โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMnO4): โครงสร้างคุณสมบัติ
โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMnO 4) เป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่เกิดจากแมงกานีส - ทรานซิชันโลหะกลุ่ม 7 (VIIB) - ออกซิเจนและโพแทสเซียม มันเป็นของแข็งน้ำเลี้ยงสีม่วงเข้ม สารละลายน้ำของพวกเขาก็มีสีม่วงเข้มเช่นกัน สารละลายเหล่านี้มีสีม่วงน้อยลงเนื่องจากเจือจางในน้ำปริมาณมาก
KMnO 4 จะเริ่มลดลง (รับอิเล็กตรอน) ตามลำดับของสีในลำดับต่อไปนี้: สีม่วง> สีฟ้า> สีเขียว> สีเขียว> สีเหลือง> ไม่มีสี (มีสีน้ำตาลตกตะกอนจาก MnO 2 ) ปฏิกิริยานี้แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติที่สำคัญของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต: เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงมาก
สูตร
สูตรทางเคมีของมันคือ KMnO 4 นั่นคือสำหรับ K + cation แต่ละอันประจุลบ MnO 4 จะ มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งนี้
โครงสร้างทางเคมี
ภาพด้านบนแสดงโครงสร้างผลึกของ KMnO 4 ซึ่งเป็น orthorhombic ทรงกลมสีม่วงตรงกับประจุบวก K + ในขณะที่จัตุรมุขก่อตัวขึ้นโดยทรงกลมสีแดงสี่ดวงและทรงกลมสีน้ำเงินตรงกับ MnO 4 - ประจุลบ
ทำไมประจุลบจึงมีรูปทรงเรขาคณิตทรงสี่หน้า โครงสร้าง Lewis ของคุณตอบคำถามนี้ เส้นประหมายความว่าพันธะคู่กำลังสะท้อนระหว่าง Mn และ O. เพื่อให้สามารถใช้โครงสร้างนี้ได้ศูนย์โลหะต้องมีการผสมแบบ sp 3
เนื่องจากแมงกานีสขาดอิเล็กตรอนคู่หนึ่งโดยไม่มีการแบ่งปันพันธะ Mn-O จึงไม่ถูกผลักไปที่ระนาบเดียวกัน ในทำนองเดียวกันประจุลบจะถูกกระจายในหมู่อะตอมออกซิเจนสี่รับผิดชอบในการวางแนวของ K + ไพเพอร์ภายในการจัดเรียงผลึก
การใช้งาน
ยาและสัตวแพทย์
เนื่องจากมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียจึงใช้ในโรคและเงื่อนไขต่าง ๆ ที่ก่อให้เกิดโรคผิวหนังเช่นการติดเชื้อที่เท้าด้วยเชื้อราพุพองแผลตื้น ๆ ผิวหนังอักเสบและแผลในเขตร้อน
เนื่องจากการกระทำที่เป็นอันตรายควรใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตที่ความเข้มข้นต่ำ (1: 10, 000) ซึ่ง จำกัด ประสิทธิภาพของการกระทำ
นอกจากนี้ยังใช้ในการรักษาปรสิตในตู้ปลาที่ทำให้เกิดการติดเชื้อที่เหงือกและแผลที่ผิวหนัง
บำบัดน้ำเสีย
มันเป็นสารเคมีที่ใช้ในการกำจัดเหล็กแมกนีเซียมและไฮโดรเจนซัลไฟด์ (จากกลิ่นอันไม่พึงประสงค์) จากน้ำและสามารถใช้ในการชำระน้ำเสีย
เหล็กและแมกนีเซียมตกตะกอนในรูปแบบของออกไซด์ที่ไม่ละลายในน้ำ นอกจากนี้ยังช่วยขจัดสนิมที่อยู่ในท่อ
การถนอมผลไม้
โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตจะกำจัดออกโดยการออกซิเดชันของเอธิลีนที่สร้างขึ้นในกล้วยในระหว่างการเก็บรักษาทำให้มันสามารถคงอยู่ได้นานกว่า 4 สัปดาห์โดยไม่สุกแม้ในอุณหภูมิห้อง
ในแอฟริกาพวกเขาใช้มันเพื่อแช่ผักเพื่อต่อต้านและกำจัดเชื้อแบคทีเรียใด ๆ ที่มีอยู่
แอ็คชั่นไฟ
โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตใช้ในการ จำกัด การลุกลามของไฟ ขึ้นอยู่กับความสามารถของเปอร์แมงกาเนตในการสตาร์ทไฟมันถูกใช้เพื่อสร้างการแบ่งไฟในไฟป่า
รีดอกซ์ titulant
ในการวิเคราะห์ทางเคมีสารละลายน้ำมาตรฐานของพวกเขาจะใช้เป็นสารออกซิแดนท์ในการตรวจวัดรีดอกซ์
น้ำยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์
มันทำหน้าที่แปลง alkenes เป็น diols; นั่นคือกลุ่ม OH สองกลุ่มจะถูกเพิ่มเข้าไปใน double bond C = C สมการทางเคมีต่อไปนี้:
ในทำนองเดียวกันในการแก้ปัญหาของกรดซัลฟิวริกกับกรด chromic (H 2 CrO 4 ) จะใช้สำหรับการเกิดออกซิเดชันของแอลกอฮอล์หลัก (R-OH) กับกรดคาร์บอกซิลิก (R-COOH หรือ RCO 2 H)
พลังการออกซิไดซ์ของมันแข็งแรงพอที่จะออกซิไดซ์กลุ่มอัลคิลประถมศึกษาและมัธยมศึกษาของสารประกอบอะโรมาติก นั่นคือโดยการเปลี่ยนเชนด้าน R (ตัวอย่างเช่น CH 3 ) เป็นกลุ่ม COOH
ใช้ในอดีต
มันเป็นส่วนหนึ่งของผงที่ใช้เป็นแฟลชในการถ่ายภาพหรือเพื่อเริ่มปฏิกิริยาความร้อน
มันถูกใช้ในสงครามโลกครั้งที่สองเพื่ออำพรางม้าขาวในระหว่างวัน สำหรับสิ่งนี้พวกเขาใช้แมงกานีสไดออกไซด์ (MnO 2 ) ซึ่งมีสีน้ำตาล ด้วยวิธีนี้พวกเขาก็ไม่มีใครสังเกต
เป็นอย่างไรบ้าง?
แร่ pyrolusite มีแมงกานีสไดออกไซด์ (MnO 2 ) และโพแทสเซียมคาร์บอเนต (CaCO 3 )
ในปี ค.ศ. 1659 นักเคมีโยฮันน์อาร์ Glauber ได้ละลายแร่ธาตุและละลายในน้ำโดยสังเกตลักษณะของสีเขียวในสารละลายซึ่งต่อมาเปลี่ยนเป็นสีม่วงและในที่สุดก็เปลี่ยนเป็นสีแดง สีสุดท้ายนี้สอดคล้องกับการสร้างด่างทับทิม
ในช่วงกลางศตวรรษที่สิบเก้าเฮนรี่คอนดี้กำลังมองหาผลิตภัณฑ์น้ำยาฆ่าเชื้อและได้รับการรักษาขั้นแรกด้วย pyrolusite กับ NaOH และจากนั้นกับ KOH ทำให้เกิดผลึก Condy ที่เรียกว่า; นั่นคือโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต
โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตผลิตในอุตสาหกรรมจากแมงกานีสไดออกไซด์ที่มีอยู่ในแร่ไพโรไลต์ MnO 2 ที่ มีอยู่ในแร่ทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และถูกทำให้ร้อนในสถานะที่มีออกซิเจน
2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 => 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O
โพแทสเซียมแมงกานีส (K 2 MnO 4 ) จะถูกเปลี่ยนเป็นโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตโดยการเกิดออกซิเดชันด้วยไฟฟ้าในตัวกลางอัลคาไลน์
2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O => 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2
ในการทำปฏิกิริยาอีกครั้งเพื่อผลิตโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตโพแทสเซียมแมงกานีสจะทำปฏิกิริยากับ CO 2 เพื่อเร่งกระบวนการที่ไม่สมส่วน:
3 K 2 MnO 4 + 2 CO 2 => 2 KMnO 4 + MnO 2 + K 2 CO 3
เนื่องจากการสร้าง MnO 2 (แมงกานีสไดออกไซด์) กระบวนการไม่เอื้ออำนวย KOH ต้องถูกสร้างขึ้นจาก K 2 CO 3
สรรพคุณ
เป็นผลึกของแข็งสีม่วงที่ละลายที่ 240 ° C ซึ่งมีความหนาแน่น 2.7 g / mL และมีน้ำหนักโมเลกุล 158 g / mol โดยประมาณ
มันละลายได้ไม่ดีในน้ำ (6.4 กรัม / 100 มล. ที่ 20 องศาเซลเซียส) ซึ่งแสดงว่าโมเลกุลของน้ำไม่สามารถละลาย MnO 4 - ไอออนได้เนื่องจากความจริงที่ว่ารูปทรง tetrahedral อาจต้องใช้น้ำจำนวนมาก การสลายตัวของมัน ในทำนองเดียวกันมันยังสามารถละลายในเมทิลแอลกอฮอล์อะซิโตนกรดอะซิติกและไพริดีน
การจำแนก
มันสลายตัวที่ 240 ° C ปล่อยออกซิเจน:
2KMnO 4 => K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
มันสามารถผ่านการสลายตัวโดยการกระทำของแอลกอฮอล์และตัวทำละลายอินทรีย์อื่น ๆ เช่นเดียวกับการกระทำของกรดแก่และสารลด
พลังงานออกซิไดซ์
ในแมงกานีสเกลือนี้แสดงสถานะออกซิเดชั่นสูงสุด (+7) หรือเท่ากันกับจำนวนอิเลคตรอนสูงสุดที่สามารถหายไปในแบบอิออน ในทางกลับกันการตั้งค่าอิเล็กทรอนิกส์ของแมงกานีสคือ 3 d 54 s 2; ดังนั้นในโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเปลือกวาเลนซ์ทั้งหมดของอะตอมแมงกานีสจึงเป็น "ว่างเปล่า"
ดังนั้นแมงกานีสอะตอมมีแนวโน้มตามธรรมชาติที่จะได้รับอิเล็กตรอน นั่นคือจะลดลงไปยังสถานะออกซิเดชันอื่น ๆ ในสื่ออัลคาไลน์หรือกรด นี่คือคำอธิบายว่าทำไม KMnO 4 จึงเป็นสารออกซิไดซ์ที่มีประสิทธิภาพ
