oxidáló hatása miatt a kálium-permanganát néha nagyon hevesen reagál sok redukáló vagy éghető anyaggal; spontán égés léphet fel. Olyan anyagok keverékei, amelyek nem vezetnek spontán reakciókhoz, rendkívül gyúlékonyak, és ezután robbanásszerűen reagálhatnak.