Interested Article - Перманганат калия

Перманганат калия
Kalii permanganas
Химическое соединение
ИЮПАК Перманганат калия
Брутто-формула KMnO 4
CAS
PubChem
DrugBank
Состав
Классификация
Фармакол. группа Антисептики и дезинфицирующие средства
АТХ
Лекарственные формы
порошок для приготовления раствора
Другие названия
KMnO4, Калия перманганат, Марганцовка, Хамелеон минеральный, Марганцевокислый калий, Марганцовокислый калий, Калий марганцевокислый
Кристаллы перманганата калия под микроскопом
Перманганат калия в виале

Пермангана́т ка́лия ( лат. Kalii permanganas , распространённое название в быту — марганцо́вка ) — марганцовокислый калий , калиевая соль марганцовой кислоты . Химическая формула — KMnO 4 . Представляет собой тёмно-фиолетовые, почти чёрные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор цвета фуксии .

Физические свойства

Внешний вид: тёмно- фиолетовые кристаллы с металлическим блеском . Показатель преломления составляет 1,59 (при 20 °C).

Растворяется в воде (см. таблицу), 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 Δ H −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 теплоёмкость 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 MnO 4 2− 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
Слева направо (водные растворы): Co(NO 3) 2 (красный); K 2 Cr 2 O 7 (оранжевый); K 2 CrO 4 (жёлтый); NiCl 2 (бирюзовый); CuSO 4 (голубой); KMnO 4 (фиолетовый)
Раствор KMnO 4 в воде в

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:
2 KMnO 4 + 5 K 2 SO 3 + 3 H 2 SO 4 6 K 2 SO 4 + 2 MnSO 4 + 3 H 2 O {\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 -> 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O}}} ;
  • в нейтральной среде:
2 KMnO 4 + 3 K 2 SO 3 + H 2 O 3 K 2 SO 4 + 2 MnO 2 + 2 KOH {\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O -> 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH}}} ;
  • в щелочной среде:
2 KMnO 4 + K 2 SO 3 + 2 KOH K 2 SO 4 + 2 K 2 MnO 4 + H 2 O {\displaystyle {\ce {2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH -> K2SO4 + 2K2MnO4 + H2O}}} .

Однако последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной 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) :

2 KMnO 4 + H 2 SO 4 K 2 SO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O {\displaystyle {\ce {2KMnO4 + H2SO4 -> K2SO4 + Mn2O7 + H2O}}} .

При этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — MnO 3 HSO 4 {\displaystyle {\ce {MnO3HSO4}}} . По реакции с фторидом иода(V) можно получить аналогичный :

KMnO 4 + IF 5 KF + IOF 3 + MnO 3 F {\displaystyle {\ce {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:

2 KMnO 4 t K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 {\displaystyle {\ce {2KMnO4->[^{\circ }t]K2MnO4\ +MnO2\ +O2}}} .

На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:

5 KMnO 4 t K 2 MnO 4 + K 3 MnO 4 + 3 MnO 2 + 3 O 2 {\displaystyle {\ce {5KMnO4->[^{\circ }t]K2MnO4\ +K3MnO4\ +3MnO2\ +3O2}}} .

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

2 KMnO 4 + 3 MnSO 4 + 2 H 2 O 5 MnO 2 + K 2 SO 4 + 2 H 2 SO 4 {\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O -> 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4}}} .

Эта реакция в принципе обратна дисмутации ( диспропорционирование ) K 2 MnO 4 {\displaystyle {\ce {K2MnO4}}} на MnO 2 {\displaystyle {\ce {MnO2}}} и KMnO 4 {\displaystyle {\ce {KMnO4}}} .

Окисляет органические вещества. В частности, разбавленные растворы перманганата калия в щелочной и нейтральной среде окисляют алкены до диолов ( реакция Вагнера ):

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

При смеси с пероксидом водорода протекает следующая реакция:

2 KMnO 4 + 3 H 2 O 2 2 MnO 2 + 3 O 2 + 2 H 2 O + 2 KOH {\displaystyle {\ce {2KMnO4 +3H2O2 -> 2MnO2 + 3O2 ^ + 2H2O + 2KOH}}} .

Перманганат калия реагирует с концентрированной соляной , бромоводородной или иодоводородной кислотой. В результате выделяются свободные галогены :

2 KMnO 4 + 16 HCl 2 KCl + 2 MnCl 2 + 5 Cl 2 + 8 H 2 O {\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 16HCl -> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 ^ + 8H2O}}}

Во время химической реакции хлорид-анион Cl {\displaystyle {\ce {Cl^{-}}}} окисляется до элементарного хлора , а ион Mn 7 + {\displaystyle {\ce {Mn^{7+}}}} в перманганат-анионе восстанавливается до катиона Mn 2 + {\displaystyle {\ce {Mn^{2+}}}} :

2 Cl Cl 2 {\displaystyle {\ce {2Cl^{-}-> Cl2 ^}}}
Mn 7 + Mn 2 + {\displaystyle {\ce {Mn^{7+}-> Mn^{2+}}}}

Применение

Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.

Медицинское применение

Разбавленные растворы (около 0,1 %) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов . В качестве рвотного средства для приёма внутрь при отравлениях морфином, аконитином и некоторыми другими алкалоидами используют разбавленный (0,02—0,1 %) раствор перманганата калия .

Фармакологическое действие

Антисептическое средство . При соприкосновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород . Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения — (за счёт этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах — раздражающее, прижигающее и дубящее действие). Обладает также 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, оказывая действие (приводит к развитию метгемоглобинемии ).

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

Противопоказания

Гиперчувствительность.

При передозировке: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки — отёчная, тёмно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отёк 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 (внутривенно — 30 мл 5 % раствора), цианокобаламин — до 1 мг , пиридоксин (внутримышечно — 3 мл 5 % раствора).

Способ применения и дозы

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.

Предосторожности

Активно взаимодействует при нагреве и даже при комнатной температуре с большинством восстановителей, например, органическими веществами ( сахарозой , танинами , глицерином и многими другими), легкоокисляющимися веществами, поэтому при смешивании происходит саморазогревание, что иногда вызывает самовоспламенение смеси (с концентрированным раствором глицерина , или безводным — всегда) и может привести к взрыву.

Очень опасно растирание сухого перманганата калия с органическими веществами и порошками активных металлов и неметаллов ( кальцием , алюминием , магнием , фосфором , серой и др.) — весьма вероятен взрыв.

Другие сферы применения

  • 1—2%-й раствор используется садоводами для протравливания семян перед посадкой
  • Применяется для определения перманганатной при оценке качества воды согласно ГОСТ 2761-84 по .
  • Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
  • Растворы (концентрации примерно 3 г/л) широко применяются при тонировании фотографий.
  • В пиротехнике применяют в качестве сильного окислителя.
  • Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в жидкостных ракетных двигателях .
  • Водный раствор перманганата калия используется для травления дерева, в качестве морилки.
  • Водный раствор применяется также для выведения татуировок. Результат достигается посредством химического ожога, при котором отмирают ткани, в которых содержится красящее вещество. Данный метод немногим отличается от простого срезания кожи, обычно он менее эффективен и более неприятен, так как ожоги заживают намного дольше. Татуировка не удаляется полностью, на её месте остаются шрамы.
  • Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении мета- и парафталевых кислот из мета- и параксилолов, соответственно (см. Терефталевая кислота ).
  • Перманганат калия является прекурсором в синтезе мефедрона и меткатинона ( эфедрона )

Получение

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

2 MnO 2 + 3 Cl 2 + 8 KOH 2 KMnO 4 + 6 KCl + 4 H 2 O {\displaystyle {\ce {2MnO2 + 3Cl2 + 8KOH -> 2KMnO4 + 6KCl + 4H2O}}} ,
2 K 2 MnO 4 + Cl 2 2 KMnO 4 + 2 KCl {\displaystyle {\ce {2K2MnO4 + Cl2 -> 2KMnO4 + 2KCl}}} ,
3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O 2 KMnO 4 + MnO 2 + 4 KOH {\displaystyle {\ce {3K2MnO4 + 2H2O -> 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH}}} ,
2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O 2 KMnO 4 + H 2 + 2 KOH {\displaystyle {\ce {2K2MnO4 + 2H2O -> 2KMnO4 + H2 ^ + 2KOH}}} .

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

Ограничение на покупку

Входит в IV список прекурсоров ПККН в России (допускается исключение некоторых мер контроля).

14 июня 2013 года на Украине был признан прекурсором и внесён в список наркотических веществ .

Примечания

  1. М. Д. Машковский. Лекарственные средства. — М. : ООО «Новая волна», 2002. — Т. 2. — 608 с. — 25 000 экз. — ISBN 5-7864-0129-4 .
  2. (неопр.) . Дата обращения: 19 февраля 2019. 25 февраля 2019 года.
  3. (неопр.) . www.anchem.ru . Дата обращения: 11 февраля 2023. 1 апреля 2022 года.
  4. (неопр.) . Дата обращения: 27 марта 2014. 20 апреля 2013 года.
  5. (рус.) . Газета.Ru (14 июня 2013). Дата обращения: 14 июня 2013. 18 июня 2013 года.

Литература

  • Вульфсон Н. С. Препаративная органическая химия. — С. 656, 657.
  • Казанский Б. А. (ред.). Синтезы органических препаратов (сборник 3). — С. 145.
  • Реми Г. Курс неорганической химии (том 1). — С. 817.

Ссылки

Same as Перманганат калия