Struttura del permanganato di potassio (KMnO4), proprietà

il permanganato di potassio (KMnO₄₎ è un composto inorganico formato da manganese - gruppo di metalli di transizione 7 (VIIB) -, ossigeno e potassio. È un solido vitreo viola scuro. Le loro soluzioni acquose sono anche viola scuro; queste soluzioni diventano meno violente in quanto vengono diluite in quantità maggiori di acqua.

Commercialmente è ottenuto in presentazioni di compresse, cristalli e polvere. È conosciuto con i nomi di cristalli di Condy o di minerali camaleonti. Il termine "camaleonte" si riferisce alla capacità del minerale: se cambia colore a contatto con la soda caustica e la materia organica, ad esempio si produce zucchero.

Il KMnO₄ quindi inizia a subire riduzioni (guadagna elettroni) in una successione di colori nel seguente ordine: viola> blu> verde> giallo> incolore (con precipitato marrone di MnO₂). Questa reazione dimostra un'importante proprietà del permanganato di potassio: è un agente ossidante molto forte.

indice

• 1 formula
• 2 Struttura chimica
• 3 usi
  • 3.1 Medicina e veterinaria
  • 3.2 Trattamento dell'acqua
  • 3.3 Conservazione dei frutti
  • 3.4 Azione sul fuoco
  • 3.5 Redox Titrant
  • 3.6 Reagente in sintesi organica
  • 3.7 Usi storici
• 4 Come è fatto?
• 5 proprietà
  • 5.1 Decomposizione
  • 5.2 Potere ossidante
• 6 riferimenti

formula

La sua formula chimica è KMnO₄; cioè, per ogni catione⁺ c'è un anione MnO₄^- interagendo con questo

Struttura chimica

La struttura cristallina di KMnO è rappresentata nell'immagine in alto₄, che è ortorombico. Le sfere viola corrispondono ai cationi K⁺, mentre il tetraedro formato dalle quattro sfere rosse e dalla sfera bluastra corrisponde all'anione MnO₄^-.

Perché l'anione ha una geometria tetraedrica? La tua struttura di Lewis risponde a questa domanda. Le linee tratteggiate significano che i doppi legami stanno risonando tra il Mn e l'O. Per essere in grado di adottare questa struttura, il centro metallico deve avere un'ibridizzazione sp³.

Poiché il manganese è privo di coppie di elettroni senza condivisione, i legami Mn-O non vengono spinti sullo stesso piano. Allo stesso modo, la carica negativa viene distribuita tra i quattro atomi di ossigeno, essendo responsabile dell'orientamento dei cationi K⁺ all'interno degli accordi di cristallo.

applicazioni

Medicina e veterinaria

Grazie alla sua azione battericida, è utilizzato in numerose malattie e condizioni che producono lesioni cutanee, come infezioni del piede con funghi, impetigine, ferite superficiali, dermatiti e ulcere tropicali.

A causa della sua azione dannosa, il permanganato di potassio deve essere usato a basse concentrazioni (1: 10000), il che limita l'efficacia della sua azione.

Viene anche usato nel trattamento delle malattie parassitarie dei pesci in acquari che producono infezioni delle branchie e delle ulcere della pelle.

Trattamento delle acque

È un rigenerante chimico usato per rimuovere ferro, magnesio e idrogeno solforato (da un odore sgradevole) dall'acqua e può essere usato per purificare le acque reflue.

Precipitato di ferro e magnesio sotto forma di ossidi insolubili in acqua. Inoltre, aiuta a rimuovere la ruggine presente nei tubi.

Conservazione dei frutti

Il permanganato di potassio rimuove per ossidazione l'etilene generato nella banana durante il suo immagazzinamento, permettendogli di rimanere per più di 4 settimane senza maturazione, anche a temperatura ambiente.

In Africa lo usano per immergere le verdure, al fine di neutralizzare ed eliminare qualsiasi agente batterico presente.

Azione in fiamme

Permanganato di potassio è usato per limitare la diffusione degli incendi. Basato sulla capacità del permanganato di accendere il fuoco, è usato per creare interruzioni di fuoco negli incendi boschivi.

Titolante Redox

Nella chimica analitica, le sue soluzioni acquose standardizzate sono utilizzate come un titolante ossidante nelle determinazioni redox.

Reagente in sintesi organica

Serve a convertire gli alcheni in dioli; cioè, due gruppi OH vengono aggiunti al doppio legame C = C. La seguente equazione chimica:

Inoltre, in soluzione di acido solforico con acido cromico (H₂CrO₄) è utilizzato per l'ossidazione degli alcoli primari (R-OH) in acidi carbossilici (R-COOH o RCO)₂H).

Il suo potere ossidante è abbastanza forte da ossidare i gruppi alchilici primari o secondari dei composti aromatici "carbossilati"; cioè trasformando la catena laterale R (per esempio, un CH₃) in un gruppo COOH.

Usi storici

Era parte della polvere usata come flash in fotografia o per iniziare la reazione alla termite.

Fu utilizzato nella Seconda Guerra Mondiale per camuffare i cavalli bianchi durante il giorno. Per questo hanno usato il diossido di manganese (MnO₂), che è marrone; in questo modo passarono inosservati.

Come è fatto?

La pirolusite minerale contiene diossido di manganese (MnO)₂) e carbonato di potassio (CaCO)₃).

Nel 1659 il chimico Johann R.Glauber sciolse il minerale e lo dissolse in acqua, osservando l'aspetto di una colorazione verde nella soluzione, che in seguito cambiò in viola e infine in rosso. Quest'ultimo colore corrispondeva alla generazione di permanganato di potassio.

A metà del XIX secolo Henry Condy cercato un prodotto antisettico e inizialmente trattato con NaOH pyrolusite e successivamente con KOH, producendo cristalli chiamati Condy; cioè, permanganato di potassio.

Il permanganato di potassio è prodotto industrialmente dal diossido di manganese presente nella pirolusite minerale. Il MnO₂ presente nel minerale reagisce con l'idrossido di potassio e viene successivamente riscaldato in presenza di ossigeno.

2 MnO₂ + 4 KOH + O₂ => 2 K₂MnO₄ + 2 H₂O

Manganato di potassio (K₂MnO₄) viene convertito in permanganato di potassio mediante ossidazione elettrolitica in un mezzo alcalino.

2 K₂MnO₄ + 2 H₂O => 2 KMnO₄ + 2 KOH + H₂

In un'altra reazione per produrre permanganato di potassio, il manganato di potassio viene fatto reagire con CO₂, accelerando il processo di sproporzione:

3 K₂MnO₄ + 2 CO₂ => 2 KMnO₄ + MnO₂ + K₂CO₃

A causa della generazione di MnO₂ (diossido di manganese) il processo è sfavorevole, KOH deve essere generato da K₂CO₃.

proprietà

È un solido cristallino viola che fonde a 240 ° C, che ha una densità di 2,7 g / ml, e un peso molecolare di circa 158 g / mol circa.

È scarsamente solubile in acqua (6,4 g / 100 ml a 20 ° C), il che indica che le molecole d'acqua non sciolgono molto gli ioni MnO₄^-, perché forse le loro geometrie tetraedriche richiedono molta acqua per la loro dissoluzione. Allo stesso modo, può anche essere sciolto in alcool metilico, acetone, acido acetico e piridina.

decomposizione

Si decompone a 240 ° C, rilasciando ossigeno:

2KMnO₄ => K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Può essere decomposto dall'azione di alcol e altri solventi organici, nonché dall'azione di acidi forti e agenti riducenti.

Potere ossidante

In questo sale il manganese presenta il suo più alto stato di ossidazione (+7), o ciò che è uguale, alla quantità massima di elettroni che possono essere persi in modo ionico. A sua volta, la configurazione elettronica del manganese è 3d⁵4s²; quindi, nel permanganato di potassio, l'intero guscio di valenza dell'atomo di manganese è "vuoto".

Quindi, l'atomo di manganese ha una tendenza naturale a guadagnare elettroni; cioè, essere ridotto ad altri stati di ossidazione in mezzi alcalini o acidi. Questa è la spiegazione del perché il KMnO₄ È un potente agente ossidante.

riferimenti 

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