KALIUMPERMANGANAT (KMNO4): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN - CHEMIE - 2025

Das Kaliumpermanganat (KMnO ₄₎ ist eine anorganische Verbindung, die aus Mangan-Metall-Übergangsgruppe 7 (VIIB) -, Sauerstoff und Kalium besteht. Es ist ein tiefvioletter glasartiger Feststoff. Seine wässrigen Lösungen sind ebenfalls dunkelviolett; Diese Lösungen werden weniger violett, wenn sie in größeren Mengen Wasser verdünnt werden.

KMnO ₄ beginnt dann in einer Folge von Farben in der folgenden Reihenfolge eine Reduktion (Elektronengewinn) zu erfahren: lila> blau> grün> gelb> farblos (mit braunem Niederschlag von MnO ₂ ). Diese Reaktion zeigt eine wichtige Eigenschaft von Kaliumpermanganat: Es ist ein sehr starkes Oxidationsmittel.

Formel

Seine chemische Formel lautet KMnO ₄ ; Das heißt, für jede K ⁺ Kation besteht ein MnO ₄ Anion ^- mit diesem zusammenwirkenden

Chemische Struktur

Das obere Bild zeigt die Kristallstruktur von KMnO ₄ , das vom orthorhombischen Typ ist. Die purpurroten Kügelchen entsprechen die K ⁺ Kationen , während das Tetraeders durch die vier roten Kugeln und die bläulichen Kugel entspricht das MnO gebildet ₄ ^- Anions .

Warum hat das Anion eine tetraedrische Geometrie? Ihre Lewis-Struktur beantwortet diese Frage. Die gepunkteten Linien bedeuten, dass die Doppelbindungen zwischen Mn und O schwingen. Um diese Struktur anzunehmen, muss das Metallzentrum eine sp ³ -Hybridisierung aufweisen .

Da Mangan ungeteilte Elektronenpaare fehlen, werden die Mn-O-Bindungen nicht in dieselbe Ebene gedrückt. Ebenso ist die negative Ladung auf die vier Sauerstoffatome verteilt und für die Orientierung der K ⁺ -Kationen innerhalb der kristallinen Anordnungen verantwortlich.

Anwendungen

Medizin und Veterinärmedizin

Aufgrund seiner bakteriziden Wirkung wird es bei zahlreichen Krankheiten und Zuständen eingesetzt, die Hautläsionen verursachen, wie z. B. Fußpilzinfektionen, Impetigo, oberflächliche Wunden, Dermatitis und tropische Geschwüre.

Aufgrund seiner schädlichen Wirkung sollte Kaliumpermanganat in geringen Konzentrationen (1: 10.000) verwendet werden, was die Wirksamkeit seiner Wirkung einschränkt.

Es wird auch zur Behandlung von Fischparasiten in Aquarien verwendet, die Kiemeninfektionen und Hautgeschwüre verursachen.

Wasserversorgung

Es ist ein chemisches Regenerationsmittel, das zur Entfernung von Eisen, Magnesium und Schwefelwasserstoff (mit einem unangenehmen Geruch) aus Wasser verwendet wird und zur Reinigung von Abwasser verwendet werden kann.

Eisen und Magnesium fallen als wasserunlösliche Oxide aus. Außerdem hilft es, den in den Rohren vorhandenen Rost zu entfernen.

Obstkonservierung

Kaliumpermanganat entfernt Ethylen, das während der Lagerung in Bananen durch Oxidation entsteht, und lässt es selbst bei Raumtemperatur länger als 4 Wochen unreif.

In Afrika wird damit Gemüse eingeweicht, um vorhandene Bakterien zu neutralisieren und zu eliminieren.

Aktion in Flammen

Kaliumpermanganat wird verwendet, um die Ausbreitung von Bränden zu begrenzen. Basierend auf der Fähigkeit von Permanganat, Feuer zu entfachen, wird es zur Brandbekämpfung bei Waldbränden verwendet.

Redoxtitriermittel

In der analytischen Chemie werden seine standardisierten wässrigen Lösungen als oxidierendes Titriermittel bei Redoxbestimmungen verwendet.

Reagenz in der organischen Synthese

Es dient zur Umwandlung von Alkenen in Diole; das heißt, zwei OH-Gruppen werden an die C = C-Doppelbindung addiert. Die folgende chemische Gleichung:

Ebenso wird es in einer Schwefelsäurelösung mit Chromsäure (H ₂ CrO ₄ ) zur Oxidation von primären Alkoholen (R-OH) zu Carbonsäuren (R-COOH oder RCO ₂ H) verwendet.

Seine Oxidationskraft ist stark genug, um die primären oder sekundären Alkylgruppen aromatischer Verbindungen zu oxidieren und sie zu "carboxyllieren"; das heißt, die R-Seitenkette (z. B. ein CH ₃ ) wird in eine COOH-Gruppe umgewandelt.

Historische Verwendungen

Es war Teil der Pulver, die als Blitz in der Fotografie oder zur Initiierung der Thermitreaktion verwendet wurden.

Es wurde im Zweiten Weltkrieg zur Tarnung weißer Pferde während des Tages verwendet. Dafür verwendeten sie Mangandioxid (MnO ₂ ), das eine braune Farbe hat; auf diese Weise blieben sie unbemerkt.

Wie wird es gemacht?

Das Mineral Pyrolusit enthält Mangandioxid (MnO ₂ ) und Kaliumcarbonat (CaCO ₃ ).

1659 schmolz der Chemiker Johann R. Glauber das Mineral und löste es in Wasser, wobei er das Auftreten einer grünen Färbung in der Lösung beobachtete, die sich später in violett und schließlich in rot änderte. Diese letzte Farbe entsprach der Erzeugung von Kaliumpermanganat.

Mitte des 19. Jahrhunderts suchte Henry Condy nach einem antiseptischen Produkt und behandelte Pyrolusit zunächst mit NaOH und später mit KOH, wobei die sogenannten Condy-Kristalle hergestellt wurden. das heißt, Kaliumpermanganat.

Kaliumpermanganat wird industriell aus Mangandioxid hergestellt, das im Mineral Pyrolusit enthalten ist. Das im Mineral enthaltene MnO ₂ reagiert mit Kaliumhydroxid und wird anschließend in Gegenwart von Sauerstoff erhitzt.

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

Kaliummanganat (K ₂ MnO ₄ ) wird durch elektrolytische Oxidation in einem alkalischen Medium in Kaliumpermanganat umgewandelt.

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

Bei einer anderen Reaktion zur Herstellung von Kaliumpermanganat wird Kaliummanganat mit CO _{2 umgesetzt} , wodurch der Disproportionierungsprozess beschleunigt wird:

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

Aufgrund der Erzeugung von MnO ₂ (Mangandioxid) ist das Verfahren ungünstig, da KOH aus K ₂ CO _{3 erzeugt werden muss} .

Eigenschaften

Es ist ein violetter kristalliner Feststoff, der bei 240 ° C schmilzt, eine Dichte von 2,7 g / ml und ein Molekulargewicht von ungefähr 158 g / mol aufweist.

Es ist in Wasser schwer löslich (6,4 g / 100 ml bei 20 ºC), was darauf hinweist, dass die Wassermoleküle die MnO ₄ ^- -Ionen nicht in hohem Maße solvatisieren , da ihre tetraedrischen Geometrien möglicherweise viel Wasser erfordern seine Auflösung. In ähnlicher Weise kann es auch in Methylalkohol, Aceton, Essigsäure und Pyridin gelöst werden.

Zersetzung

Es zersetzt sich bei 240 ºC und setzt Sauerstoff frei:

2KMnO ₄ => K ₂ MnO ₄ + MnO ₂ + O ₂

Es kann sich durch Einwirkung von Alkohol und anderen organischen Lösungsmitteln sowie durch Einwirkung starker Säuren und Reduktionsmittel zersetzen.

Oxidationskraft

In diesem Salz weist Mangan seine höchste Oxidationsstufe (+7) auf oder entspricht der maximalen Anzahl von Elektronen, die es ionisch verlieren kann. Die Elektronenkonfiguration von Mangan beträgt wiederum 3 d ⁵ 4 s ² ; Daher ist in Kaliumpermanganat die gesamte Valenzschale des Manganatoms "leer".

Das Manganatom hat also die natürliche Tendenz, Elektronen zu gewinnen; das heißt, in alkalischen oder sauren Medien auf andere Oxidationsstufen reduziert zu werden. Dies ist die Erklärung, warum KMnO ₄ ein starkes Oxidationsmittel ist.

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