- Formula
- Struttura chimica
- applicazioni
- Medicina e veterinaria
- Trattamento delle acque
- Conservazione dei frutti
- Azione in fiamme
- Titolante Redox
- Reagente in sintesi organica
- Usi storici
- Com'è fatto?
- Proprietà
- Decomposizione
- Potere ossidante
- Riferimenti
Il permanganato di potassio (KMnO 4) è un composto inorganico costituito da manganese - gruppo di transizione metallica 7 (VIIB) -, ossigeno e potassio. È un solido vitreo viola intenso. Le sue soluzioni acquose sono anche viola scuro; queste soluzioni diventano meno violette quando vengono diluite in maggiori quantità di acqua.
KMnO 4 inizia quindi a subire riduzioni (guadagno di elettroni) in una successione di colori nel seguente ordine: viola> blu> verde> giallo> incolore (con precipitato marrone di MnO 2 ). Questa reazione dimostra un'importante proprietà del permanganato di potassio: è un agente ossidante molto forte.
Formula
La sua formula chimica è KMnO 4 ; cioè, per ogni catione K + c'è un anione MnO 4 - che interagisce con questo
Struttura chimica
L'immagine in alto rappresenta la struttura cristallina di KMnO 4 , che è di tipo ortorombico. Le sfere viola corrispondono ai cationi K + , mentre il tetraedro formato dalle quattro sfere rosse e la sfera bluastra corrispondono all'anione MnO 4 - .
Perché l'anione ha una geometria tetraedrica? La tua struttura di Lewis risponde a questa domanda. Le linee tratteggiate indicano che i doppi legami risuonano tra Mn e O. Per adottare questa struttura, il centro metallico deve avere un'ibridazione sp 3 .
Poiché al manganese mancano coppie di elettroni non condivise, i legami Mn-O non vengono spinti nello stesso piano. Allo stesso modo, la carica negativa è distribuita tra i quattro atomi di ossigeno, essendo responsabile dell'orientamento dei cationi K + all'interno delle disposizioni cristalline.
applicazioni
Medicina e veterinaria
Per la sua azione battericida, viene utilizzato in numerose malattie e condizioni che provocano lesioni cutanee, come: infezioni fungine del piede, impetigine, ferite superficiali, dermatiti e ulcere tropicali.
A causa della sua azione dannosa, il permanganato di potassio deve essere utilizzato a basse concentrazioni (1: 10.000), il che limita l'efficacia della sua azione.
Viene anche usato per trattare i parassiti dei pesci negli acquari che causano infezioni alle branchie e ulcere cutanee.
Trattamento delle acque
È un rigenerante chimico utilizzato per rimuovere ferro, magnesio e idrogeno solforato (con un odore sgradevole) dall'acqua e può essere utilizzato per purificare le acque reflue.
Ferro e magnesio precipitano sotto forma di ossidi insolubili in acqua. Inoltre, aiuta a rimuovere la ruggine presente nei tubi.
Conservazione dei frutti
Il permanganato di potassio rimuove l'etilene generato nelle banane durante lo stoccaggio per ossidazione, permettendogli di rimanere acerbo per più di 4 settimane, anche a temperatura ambiente.
In Africa lo usano per mettere a bagno le verdure, in modo da neutralizzare ed eliminare eventuali agenti batterici presenti.
Azione in fiamme
Il permanganato di potassio viene utilizzato per limitare la diffusione degli incendi. Basato sulla capacità del permanganato di innescare il fuoco, viene utilizzato per creare attività antincendio negli incendi boschivi.
Titolante Redox
Nella chimica analitica, le sue soluzioni acquose standardizzate vengono utilizzate come 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:
Allo stesso modo, in una soluzione di acido solforico con acido cromico (H 2 CrO 4 ) viene utilizzato per l'ossidazione di alcoli primari (R-OH) ad acidi carbossilici (R-COOH o RCO 2 H).
Il suo potere ossidante è abbastanza forte da ossidare i gruppi alchilici primari o secondari dei composti aromatici, "carbossillandoli"; cioè, trasformare la catena laterale R (ad esempio, un CH 3 ) in un gruppo COOH.
Usi storici
Faceva parte delle polveri utilizzate come flash in fotografia o per avviare la reazione della termite.
È stato utilizzato durante la seconda guerra mondiale per mimetizzare i cavalli bianchi durante il giorno. Per questo hanno usato il biossido di manganese (MnO 2 ), che è di colore marrone; in questo modo sono passati inosservati.
Com'è fatto?
Il minerale pirolusite contiene biossido di manganese (MnO 2 ) e carbonato di potassio (CaCO 3 ).
Nel 1659 il chimico Johann R. Glauber sciolse il minerale e lo sciolse in acqua, osservando la comparsa di una colorazione verde nella soluzione, che in seguito divenne viola e infine rossa. Quest'ultimo colore corrispondeva alla generazione di permanganato di potassio.
A metà del XIX secolo Henry Condy era alla ricerca di un prodotto antisettico e inizialmente trattò la pirolusite con NaOH e successivamente con KOH, producendo i cosiddetti cristalli Condy; cioè permanganato di potassio.
Il permanganato di potassio è prodotto industrialmente dal biossido di manganese presente nel minerale pirolusite. L'MnO 2 presente nel minerale reagisce con l'idrossido di potassio e viene successivamente riscaldato in presenza di ossigeno.
2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 => 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O
Il manganato di potassio (K 2 MnO 4 ) viene convertito in permanganato di potassio mediante ossidazione elettrolitica in un mezzo alcalino.
2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O => 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2
In un'altra reazione per produrre permanganato di potassio, il manganato di potassio viene fatto reagire con CO 2 , accelerando il processo di sproporzione:
3 K 2 MnO 4 + 2 CO 2 => 2 KMnO 4 + MnO 2 + K 2 CO 3
A causa della generazione di MnO 2 (biossido di manganese) il processo è sfavorevole, dovendo generare KOH da K 2 CO 3 .
Proprietà
È un solido cristallino viola che fonde a 240 ºC, che ha una densità di 2,7 g / mL e un peso molecolare di circa 158 g / mol.
È scarsamente solubile in acqua (6,4 g / 100 ml a 20 ºC), il che indica che le molecole d'acqua non solvatano gli ioni MnO 4 - in larga misura , perché forse le loro geometrie tetraedriche richiedono molta acqua per la sua dissoluzione. Allo stesso modo, può anche essere sciolto in alcool metilico, acetone, acido acetico e piridina.
Decomposizione
Si decompone a 240 ºC, rilasciando ossigeno:
2KMnO 4 => K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
Può subire decomposizione per azione di alcol e altri solventi organici, nonché per azione di acidi forti e agenti riducenti.
Potere ossidante
In questo sale, il manganese mostra il suo stato di ossidazione più elevato (+7), o ciò che è uguale al numero massimo di elettroni che può perdere ionicamente. A sua volta, la configurazione elettronica del manganese è 3 d 5 4 s 2 ; quindi, nel permanganato di potassio, l'intero guscio di valenza dell'atomo di manganese è "vuoto".
Quindi l'atomo di manganese ha la naturale tendenza a guadagnare elettroni; cioè da ridurre ad altri stati di ossidazione in mezzi alcalini o acidi. Questa è la spiegazione del perché KMnO 4 è un potente agente ossidante.
Riferimenti
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