โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (KMNO4): โครงสร้างคุณสมบัติ - เคมี - 2025

ด่างทับทิม (KMnO ₄₎ เป็นสารอนินทรีประกอบด้วยแมงกานีส - โลหะทรานซิกลุ่ม 7 (VIIB) - ออกซิเจนและโพแทสเซียม มันเป็นน้ำเลี้ยงสีม่วงเข้ม สารละลายที่เป็นน้ำมีสีม่วงเข้มเช่นกัน สารละลายเหล่านี้กลายเป็นสีม่วงน้อยลงเมื่อเจือจางในน้ำปริมาณมาก

จากนั้นKMnO ₄จะเริ่มได้รับการลดลง (รับอิเล็กตรอน) ตามลำดับสีต่อไปนี้: ม่วง> น้ำเงิน> เขียว> เหลือง> ไม่มีสี (มีการตกตะกอนสีน้ำตาลของ MnO ₂ ) ปฏิกิริยานี้แสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติที่สำคัญของด่างทับทิม: เป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงมาก

สูตร

สูตรทางเคมีของมันคือ KMnO ₄ ; นั่นคือสำหรับแต่ละ K ⁺ไอออนบวกจะมีประจุลบ MnO ₄ ^{ซึ่งทำ}ปฏิกิริยากับสิ่งนี้

โครงสร้างทางเคมี

ภาพด้านบนแสดงโครงสร้างผลึกของ KMnO ₄ซึ่งเป็นประเภทออร์โธร์ฮอมบิก ทรงกลมสีม่วงตรงกับ K ⁺ไพเพอร์ขณะที่จัตุรมุขที่เกิดขึ้นจากสี่ทรงกลมสีแดงและทรงกลมสีฟ้าสอดคล้องกับ MnO ₄ ^-ไอออน

ทำไมไอออนจึงมีรูปทรงเตตระฮีดอล โครงสร้าง Lewis ของคุณตอบคำถามนี้ เส้นประหมายความว่าพันธะคู่จะสะท้อนระหว่าง Mn และทุมเพื่อที่จะนำมาใช้โครงสร้างนี้, ศูนย์โลหะต้องมี SP ³ผสมพันธุ์

เนื่องจากแมงกานีสขาดอิเล็กตรอนคู่ที่ไม่ใช้ร่วมกันพันธะ Mn-O จึงไม่ถูกผลักให้อยู่ในระนาบเดียวกัน ในทำนองเดียวกันประจุลบจะกระจายไปตามอะตอมออกซิเจนทั้งสี่โดยรับผิดชอบการวางแนวของไอออนบวก K ⁺ภายในการจัดเรียงของผลึก

การประยุกต์ใช้งาน

ยาและสัตวแพทย์

เนื่องจากมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียจึงใช้ในโรคและสภาวะต่างๆที่ทำให้เกิดแผลที่ผิวหนังเช่นการติดเชื้อราที่เท้าพุพองบาดแผลตื้นผิวหนังอักเสบและแผลในเขตร้อน

เนื่องจากการกระทำที่เป็นอันตรายจึงควรใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตที่ความเข้มข้นต่ำ (1: 10,000) ซึ่ง จำกัด ประสิทธิภาพของการออกฤทธิ์

นอกจากนี้ยังใช้ในการรักษาพยาธิปลาในตู้ปลาที่ทำให้เหงือกติดเชื้อและเป็นแผลที่ผิวหนัง

การบำบัดน้ำ

เป็นสารเคมีที่ใช้ในการกำจัดเหล็กแมกนีเซียมและไฮโดรเจนซัลไฟด์ (มีกลิ่นไม่พึงประสงค์) ออกจากน้ำและสามารถใช้ในการทำให้น้ำเสียบริสุทธิ์

เหล็กและแมกนีเซียมตกตะกอนเป็นออกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ นอกจากนี้ยังช่วยขจัดสนิมที่มีอยู่ในท่อ

การเก็บรักษาผลไม้

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตจะกำจัดเอทิลีนที่สร้างขึ้นในกล้วยระหว่างการเก็บรักษาโดยการออกซิเดชั่นทำให้ไม่สุกนานกว่า 4 สัปดาห์แม้ในอุณหภูมิห้อง

ในแอฟริกาใช้แช่ผักเพื่อทำให้เป็นกลางและกำจัดแบคทีเรียที่มีอยู่

ปฏิบัติการดับเพลิง

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตใช้เพื่อ จำกัด การแพร่กระจายของไฟ ขึ้นอยู่กับความสามารถของเปอร์แมงกาเนตในการจุดไฟใช้ในการดับเพลิงในไฟป่า

รีดอกซ์ไตแรนต์

ในทางเคมีวิเคราะห์สารละลายที่ได้มาตรฐานจะใช้เป็นตัวออกซิไดซ์ไตเตรทในการวัดค่ารีดอกซ์

รีเอเจนต์ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์

ทำหน้าที่ในการแปลงแอลคีนเป็นไดออล นั่นคือกลุ่ม OH สองกลุ่มจะถูกเพิ่มเข้าไปในพันธะคู่ C = C สมการทางเคมีต่อไปนี้:

ในทำนองเดียวกันในสารละลายกรดซัลฟิวริกที่มีกรดโครมิก (H ₂ CrO ₄ ) จะใช้สำหรับการออกซิเดชั่นของแอลกอฮอล์หลัก (R-OH) เป็นกรดคาร์บอกซิลิก (R-COOH หรือ RCO ₂ H)

พลังออกซิไดซ์ของมันนั้นแรงพอที่จะออกซิไดซ์หมู่อัลคิลหลักหรือทุติยภูมิของสารประกอบอะโรมาติก "คาร์บอกซิล" นั่นคือการเปลี่ยนโซ่ด้านข้าง R (เช่น CH ₃ ) เป็นกลุ่ม COOH

การใช้งานในอดีต

เป็นส่วนหนึ่งของผงที่ใช้เป็นแฟลชในการถ่ายภาพหรือเพื่อเริ่มปฏิกิริยาเทอร์ไมท์

มันถูกใช้ในสงครามโลกครั้งที่สองเพื่ออำพรางม้าขาวในตอนกลางวัน สำหรับสิ่งนี้พวกเขาใช้แมงกานีสไดออกไซด์ (MnO ₂ ) ซึ่งมีสีน้ำตาล ด้วยวิธีนี้พวกเขาไม่มีใครสังเกตเห็น

เสร็จแล้วเป็นยังไงบ้าง?

แร่ไพโรลูไซท์ประกอบด้วยแมงกานีสไดออกไซด์ (MnO ₂ ) และโพแทสเซียมคาร์บอเนต (CaCO ₃ )

ในปี 1659 นักเคมี Johann R.Glauber ได้หลอมแร่และละลายในน้ำโดยสังเกตลักษณะของสีเขียวในสารละลายซึ่งต่อมาเปลี่ยนเป็นสีม่วงและกลายเป็นสีแดงในที่สุด สีสุดท้ายนี้สอดคล้องกับการสร้างโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต

ในช่วงกลางศตวรรษที่สิบเก้า Henry Condy กำลังมองหาผลิตภัณฑ์น้ำยาฆ่าเชื้อและได้รับการบำบัด pyrolusite ด้วย NaOH และต่อมาด้วย KOH ผลิตผลึก Condy ที่เรียกว่า; นั่นคือโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตผลิตในระดับอุตสาหกรรมจากแมงกานีสไดออกไซด์ที่มีอยู่ในแร่ไพโรลูไซท์ MnO _{2 ที่}มีอยู่ในแร่จะทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และต่อมาจะถูกให้ความร้อนเมื่อมีออกซิเจน

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

โพแทสเซียมแมงกาเนต(K ₂ MnO ₄ ) ถูกเปลี่ยนเป็นด่างทับทิมโดยการออกซิเดชั่นด้วยไฟฟ้าในตัวกลางที่เป็นด่าง

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

ในปฏิกิริยาอื่นในการผลิตโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตโพแทสเซียมแมงกาเนตจะทำปฏิกิริยากับ CO ₂เร่งกระบวนการที่ไม่ได้สัดส่วน:

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

เนื่องจากการสร้าง MnO ₂ (แมงกานีสไดออกไซด์) กระบวนการจะเสียเปรียบมีการสร้าง KOH จาก K ₂ CO 3

คุณสมบัติ

เป็นของแข็งผลึกสีม่วงที่ละลายที่ 240 ºCซึ่งมีความหนาแน่น 2.7 g / mL และน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 158 g / mol

ละลายในน้ำได้ไม่ดี (6.4 g / 100 ml ที่ 20 ºC) ซึ่งบ่งชี้ว่าโมเลกุลของน้ำไม่สามารถละลาย MnO ₄ ^-ไอออนได้ในระดับที่ดีเพราะบางทีรูปทรงจัตุรมุขของมันอาจต้องการน้ำมากในการ การสลายตัว ในทำนองเดียวกันสามารถละลายได้ในเมทิลแอลกอฮอล์อะซิโตนกรดอะซิติกและไพริดีน

การจำแนก

มันสลายตัวที่ 240 ºCปล่อยออกซิเจน:

2KMnO ₄ => K ₂ MnO ₄ + MnO ₂ + O ₂

สามารถผ่านการสลายตัวโดยการกระทำของแอลกอฮอล์และตัวทำละลายอินทรีย์อื่น ๆ รวมทั้งการกระทำของกรดแก่และตัวรีดิวซ์

อำนาจออกซิไดซ์

ในเกลือนี้แมงกานีสแสดงสถานะออกซิเดชั่นสูงสุด (+7) หรือเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดที่สามารถสูญเสียไปทางอิออนได้ ในทางกลับกันการกำหนดค่าของอิเล็กตรอนแมงกานีสคือ 3 d ⁵ 4 s ² ; ดังนั้นในโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเปลือกวาเลนซ์ทั้งหมดของอะตอมแมงกานีสจึง "ว่าง"

ดังนั้นอะตอมของแมงกานีสจึงมีแนวโน้มตามธรรมชาติที่จะได้รับอิเล็กตรอน นั่นคือจะลดลงเป็นสถานะออกซิเดชั่นอื่น ๆ ในตัวกลางที่เป็นด่างหรือเป็นกรด นี่คือคำอธิบายว่าเหตุใด KMnO ₄จึงเป็นสารออกซิไดซ์ที่ทรงพลัง

อ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2018) ด่างทับทิม. สืบค้นเมื่อ 13 เมษายน 2561 จาก: en.wikipedia.org
2. F. Albert Cotton และ Geoffrey Wilkinson, FRS (1980) เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง. บทบรรณาธิการ Limusa, México, พิมพ์ครั้งที่ 2, หน้าที่ 437-452
3. Robin Wasserman (14 สิงหาคม 2560). การใช้ประโยชน์ทางการแพทย์สำหรับโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต สืบค้นเมื่อ 13 เมษายน 2018 จาก: livestrong.com
4. Clark D. (30 กันยายน 2014). 3 สุดยอดการใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต สืบค้นเมื่อ 13 เมษายน 2018 จาก: technology.org
5. James H. Pohl, Ali Ansary, Irey RK (1988) โมดูลาร์อุณหพลศาสตร์ฉบับที่ 1 5, การประเมินการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ Ediciones Ciencia y Técnica, SA México, Editorial Limusa, หน้า 273-280
6. JM Medialdea, C. ArnáizและE.Díaz โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต: สารออกซิแดนท์ที่ทรงพลังและหลากหลาย ภาควิชาวิศวกรรมเคมีและสิ่งแวดล้อม. University School of Seville
7. ฮาซันซูลิก. (27 ตุลาคม 2552). การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ . สืบค้นเมื่อ 13 เมษายน 2018 จาก: es.wikipedia.org
8. Adam Rdzikowski (12 มีนาคม 2558). โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตอย่างง่าย. . สืบค้นเมื่อ 13 เมษายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org