KALIUMPERMANGANAAT (KMNO4): STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN - CHEMIE - 2026

Het kaliumpermanganaat (KMnO ₄₎ is een anorganische verbinding bestaande uit mangaan - metaalovergangsgroep 7 (VIIB) -, zuurstof en kalium. Het is een dieppaarse glasachtige vaste stof. De waterige oplossingen zijn ook donkerpaars; deze oplossingen worden minder violet naarmate ze worden verdund in grotere hoeveelheden water.

KMnO ₄ begint dan reducties te ondergaan (versterking van elektronen) in een opeenvolging van kleuren in de volgende volgorde: paars> blauw> groen> geel> kleurloos (met bruine neerslag van MnO ₂ ). Deze reactie toont een belangrijke eigenschap van kaliumpermanganaat aan: het is een zeer sterk oxidatiemiddel.

Formule

De chemische formule is KMnO ₄ ; dat wil zeggen, voor elk K ⁺ -kation is er een MnO _4- anion ^{- dat hiermee in} wisselwerking staat

Chemische structuur

De bovenste afbeelding stelt de kristallijne structuur van KMnO _{4 voor} , die van het orthorhombische type is. De paarse bollen komen overeen met de K ⁺ -kationen , terwijl de tetraëder gevormd door de vier rode bollen en de blauwachtige bol overeenkomen met het MnO ₄ ^- anion .

Waarom heeft het anion een tetraëdrische geometrie? Uw Lewis-structuur beantwoordt deze vraag. De stippellijnen dat de dubbele bindingen resoneren tussen Mn en O. Om deze structuur aan te nemen, moet het metaalcentrum een sp hebben ³ hybridisatie .

Omdat mangaan geen ongedeelde elektronenparen heeft, worden de Mn-O-bindingen niet in hetzelfde vlak geduwd. Evenzo wordt de negatieve lading verdeeld over de vier zuurstofatomen, die verantwoordelijk is voor de oriëntatie van de K ⁺ -kationen binnen de kristallijne rangschikkingen.

Toepassingen

Geneeskunde en diergeneeskunde

Vanwege zijn bacteriedodende werking wordt het gebruikt bij tal van ziekten en aandoeningen die huidlaesies veroorzaken, zoals: schimmelinfecties van de voet, impetigo, oppervlakkige wonden, dermatitis en tropische zweren.

Vanwege de schadelijke werking moet kaliumpermanganaat in lage concentraties (1: 10.000) worden gebruikt, wat de effectiviteit van zijn werking beperkt.

Het wordt ook gebruikt om visparasieten in aquaria te behandelen die kieuwinfecties en huidzweren veroorzaken.

Water behandeling

Het is een chemisch regeneratiemiddel dat wordt gebruikt om ijzer, magnesium en waterstofsulfide (met een onaangename geur) uit water te verwijderen, en kan worden gebruikt om afvalwater te zuiveren.

IJzer en magnesium slaan neer als hun in water onoplosbare oxiden. Daarnaast helpt het om de aanwezige roest in de leidingen te verwijderen.

Behoud van fruit

Kaliumpermanganaat verwijdert door oxidatie het ethyleen dat tijdens de opslag in de banaan wordt gegenereerd, waardoor het meer dan 4 weken onrijp blijft, zelfs bij kamertemperatuur.

In Afrika gebruiken ze het om groenten te weken, om eventuele aanwezige bacteriële agentia te neutraliseren en te elimineren.

Actie in brand

Kaliumpermanganaat wordt gebruikt om de verspreiding van branden te beperken. Gebaseerd op het vermogen van permanganaat om vuur te veroorzaken, wordt het gebruikt om brandbestrijding bij bosbranden te creëren.

Redox-titrant

In de analytische chemie worden de gestandaardiseerde waterige oplossingen ervan gebruikt als oxiderende titrant bij redoxbepalingen.

Reagens in organische synthese

Het dient om alkenen om te zetten in diolen; dat wil zeggen, twee OH-groepen worden toegevoegd aan de dubbele C = C-binding. De volgende chemische vergelijking:

Evenzo wordt het in zwavelzuuroplossing met chroomzuur (H ₂ CrO ₄ ) gebruikt voor de oxidatie van primaire alcoholen (R-OH) tot carbonzuren (R-COOH of RCO ₂ H).

Zijn oxiderende kracht is sterk genoeg om de primaire of secundaire alkylgroepen van aromatische verbindingen te oxideren en ze te 'carboxylen'; dat is, het transformeren van de R zijketen (bijvoorbeeld een CH ₃ ) in een COOH groep.

Historisch gebruik

Het maakte deel uit van de poeders die werden gebruikt als flitser in fotografie of om de thermietreactie op gang te brengen.

Het werd in de Tweede Wereldoorlog gebruikt om overdag witte paarden te camoufleren. Hiervoor gebruikten ze mangaandioxide (MnO ₂ ), dat bruin van kleur is; op deze manier bleven ze onopgemerkt.

Hoe is het gedaan?

Het mineraal pyrolusiet bevat mangaandioxide (MnO ₂ ) en kaliumcarbonaat (CaCO ₃ ).

In 1659 smolt de chemicus Johann R. Glauber het mineraal en loste het op in water, waarbij hij de verschijning van een groene kleur in de oplossing observeerde, die later veranderde in violet en uiteindelijk in rood. Deze laatste kleur kwam overeen met de vorming van kaliumpermanganaat.

In het midden van de negentiende eeuw was Henry Condy op zoek naar een antiseptisch product en behandelde hij eerst pyrolusiet met NaOH en later met KOH, waarbij hij de zogenaamde Condy-kristallen produceerde; dat wil zeggen kaliumpermanganaat.

Kaliumpermanganaat wordt industrieel geproduceerd uit mangaandioxide dat aanwezig is in het mineraal pyrolusiet. Het in het mineraal aanwezige MnO ₂ reageert met kaliumhydroxide en wordt vervolgens verhit in aanwezigheid van zuurstof.

2 MnO ₂ + 4 KOH + O ₂ => 2 K ₂ MnO ₄ + 2 H ₂ O

Kaliummanganaat (K ₂ MnO ₄ ) wordt omgezet in kaliumpermanganaat door elektrolytische oxidatie in een alkalisch milieu.

2 K ₂ MnO ₄ + 2 H ₂ O => 2 KMnO ₄ + 2 KOH + H ₂

In een andere reactie om kaliumpermanganaat te produceren, reageert kaliummanganaat met CO ₂ , waardoor het disproportioneringsproces wordt versneld:

3 K ₂ MnO ₄ + 2 CO ₂ => 2 KMnO ₄ + MnO ₂ + K ₂ CO ₃

Door de vorming van MnO ₂ (mangaandioxide) is het proces ongunstig, omdat KOH uit K ₂ CO ₃ moet worden gegenereerd .

Eigendommen

Het is een paarse kristallijne vaste stof die smelt bij 240 ºC, een dichtheid heeft van 2,7 g / ml en een molecuulgewicht van ongeveer 158 g / mol.

Het is slecht oplosbaar in water (6,4 g / 100 ml bij 20 ° C), wat aangeeft dat de watermoleculen niet de MnO solvaat ₄ ^- ionen grotendeels , misschien omdat de tetraëdrische geometrie vereisen veel water zijn ontbinding. Evenzo kan het ook worden opgelost in methylalcohol, aceton, azijnzuur en pyridine.

Ontleding

Het ontleedt bij 240 ºC, waarbij zuurstof vrijkomt:

2KMnO ₄ => K ₂ MnO ₄ + MnO ₂ + O ₂

Het kan worden afgebroken door de werking van alcohol en andere organische oplosmiddelen, maar ook door de werking van sterke zuren en reductiemiddelen.

Oxiderende kracht

In dit zout vertoont mangaan zijn hoogste oxidatietoestand (+7), of wat gelijk is aan het maximale aantal elektronen dat het ionisch kan verliezen. Op zijn beurt is de elektronenconfiguratie van mangaan 3 d ⁵ 4 s ² ; daarom is in kaliumpermanganaat de gehele valentieschil van het mangaanatoom "leeg".

Het mangaanatoom heeft dus de natuurlijke neiging om elektronen op te nemen; dat wil zeggen, te worden gereduceerd tot andere oxidatietoestanden in alkalische of zure media. Dit is de verklaring waarom KMnO ₄ een krachtig oxidatiemiddel is.

Referenties

1. Wikipedia. (2018). Kaliumpermanganaat. Opgehaald op 13 april 2018, van: en.wikipedia.org
2. F. Albert Cotton en Geoffrey Wilkinson, FRS. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Redactioneel Limusa, México, 2e editie, pagina's 437-452.
3. Robin Wasserman. (14 augustus 2017). Medisch gebruik voor kaliumpermanganaat. Opgehaald op 13 april 2018, van: livestrong.com
4. Clark D. (30 september 2014). De 3 ultieme toepassingen van kaliumpermanganaat. Opgehaald op 13 april 2018, van: technology.org
5. James H. Pohl, Ali Ansary, Irey RK (1988). Modular Thermodynamics, Vol. 5, Evaluatie van veranderingen in eigenschappen. Ediciones Ciencia y Técnica, SA México, Editorial Limusa, pagina's 273-280.
6. JM Medialdea, C. Arnáiz en E. Díaz. Kaliumpermanganaat: een krachtig en veelzijdig oxidatiemiddel. Afdeling Chemische en Milieutechniek. Universiteitsschool van Sevilla.
7. Hasan Zulic. (27 oktober 2009). Biologische afvalwaterzuivering. . Opgehaald op 13 april 2018, van: es.wikipedia.org
8. Adam Rędzikowski. (12 maart 2015). Eenvoudig kaliumpermanganaat. . Opgehaald op 13 april 2018, van: commons.wikimedia.org