Из соединений марганца (VI) наиболее характерны марганцоватая кислота Н 2 MnO 4 и ее соли манганаты. И кислота, и ее соли
малоустойчивы. Например, зеленый раствор манганата калия по-
степенно становится фиолетовым вследствие превращения его в перманганат; одновременно выпадает гидрат двуокиси марганца:
Вследствие перемены окраски раствора манганат калия в XVIII веке назвали минеральным хамелеоном (анион MnO 2- 4 придает раствору темно-зеленую окраску).
Манганат калия может проявлять свойства как окислителей, что более характерно (реакция 1), так и восстановителей (реакция 2):
Из соединений семивалентного марганца первым рассматривают оксид марганца (VII) Mn 2 O 7 , известный под названием марганцевого ангидрида. Это зеленая маслянистая жидкость. В свободном состоянии его можно получить действием на перманганат калия концентрированной серной кислоты:
2KMnO 4 +H 2 SO 4 =K 2 SO 4 +Mn 2 O 7 +Н 2 О
При обычной температуре и в неподвижном состоянии это соединение сравнительно устойчиво, а при встряхивании или при нагревании выше 55°С разлагается с сильным взрывом:
2Mn 2 O 7 =4MnO 2 +3O 2
При взаимодействии с водой образует сильную марганцовую кислоту:
Mn 2 О 7 +Н 2 O=2НMnO 4
Mn 2 O 7 - один из сильнейших окислителей. Горючие вещества при малейшем контакте с Mn 2 O 7 воспламеняются: 2Mn 2 O 7 +С 2 Н 5 ОН=4MnO 2 +2СO 2 +3Н 2 О
Марганцовая кислота НMnO 4 известна только в растворе, она довольно сильная кислота. Анион MnO - 4 придает раствору малиново-фиолетовый цвет. Так же как и Mn 2 O 7 , марганцовая кислота обладает ярко выраженными окислительными свойствами.
Соли марганцовой кислоты носят название перманганатов. Наиболее важным среди них является перманганат калия KMnO 4 .
Перманганат калия - кристаллическое вещество, растворимое в воде, его раствор имеет фиолетовый цвет, в быту называется «марганцовкой». Он широко применяется в аналитических определениях и в лабораторной практике. В промышленности KMnO 4 используется для отбеливания некоторых волокон, для обработки древесины, для промывания газов, а также в медицине как дезинфицирующее средство. Как и все соединения марганца (VII), является сильным окислителем. В зависимости от среды раствора (кислая, нейтральная или щелочная) Mn +7 восстанавливается до разных степеней окисления. В кислой среде продуктом восстановления перманганата являются соли марганца (II) Mn 2+ , в нейтральной среде, как правило, получается двуокись марганца MnО 2 , а в щелочной - соли марганцоватой кислоты Н 2 MnO 4:
При нагревании перманганаты разлагаются с выделением кислорода и поэтому иногда применяются в лабораториях для его получения:
2KMnO 4 =K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2
Изучая свойства соединений марганца (см. табл. 32), которые весьма разнообразны в зависимости от степени окисления последнего, можно заметить, что многие типичные для них реакции являются окислительно-восстановительными. Их поведение в окислительно-восстановительных реакциях подчиняется определенным правилам. Следует помнить, что:
1) Mn° и Mn +2 в окислительно-восстановительных реакциях ведут себя как восстановители;
Марганцовка. Применение в домашних условиях растворов перманганата калия для обеззараживания и промывания ран, полоскания горла, спринцевания, при отравлении некоторыми веществами требует базового знания свойств этого средства, механизмов его действия и правил разведения.
Марганцовка или перманганат калия это калиевая соль марганцовой кислоты с химической формулой KMnO 4 . Внешне выглядит как тёмно-фиолетовые кристаллы, которые при растворении в воде образуют ярко окрашенный раствор от светло-розового до насыщенного фиолетового цвета в зависимости от концентрации.
Является сильнейшим окислителем. При взаимодействии с восстановителями выделяет атомарный кислород, окисляя металлы, серу, фосфор, органику.
Раствор перманганата калия окисляет многие органические вещества, в том числе белки. За счет этого марганцовка обладает сильным разрушающим действием в отношении органических молекул, например ядов и токсинов, и антисептическим действием на все микроорганизмы. При полоскании и спринцевании в небольших концентрациях растворы перманганата калия оказывает вяжущий эффект, концентрированный раствор оказывает прижигающее действие.
Марганцовка. Применение в медицинских целях.
Кроме того, не допускается взрывоопасное смешивание перманганата калия и активных металлов, серы, фосфора, сахара, глицерина, перекиси водорода и других веществ.
Марганцовка в аптеках
Продажа калия перманганата в России ограничена, поскольку он является прекурсором. В Болгарии марганцовку можно купить в любой аптеке без рецепта. Вот ссылка:
Введение
Вы зашли в аптеку, и на прилавке увидели небольшой пузырек с надписью "Перманганат калия". В голове тут же включилось мышление любопытного химика: что же это за вещество, для чего предназначено и какие свойства имеет? В общем, из аптеки вы уходите с твердым намерением узнать о нем побольше. Такова стандартная схема знакомства человека с перманганатом калия. Узнать-то вы хотите, но зачастую просто не находите (или не имеете возможности найти) нужную информацию. Сегодня я постараюсь ответить на все ваши вопросы, касающиеся данного соединения.
Определение
Перманганат калия является калиевой солью, источник остатка которой - марганцевая кислота. Иногда его могут назвать "марганцовокислым калием" или "марганцовкой".
Перманганат калия: физические свойства
Это вещество представлено темно-фиолетовыми кристаллами, имеющими металлический блеск. Они растворяются водой, ацетоном, жидким аммиаком, метанолом и пиридином. Чем больше температура воды, тем больше показатель растворимости перманганата калия в ней. А с ацетоном он взаимодействует только при условии, что числовое отношение этой жидкости к марганцовке равняется 100:2.
Перманганат калия: химические свойства
Если вы внимательно взглянете на периодическую систему Д.И.Менделеева, то увидите, что марганец имеет переменную валентность: II, IV и VI. И факторами приобретения того или иного показателя являются среды, в условиях которых находится перманганат калия. Реакции происходят в кислой среде - значит, эта соль получает валентность II, в нейтральной - IV, а в сильно щелочной - VI. Это можно доказать, соединив в разных условиях кристаллы марганцовки и, например, сульфита калия (это одна из солей сернистой кислоты). Итак, сначала кислотная среда. Высыплем эту порошкообразную смесь в серную кислоту. Последует реакция, продуктами которой станут сульфаты калия и двухвалентного марганца, а также вода. Далее рассмотрим поведение перманганата калия в нейтральной среде. Опустим вышеназванную смесь в воду. При данном взаимодействии образуются сульфат калия, оксид четырехвалентного марганца и гидроксид калия. И, наконец, щелочная среда. Пусть уже известная нам смесь (марганцовка + сульфит калия) встретится с тем же основанием (калиевым щёлоком). Продукты этой реакции: вода, сульфат калия и манганат того же металла. В последней соли марганец имеет валентность VI. Взаимодействие чистого перманганата калия и концентрированной серной кислоты (а также сахарозы, глицерина (фото), танинов и других органических веществ) сопровождается взрывом, однако его аккуратное соединение с холодной кислотой дает продукты, представленные водой, гидросульфатом калия и неустойчивым оксидом семивалентного марганца.
Получение перманганата калия
Его получают химическим или электрохимическим окислением веществ, которые содержат марганец, а также диспропорционированием манганата калия.
Применение
Наиболее широкое распространение эта соль получила в медицине. Ее раствором полоскают горло, промывают раны и обрабатывают ожоги, также это хороший антисептик. Марганцовка необходима как рвотное средство, которое принимают внутрь, когда получают отравление некоторыми алкалоидами (например аконитином, морфином и т.п.). Однако следует учитывать, что чистый перманганат калия смертельно опасен для человека, и поэтому перед принятием даже его раствора перорально или внутрь следует обсуждать концентрацию, дозировку и возможность появления аллергических реакций со своим лечащим врачом. Но данная соль находит применение и во многих других отраслях: например, в тонировании фотографий, выведении татуировок, очищении лабораторной посуды от жира или любого другого органического соединения и т.д.
Заключение
Вот сколько интересных и необычных свойств имеет, казалось бы, обычная марганцовка. Как видите, эта соль является незаменимым помощником человека, но только при аккуратном обращении с ней.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Перманганат калия (калиевая соль марганцовой кислоты) в твердом виде представляет собой кристаллы темно-фиолетового цвета (почти черные призмы), которые умеренно растворимы в воде (рис. 1).
Раствор KMnO 4 имеет темно-малиновый цвет, а при большой концентрации - фиолетовый цвет, свойственный перманганат ионам (MnO 4 —).
Рис. 1. Кристаллы перманганата калия. Внешний вид.
Брутто формула перманганата калия - KMnO 4 . Как известно, молекулярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).
Mr(KMnO 4) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4×Ar(O);
Mr(KMnO 4) = 39 + 55 + 4×16 = 39 + 55 +64 =158.
Молярная масса (М) - это масса 1 моль вещества. Легко показать, что численные значения молярной массы М и относительной молекулярной массы M r равны, однако первая величина имеет размерность [M] = г/моль, а вторая безразмерна:
M = N A × m (1 молекулы) = N A × M r × 1 а.е.м. = (N A ×1 а.е.м.) × M r = × M r .
Это означает, что молярная масса перманганата калия равна 158 г/моль .
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Задание | Составьте формулу соединения калия, хлора и кислорода, если массовые доли элементов в нём: ω(К) = 31,8%, ω(Cl) = 29,0%, ω(O) = 39,2%. |
Решение |
Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (калий), «у» (хлор), «z» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел): x:y:z = ω(K)/Ar(K) : ω(Cl)/Ar(Cl) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 31,8/39: 29/35,5: 39,2/16; x:y:z= 0,82: 0,82: 2,45 = 1: 1: 3. Значит формула соединения калия, хлора и кислорода будет иметь вид KClO 3 . Это бертолетова соль. |
Ответ | KClO 3 |
ПРИМЕР 2
Задание | Составьте формулы двух оксидов железа, если массовые доли железа в них 77,8% и 70,0%. |
Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Найдем массовую долю в каждом из оксидов меди: ω 1 (О) = 100% — ω 1 (Fe) = 100% — 77,8% = 22,2%; ω 2 (О) = 100% — ω 2 (Fe) = 100% — 70,0% = 30,0%. Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (железо) и «у» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел): x:y = ω 1 (Fe)/Ar(Fe) : ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 77,8/56: 22,2/16; x:y = 1,39: 1,39 = 1: 1. Значит формула первого оксида железа будет иметь вид FeO. x:y = ω 2 (Fe)/Ar(Fe) : ω 2 (O)/Ar(O); x:y = 70/56: 30/16; x:y = 1,25: 1,875 = 1: 1,5 = 2: 3. Значит формула второго оксида железа будет иметь вид Fe 2 O 3 . |
Ответ | FeO, Fe 2 O 3 |
(=O)(=O)=O.]
Термодинамические свойства
Стандартная энтальпия образования ΔH | −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
Является сильным окислителем. В зависимости от 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:
- в нейтральной среде:
- в щелочной среде:
Однако надо отметить, что 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) :
при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение - оксосульфат марганца MnO 3 HSO 4 . По реакции с фторидом иода(V) можно получить аналогичный оксофторид :
При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода). Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:
На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:
Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:
Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) K 2 MnO 4 на MnO 2 и KMnO 4 .
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.
Фармакологическое действие
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 .
См. также
Напишите отзыв о статье "Перманганат калия"
Примечания
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
|