Калиев перманганат (KMnO4) — формула, свойства, приложения и безопасност
Калиев перманганат (KMnO4): формула, ключови свойства, приложения и мерки за безопасност — всичко за този мощен окислител.
Калиевият перманганат е неорганично химично съединение. Химичната му формула е KMnO4 . Той съдържа калиеви и перманганатни йони. Манганът е в състояние на окисление +7. Известен е също като калиев перманганат и кристали на Конди. Калиевият перманганат е силен окислител, което означава, че е склонен да отнема електрони от други химикали. Той се разтваря във вода, за да се получат лилави разтвори. Ако се изпари, се получават лилаво-черни лъскави кристали. Той има сладък вкус и е без мирис.
Физични и химични свойства
- Молекулна маса: приблизително 158.03 g·mol−1.
- Външен вид: тъмнолила до почти черни кристали; на прах — тъмнопурпурен.
- Растворимост: разтворим във вода — разтворите са лилави; разтворимостта се увеличава с температурата (приблизително 6–7 g/100 mL при стайна температура).
- Топлина и разграждане: при нагряване до около 240 °C калиев перманганат се разлага, а не „топи“ чисто.
- Окислителни свойства: във водни разтвори перманганатният анион (MnO4−) лесно се редуцира — в силно кисела среда се редуцира до Mn2+, което обяснява силната му окислителна активност. Полуреакцията в кисела среда е: MnO4− + 8H+ + 5e− → Mn2+ + 4H2O (E° ≈ +1.51 V).
- Цвят и индикаторна функция: лилавият цвят позволява използването на KMnO4 като „самоиндикатор“ при титруване (permanganometry) — изчезването на пурпурния цвят показва края на реакцията.
Получаване
Калиев перманганат се получава промишлено чрез окисление на манганов диоксид (MnO2) с калиеви съединения в силно алкална среда, последвано от химични преобразувания до перманганатния анион и последващо пресалтиване/кристализация. В лабораторни условия често се използват подобни окислителни процеси и извличане.
Приложения
- Лабораторна химия: използва се като мощен окислител и като титруващ разтвор (перманганометрия) при определяне на редуциращи вещества, например Fe2+, оксалати и др.
- Медицина и дезинфекция: разредени разтвори се използват за почистване и дезинфекция на рани, при кожни инфекции и за грижа на стъпалата при дерматологични състояния, но употребата трябва да бъде внимателна и според указанията на медицинско лице.
- Водоподготовка и пречистване: използва се за обеззаразяване и премахване на неприятни миризми и органични замърсители във води и отпадъчни води.
- Индустрия: при обработка на текстил, за белене и окисление на органични материали; в органичния синтез — за окисление на алкохоли, двойни връзки и други функционални групи.
- Екологични приложения: използва се за премахване/деактивация на цианиди и други токсични вещества, за контрол на биологичното замърсяване в аквариуми и рибовъдство (в строго контролирани дози).
- Първа помощ и оцеляване: малки количества в комплектите за първа помощ като антисептик и за третиране на вода при аварийни условия (в много разредени концентрации).
Безопасност
Калиевият перманганат е силен окислител и трябва да се третира с повишено внимание. Високите концентрации и контакт с органични вещества могат да причинят възпламеняване или експлозивни реакции. При неправилно употребяване има риск от химически изгаряния и сериозни здравни вреди.
- Кожа и очи: причинява дразнене, изгаряния и устойчиви лилави петна; при попадане в очите изплакнете обилно с вода и потърсете медицинска помощ.
- Вдишване: праховете могат да раздразнят дихателните пътища. При вдишване — преместете пострадалия на свеж въздух и потърсете лекарска помощ при симптоми.
- Поглъщане: може да причини тежки корозивни увреждания на устата, гърлото и стомашно-чревния тракт; не предизвиквайте повръщане, дайте вода или мляко за разреждане и веднага потърсете медицинска помощ или център по отравяния.
- Реакции с други вещества: избягвайте смесване с органични материали, прахове, пранеащи материали и силни редуктори; избухването или самозапалване е възможно при контакт.
Първа помощ (основни указания)
- При кожен контакт: изплакнете обилно с вода за най-малко 15 минути и свалете контаминирания дреха; при изгаряне потърсете медицинска помощ.
- При попадане в очите: изплаквайте с течаща вода поне 15 минути и веднага потърсете очен лекар.
- При вдишване: осигурете свеж въздух; ако има затруднение в дишането, потърсете незабавна медицинска помощ.
- При поглъщане: не предизвиквайте повръщане; дадете вода или мляко за разреждане и незабавно търсете спешна медицинска помощ или консултация с антидот/център по отравяния.
Съхранение и изхвърляне
- Съхранявайте в плътно затворени съдове, на сухо, прохладно и добре проветриво място, далеч от органични вещества, киселини и редуктори.
- Избягвайте складиране в стъкло със силни редуктори; използвайте подходящи, устойчиви на окисление контейнери.
- Отпадъците и разтворите трябва да се неутрализират преди изхвърляне — често чрез редукция с подходящо средство (например натриев тиосулфат или натриев бисулфит) при контролирани условия — и според местните екологични и регулаторни изисквания.
- Избягвайте изпускане в канализацията или повърхностни води в концентрации, които могат да бъдат токсични за водни организми.
Бележки
При работа с калиев перманганат използвайте подходящи средства за индивидуална защита (ръкавици, предпазни очила, престилка) и работете в добре проветриво помещение или абсорбатор. За медицински и екологични приложения използвайте препоръчаните концентрации и инструкции от компетентни източници. При съмнение или инцидент се свържете с медицинско лице или център по токсикология.
История
През 1659 г. немският химик Йохан Рудолф Глаубер разтопява смес от минерала пиролузит и калиев карбонат, за да получи материал, който при разтваряне във вода се превръща в зелен разтвор (калиев манганат). Той бавно променя цвета си до виолетов (калиев перманганат) и накрая до червен. Този доклад е първото описание на производството на калиев перманганат.
Малко по-малко от 200 години по-късно лондончанинът Хенри Болман Конди е химик. Той се интересувал от дезинфектанти и създал някои неща като озонирана вода. Той открил, че когато разтопил пиролузит с натриев хидроксид и го разтворил във вода, се получил разтвор, който имал добри дезинфекционни свойства. Той патентова този разтвор и го продава под името Condy's Fluid. Проблемът бил, че разтворът не бил много стабилен. Това било отстранено чрез използване на калиев хидроксид вместо натриев хидроксид. Така се получава по-стабилен материал. Освен това той можел да се изсушава до също толкова добър калиев перманганат на прах. Този прах е наречен "кристали на Конди" или "прах на Конди". Калиевият перманганат се приготвял лесно, затова Конди се опитал да попречи на други хора да го приготвят и да го продават сами.
Ранните фотографи го използват в праха за светкавици.
Използва
Химически приложения
Калиевият перманганат се използва като окислител.[3] Използва се също в дезинфектанти и дезодоранти. Може да се използва за производството на много различни видове химикали. При пречистването на отпадъчни води той се използва за отстраняване на сероводорода - миризлив токсичен газ. В аналитичната химия понякога се използва точна концентрация на KMnO4 , за да се види колко от определен редуктор има в титруването. По подобен начин той се използва като реактив за дървесна маса. При смесване на калиев перманганат и формалдехид се получава лек сълзотворен газ.
Като окислител в органичния синтез
Разредените разтвори на KMnO4 превръщат алкените в диоли (гликоли). Това поведение се използва и като качествен тест за наличието на двойни или тройни връзки в дадена молекула, тъй като реакцията прави перманганатния разтвор безцветен. Понякога тя се нарича реактив на Байер.
Концентрираните разтвори окисляват метилова група на ароматен пръстен, например толуол, до бензоена киселина.
KMnO4 окислява псевдоефедринов хидрохлорид, за да произведе метатинон - наркотик от Списък I в САЩ. Вследствие на това DEA е ограничила употребата и продажбата му, като го е класифицирала като контролиран прекурсор от Списък I. Калиевият перманганат е включен в списък I на прекурсорите съгласно Конвенцията на ООН за борба срещу незаконния трафик на упойващи и психотропни вещества.
Киселини и калиев перманганат
Концентрираната сярна киселина реагира с калиев перманганат, при което се получава манганов(VII) оксид, който може да бъде взривоопасен. [4][5][6]. При тази реакция се образува и озон. Озонът може да възпламени хартия, напоена със спирт. Тази реакция е много опасна.
6 KMnO4 + 9 H2 SO4 → 6 MnSO4 + 3 K2 SO4 + 9 H2 O + 5 O3
Концентрираният HCl създава хлор.
2 KMnO4 + 16 HCl → 2 MnCl2 + 2 KCl + 8 H2 O + 5 Cl2
Съдържащите Mn продукти от окислително-редукционните реакции зависят от рН. Киселите разтвори на перманганат се редуцират до слабо розовия Mn2+ йон, както в манганов(II) хлорид. В неутрален разтвор перманганатът се редуцира до кафяв манганов(IV) оксид, в който Mn е в състояние на окисление +4. Мангановият(IV) оксид е веществото, което оцветява кожата, когато върху нея се постави калиев перманганат. Калиевият перманганат спонтанно се редуцира в основен разтвор до зелен на цвят калиев манганат, където манганът е в окислително състояние +6.
Биомедицински приложения
- Разредените разтвори се използват за лечение на рани от рак (язви) (0,25%), за дезинфекция на ръцете (около 1%) и за лечение на лек помфоличен дерматит или гъбични инфекции на ръцете или краката.
- Разреденият разтвор на подкиселен калиев перманганат се използва в хистологията за избелване на меланина, който затъмнява детайлите на тъканите.
- Калиевият перманганат може да се използва за разграничаване на амилоид АА от други видове амилоид, патологично отложен в телесните тъкани. Инкубацията на фиксирана тъкан с калиев перманганат ще попречи на оцветяването на амилоидния АА с конго червено, докато другите видове амилоид не се повлияват.[7][8]
Различни употреби
- Разтвори на KMnO4 са използвани заедно с 80% водороден пероксид за задвижване на ракета. Тази употреба е наречена Z-Stoff. Това ракетно гориво все още се използва в торпедата.
- Разреден (10 mg/l) калиев перманганат може да се използва за отстраняване на охлюви от растения преди поставянето им в сладководен аквариум.
- Висококачественият калиев перманганат може да се намери в магазините за басейни и се използва в селските райони за отстраняване на желязо и сероводород (миризма на развалени яйца) от водата в кладенците.
- KMnO4 често се включва в комплектите за оцеляване заедно с глицерин или таблетка глюкоза за разпалване на огън. Глюкозната таблетка може да се раздроби, да се смеси с калиевия перманганат и да изгори, ако се разтрие. Тя може да се смеси и с антифриз от превозно средство, за да се разпали огън. Това може да бъде опасно и трябва да се направи внимателно, като се потопи хартия в антифриза и след това се добави малко количество калиев перманганат. Той може също така да стерилизира вода и рани, така че е полезен в комплекта за оцеляване.
- KMnO4 се използва за лечение на някои паразитни заболявания на рибите, за пречистване на питейна вода, както и като антидот при фосфорно отравяне. В Африка се използва като дезинфектант за зеленчуци, например марули.
Разтворен калиев перманганат
Опасности
Твърдият калиев перманганат е силен окислител и по принцип трябва да се съхранява отделно от редуциращи агенти. Някои реакции се нуждаят от малко вода. Например прахообразен калиев перманганат и пудра захар ще се възпламенят (но няма да експлодират) няколко секунди след добавянето на капка вода. Разредените разтвори на KMnO4 не са опасни. KMnO4 образува опасни продукти, когато се смеси с концентрирани киселини.
Калиевият перманганат оцветява кожата и дрехите и с него трябва да се работи внимателно. Петната по дрехите могат да се отмият с оцетна киселина. Петната по кожата изчезват в рамките на 48 часа.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява калиевият перманганат?
О: Калиевият перманганат е неорганично химично съединение.
В: Каква е химичната формула на калиевия перманганат?
О: Химичната формула на калиевия перманганат е KMnO4.
В: Какви йони съдържа калиевият перманганат?
О: Калиевият перманганат съдържа калиеви и перманганатни йони.
В: Какво е окислителното състояние на мангана в калиевия перманганат?
О: Окислителното състояние на мангана в калиевия перманганат е +7.
В: Какви са другите наименования на калиевия перманганат?
О: Другите наименования на калиевия перманганат са калиев перманганат и кристали на Конди.
В: Какво е свойството на калиевия перманганат като окислител?
О: Калиевият перманганат е силен окислител, което означава, че е склонен да отнема електрони от други химикали.
В: Какво се случва, когато калиевият перманганат се изпари?
О: Когато калиевият перманганат се изпари, се образуват лилаво-черни лъскави кристали.
обискирам