Kwas manganowy jest nieorganicznym niestabilnym związkiem o wzorze HMnO4. Nie można go pomylić z żadną inną substancją, ponieważ ma jasny, intensywny fioletowo-czerwony kolor.
Jest to silny elektrolit, w którym cząsteczki (elektrycznie obojętne cząstki) są prawie całkowicie zdysocjowane na jony. Pomimo tego, że istnieje tylko w roztworach, ponieważ nie została uzyskana jako osobna substancja. Możesz jednak bardziej szczegółowo opowiedzieć o wszystkich jego funkcjach.
Właściwości chemiczne
W cieczach kwas manganowy ulega stopniowemu rozkładowi. Procesowi temu towarzyszy uwalnianie tlenu (chalkogen, reaktywny niemetal).
W wyniku tego powstaje osad dwutlenku manganu. Tak wygląda ten proces z udziałem kwasu manganowego we wzorze: 4HMnO4 → 4MnO2↓+3O2↑+ 2N2O.
Wynikowy związek to MnO2. Ciemnobrązowy proszek nierozpuszczalny w wodzie. Jest najbardziej stabilnym związkiem manganu, który należy do grupy metali żelaznych.
Ponadto związek, o którym mowa, wykazuje cechy wspólne dla mocnych kwasów. W szczególności wchodzi w reakcje neutralizacji - oddziałuje z alkaliami, tworząc sole i wodę. Z reguły takie procesy są egzometryczne, to znaczy towarzyszy im wydzielanie ciepła. Oto jeden przykład: HMnO4 + NaOH → NaMnO4 +H2O.
Warto również wspomnieć, że kwas nadmanganowy, podobnie jak jego nadmanganiany (sole), jest silnym środkiem utleniającym, akceptorem elektronów. Oto przykład ilustrujący to: 2HMnO4 + 14HCl → 2MnCl2 + 5Cl2↑+ 8H2O.
Właściwości fizyczne
Jak wspomniano wcześniej, kwas nadmanganowy, którego wzór graficzny pokazano powyżej, nie został wyprowadzony w czystej postaci. Maksymalne stężenie w roztworach wodnych o charakterystycznym jasnym kolorze liliowym nie przekracza 20%.
Ta substancja jest wrażliwa na temperaturę. Jeśli jest mniej niż 20°C, wówczas roztwór tworzy krystaliczny hydrat – ciało stałe, które powstaje w wyniku wiązania kationów (jonów naładowanych dodatnio) i cząsteczek wody. Jego wzór to: HMnO4⋅2H2O. Struktura jonowa: (H5O2)+ (MnO4)–.
Również, mówiąc owłaściwości fizyczne kwasu nadmanganowego, warto zwrócić uwagę na jego masę molową. Wynosi 119,94 g/mol.
Produkcja kwasu
Najczęściej ta substancja jest otrzymywana w wyniku reakcji pomiędzy dwoma związkami - rozcieńczonym kwasem siarkowym i roztworem nadmanganianu baru, pierwiastka o wysokiej aktywności chemicznej. W rezultacie wytrąca się nierozpuszczalny osad jego siarczanu. Ale jest usuwany przez filtrowanie. Wygląda to tak: Va (MnO4) + H2SO4 → 2HMnO4 + BaSO4↓.
Jest inny sposób na zdobycie tego kwasu. Opiera się na oddziaływaniu wody i tlenku manganu zachodzącym na zimno. Nawiasem mówiąc, jest to oleisty płyn, który występuje w dwóch odcieniach (brązowo-zielony lub szkarłatny). Niezależnie od koloru, zawsze będzie metaliczny połysk. Jest stabilny w temperaturze pokojowej. A w połączeniu z substancjami palnymi zapala je, często z eksplozją. Tak więc wzór reakcji wygląda tak: Mn2O7 + H2O → 2HMnO4.
Charakterystyka dwutlenku węgla
Ta substancja, o której już wspomniano powyżej, występuje w dużych ilościach w skorupie ziemskiej. W postaci minerału zwanego piroluzytem. Zwykle czarny lub stalowoszary. Jego kryształy są małe, kolumnowe lub w kształcie igły. Minerał ma następujące właściwości:
- Piezoelektryczne. Objawia się występowaniem polaryzacji dielektrycznej - przemieszczaniem się w niej związanych ładunków lub rotacją dipoli elektrycznych.
- Półprzewodnik. Objawia się wzrostem przewodności elektrycznej wraz ze wzrostem temperatury.
Warto również zauważyć, że dwutlenek jest rozpuszczalny w kwasie solnym, czemu towarzyszy wydzielanie się chloru.
Zastosowanie piroluzytu
Elektrolityczny dwutlenek manganu znalazł szerokie zastosowanie w produkcji baterii i ogniw galwanicznych - chemicznych źródeł prądu elektrycznego, które zwykle opierają się na interakcji dwóch metali lub ich tlenków w elektrolicie. Używany również do:
- Powstawanie katalizatorów - chemikaliów, które przyspieszają reakcję, ale nie są jej częścią. Żywym przykładem jest hopkalit. Uzupełniają dodatkowe wkłady do masek przeciwgazowych w celu ochrony przed tlenkiem węgla.
- Powstawanie substancji takich jak sól manganu i nadmanganian potasu - ciemnofioletowe, prawie czarne kryształy, które po rozpuszczeniu w wodzie prowadzą do powstania jasnej, szkarłatnej cieczy. Formuła - KMnO4.
- Odbarwienie zielonych okularów.
- Produkcja olejów i lakierów w przemyśle farb i lakierów.
- Do zaprawiania chromowanej skóry w przemyśle skórzanym.
Co ciekawe, naukowcy ustalili, że kawałki piroluzytu z jaskini Peche de Laze w południowej Francji składają się z czystego dwutlenku manganu. Uważa się, że Neandertalczycy, żyjący 350-600 tysięcy lat temu, używali go jako katalizatora i utleniacza w reakcjach spalania i utleniania.
Nadmanganian (nadmanganian potasu)
Wiele osób zna tę substancję. Jednak niejego zastosowanie - nieco później. Ważniejsze jest, aby pamiętać, że to z pomocą nadmanganianu zachodzi wiele OVR kwasu manganowego (reakcje utleniania-redukcji).
Wynika to z wyjątkowych właściwości chemicznych. W zależności od indeksu wodorowego (pH) roztworu utworzonego przez nadmanganian, różne substancje mogą ulec utlenieniu, z redukcją do związków o wielu stopniach utlenienia.
Istnieje wiele przykładów. W środowisku kwaśnym nastąpi redukcja do związków manganu (II), w środowisku obojętnym będzie równa (IV), a w środowisku silnie zasadowym - (VI). Oto jak to wygląda:
- Kwaśne: 2KMnO4 +5K2SO3 + 3H2SO4 → 6K2SO4 + 2MnSO4 +3N2O.
- B neutralny: 2KMnO4 + 3K2SO3 + H 2O → 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH.
- B alkaliczne: 2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → K 2SO4 + 2K2MnO4 + H 2Oh. Ta reakcja w tej postaci zachodzi przy braku środka redukującego iw obecności silnie stężonych zasad. Takie warunki spowalniają hydrolizę.
Warto zauważyć, że substancja wybucha w kontakcie ze stężonym kwasem siarkowym. Ale jeśli nadmanganian zostanie ostrożnie połączony z tą zimną substancją, powstaje niestabilny tlenek manganu.
Korzystanie z nadmanganianu potasu
Nadmanganian danej substancji masilne działanie antyseptyczne. Szczególnie szeroko stosowane w medycynie są roztwory rozcieńczone o stężeniu 0,1%, które stosuję do leczenia oparzeń, płukania gardła i przemywania ran. Jest również skutecznym emetykiem przy zatruciach alkonidami, takimi jak akonityna i morfina. Tylko w takich przypadkach należy stosować mniej stężony roztwór, rozcieńczony do 0,02-0,1%.
Działanie farmakologiczne jest nietypowe. Kiedy roztwór wchodzi w kontakt z substancjami organicznymi, uwalniany jest tlen atomowy. Wchodzący w jego skład tlenek tworzy z białkami związki, takie jak albuminiany. W małych stężeniach działają ściągająco, a w dużych drażnią, opalają i kauteryzują. Dlatego efekt końcowy zależy od tego, w jaki sposób nadmanganian kwasu nadmanganowego zostanie rozcieńczony - silnie lub słabo.
Inne aplikacje
Nadmanganian potasu jest w rzeczywistości substancją aktywnie wykorzystywaną w różnych dziedzinach. Oprócz medycyny zajmuje się:
- Podczas mycia szkła laboratoryjnego. Doskonały do usuwania tłuszczów i materii organicznej.
- W pirotechnice jako środek utleniający.
- Przy określaniu utlenialności nadmanganianu w procesie oceny jakości wody zgodnie z GOST 2761-84 (metoda Kubela).
- Podczas tonowania zdjęć.
- Do trawienia drewna. Płyn jest używany jako plama (substancja nadająca kolor).
- Do ryzykownego usuwania tatuaży. Płyn pali skórę, a tkanki z farbą obumierają. To boli, a blizny nadal pozostają.
- B jakoutleniacz w procesie tworzenia kwasów para- i metaftalowych.
Na koniec chciałbym zastrzec, że nadmanganian potasu znajduje się na czwartej liście prekursorów Rosyjskiego Stałego Komitetu ds. Kontroli Narkotyków.
