Procesy utleniania-redukcji leżą u podstaw najważniejszych zjawisk przyrody ożywionej i nieożywionej: spalania, rozkładu substancji złożonych, syntezy związków organicznych. Nadmanganian potasu, którego właściwości będziemy badać w naszym artykule, jest jednym z najsilniejszych utleniaczy stosowanych w warunkach laboratoryjnych i przemysłowych. Jego zdolność utleniania zależy od stopnia utlenienia atomu, który zmienia się w trakcie reakcji. Rozważmy to na konkretnych przykładach procesów chemicznych zachodzących z udziałem cząsteczek KMnO 4.
Charakterystyka substancji
Rozważany przez nas związek (nadmanganian potasu) jest jedną z najczęściej stosowanych substancji w przemyśle - związki manganu. Sól reprezentowana jest przez kryształy w postaci regularnych ciemnofioletowych pryzmatów. Dobrze rozpuszcza się w wodzie i tworzy roztwór w kolorze malinowym o doskonałych właściwościach bakteriobójczych.cechy. Dlatego substancja znalazła szerokie zastosowanie zarówno w medycynie, jak iw życiu codziennym jako środek bakteriobójczy. Podobnie jak inne związki siedmiowartościowego manganu, sól jest zdolna do utleniania wielu związków o charakterze organicznym i nieorganicznym. Rozkład nadmanganianu potasu jest wykorzystywany w laboratoriach chemicznych do uzyskania niewielkich ilości czystego tlenu. Związek utlenia kwas siarczynowy do siarczanu. W przemyśle KMnO4 służy do ekstrakcji gazowego chloru z kwasu solnego. Utlenia również większość substancji organicznych i jest w stanie przekształcić sole żelaza w związki żelazowe.
Eksperymenty z nadmanganianem potasu
Substancja powszechnie nazywana nadmanganianem potasu rozkłada się po podgrzaniu. Produkty reakcji zawierają wolny tlen, dwutlenek manganu i nową sól - K2MnO4. W laboratorium proces ten realizowany jest w celu uzyskania czystego tlenu. Równanie chemiczne rozkładu nadmanganianu potasu można przedstawić w następujący sposób:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
Sucha materia, czyli fioletowe kryształki w postaci regularnych pryzmatów, jest podgrzewana do temperatury +200 °C. Kation manganu, który jest częścią soli, ma stopień utlenienia +7. Zmniejsza się w produktach reakcji odpowiednio do +6 i +4.
Utlenianie etylenu
Węglowodory gazowe należące do różnych klaszwiązki organiczne mają zarówno pojedyncze, jak i wielokrotne wiązania między atomami węgla w swoich cząsteczkach. Jak określić obecność wiązań pi leżących u podstaw nienasyconej natury związku organicznego? W tym celu przeprowadza się eksperymenty chemiczne, przepuszczając badaną substancję (na przykład eten lub acetylen) przez fioletowy roztwór nadmanganianu potasu. Obserwuje się jego przebarwienie, ponieważ wiązanie nienasycone ulega zniszczeniu. Cząsteczka etylenu ulega utlenieniu i przekształca się z nienasyconego węglowodoru w dwuwodorotlenowy alkohol nasycony – glikol etylenowy. Ta reakcja jest jakościowa dla obecności podwójnych lub potrójnych wiązań.
Cechy chemicznej manifestacji KMnO4
Jeżeli stany utlenienia reagentów i produktów reakcji zmieniają się, następuje reakcja utleniania-redukcji. Opiera się na zjawisku przemieszczania się elektronów z jednego atomu do drugiego. Podobnie jak w przypadku rozkładu nadmanganianu potasu iw innych reakcjach, substancja wykazuje wyraźne właściwości utleniacza. Na przykład w zakwaszonym roztworze siarczynu sodu i nadmanganianu potasu powstają siarczany sodu, potasu i manganu, a także woda:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
W tym przypadku jon siarki jest środkiem redukującym, a mangan jest częścią złożonego anionu MnO4-, wykazuje właściwości utleniacza. Przyjmuje pięć elektronów, więc jego stopień utlenienia zmienia się od +7 do +2.
Wpływ środowiska naprzepływ reakcji chemicznej
W zależności od stężenia jonów wodorowych lub grup hydroksylowych rozróżnia się kwasowy, zasadowy lub obojętny charakter roztworu, w którym zachodzi reakcja redoks. Na przykład przy nadmiernej zawartości kationów wodorowych jon manganu o stopniu utlenienia +7 w nadmanganianu potasu obniża go do +2. W środowisku alkalicznym, przy wysokim stężeniu grup hydroksylowych, siarczyn sodu, oddziałując z nadmanganianem potasu, utlenia się do siarczanu. Jon manganu o stopniu utlenienia +7 przechodzi w kation o ładunku +6, który jest w składzie K2MnO4, którego rozwiązanie ma zielony kolor. W środowisku obojętnym siarczyn sodu i nadmanganian potasu reagują ze sobą i wytrąca się dwutlenek manganu. Stopień utlenienia kationu manganu spada z +7 do +4. W produktach reakcji znajdują się również siarczan sodu i alkalia - wodorotlenek sodu.
Zastosowanie soli kwasu manganowego
Reakcja rozkładu nadmanganianu potasu podczas ogrzewania oraz inne procesy redoks z udziałem soli kwasu manganowego są często stosowane w przemyśle. Na przykład utlenianie wielu związków organicznych, uwalnianie gazowego chloru z kwasu chlorowodorowego, konwersja soli żelaza w trójwartościowe. W rolnictwie roztwór KMnO4 stosuje się do przedsiewnej obróbki nasion i gleby, w medycynie leczą powierzchnię ran, dezynfekują stany zapalne błony śluzowej jamy nosowej,służy do dezynfekcji artykułów higieny osobistej.
W naszym artykule nie tylko szczegółowo zbadaliśmy proces rozkładu nadmanganianu potasu, ale także rozważyliśmy jego właściwości utleniające i zastosowania w życiu codziennym i przemyśle.
