Permanganato di potassio (KMnO4): struttura, proprietà
Permanganato di potassio (KMnO 4) 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.
Il KMnO 4 inizia quindi a subire riduzioni (guadagna 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 K + cation c'è un anione MnO 4 - interagendo con questo
Struttura chimica
L'immagine in alto mostra la struttura cristallina di KMnO 4, che è ortorombica. Le sfere viola corrispondono ai cationi K +, mentre il tetraedro formato dalle quattro sfere rosse e la sfera blu corrispondono al MnO 4 - anione.
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 poter adottare questa struttura, il centro metallico deve avere un'ibridizzazione sp 3.
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 è distribuita tra i quattro atomi di ossigeno, essendo responsabile dell'orientamento dei cationi K + all'interno degli accordi cristallini.
applicazioni
Medicina e veterinaria
Grazie alla sua azione battericida, viene utilizzato in numerose malattie e condizioni che producono lesioni cutanee, quali: 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 dei parassiti dei pesci in acquari che causano infezioni delle branchie e ulcere della pelle.
Trattamento delle acque
È un rigeneratore 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
Il permanganato di potassio viene usato per limitare la propagazione 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 loro soluzioni acquose standardizzate sono 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 soluzione di acido solforico con acido cromico (H 2 CrO 4 ) viene utilizzato per l'ossidazione degli alcoli primari (R-OH) in 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 "carbossilati"; cioè trasformando la catena laterale R (per esempio, un CH 3 ) in un gruppo COOH.
Usi storici
Era parte della polvere usata come flash in fotografia o per iniziare la reazione alla termite.
Fu usato nella seconda guerra mondiale per mascherare i cavalli bianchi durante il giorno. Per questo hanno usato il diossido di manganese (MnO 2 ), che è di colore marrone; in questo modo passarono inosservati.
Come è fatto?
Il minerale pirolusite 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 diciannovesimo secolo Henry Condy stava cercando un prodotto antisettico e inizialmente curò la pirolusite con NaOH e poi con KOH, producendo i cosiddetti cristalli di Condy; cioè, permanganato di potassio.
Il permanganato di potassio è prodotto industrialmente dal diossido di manganese presente nella pirolusite minerale. 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 (diossido di manganese) il processo è sfavorevole, KOH deve essere generato da K 2 CO 3 .
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 ºC), il che indica che le molecole di acqua non solvano gli ioni di MnO 4, a causa del fatto che le loro geometrie tetraedriche possono richiedere 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 ° C, rilasciando ossigeno:
2KMnO 4 => K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
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 3 d 54 s 2; 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 KMnO 4 è un potente agente ossidante.
