Proprietà chimiche del permanganato di potassio. Permanganato di Potassio. Proprietà terapeutiche di una soluzione acquosa di permanganato di potassio

DEFINIZIONE

Permanganato di Potassio(sale di potassio dell'acido permanganico) in forma solida sono cristalli viola scuro (prismi quasi neri), moderatamente solubili in acqua (Fig. 1).

La soluzione di KMnO 4 ha un colore cremisi scuro e ad alte concentrazioni ha un colore viola, caratteristico degli ioni permanganato (MnO 4 -).

Riso. 1. Cristalli di permanganato di potassio. Aspetto.

Formula chimica del permanganato di potassio

Formula chimica del permanganato di potassio-KMnO4. Ciò dimostra che la molecola di questa sostanza complessa contiene un atomo di potassio (Ar = 39 amu), un atomo di manganese (Ar = 55 amu) e quattro atomi di ossigeno (Ar = 16 amu.). Utilizzando la formula chimica, puoi calcolare il peso molecolare del permanganato di potassio:

Mr(KMnO4) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4×Ar(O);

Mr(KMnO4) = 39 + 55 + 4×16 = 39 + 55 +64 =158

Formula strutturale (grafica) del permanganato di potassio

Più ovvio è formula strutturale (grafica) del permanganato di potassio. Mostra come gli atomi sono collegati tra loro all'interno di una molecola. La formula strutturale del permanganato di potassio è:

Il permanganato di potassio è un sale medio dell'acido permanganico, che è in grado di dissociarsi in ioni in una soluzione acquosa secondo la seguente equazione:

KMnO4 ↔ K + + MnO4 —

A questo proposito, si può anche indicare il permanganato di potassio formula ionica:

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

Esercizio	Calcolare quale volume di ossigeno (n.o.) verrà rilasciato durante la decomposizione di 237 g di permanganato di potassio?
Soluzione	Scriviamo l'equazione per la decomposizione del permanganato di potassio: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 Calcoliamo la quantità di sostanza permanganato di potassio utilizzando la formula: n(KMnO4)= m(KMnO4)/ M(KMnO4) Per fare ciò è necessario indicare la massa molare del permanganato di potassio (il valore della massa atomica relativa prelevato dalla tavola periodica di D.I. Mendeleev, arrotondato al numero intero più vicino). Come è noto, la massa molare di una molecola è pari alla somma delle masse atomiche relative degli atomi che compongono la molecola (M=Mr): M(KMnO4) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4×Ar(O) = 39 + 55 + 4×16 = 94 + 64 = 158 g/mol Quindi, la quantità di sostanza permanganato di potassio sarà uguale a: n(KMnO4) = 237/ 158 = 1,5 mol Secondo l'equazione di reazione n(O 2) : n(KMnO 4) = 1: 2, ciò significa: n(O2) = 1/2 × n(KMnO4) = ½ × 1,5 = 0,75 mol Troviamo la massa molare dell'ossigeno molecolare (in questo caso vale l'ipotesi specificata nel calcolo della massa molare dell'ossigeno): M(O2) = 2×Ar(O) = 2×16 = 32 g/mol Determiniamo il volume di ossigeno rilasciato: V(O2) = n(O2) × Vm; V(O2) = 0,75 × 22,4 = 16,8 l
Risposta	Il volume di ossigeno è di 16,8 l

ESEMPIO 2

Esercizio	Stabilire la formula di massa di una sostanza contenente 33,3% di sodio, 20,3% di azoto e 46,4% di ossigeno.
Soluzione	La frazione di massa dell'elemento X in una molecola della composizione NX viene calcolata utilizzando la seguente formula: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100% Indichiamo il numero di moli di elementi inclusi nel composto come “x” (sodio), “y” (azoto) e “z” (ossigeno). Quindi, il rapporto molare sarà simile a questo (i valori delle masse atomiche relative presi dalla tavola periodica di D.I. Mendeleev sono arrotondati a numeri interi): x:y:z = ω(Na)/Ar(Na) : ω(N)/Ar(N) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 33,3/23: 20,3/14: 46,4/16; x:y:z= 1,45: 1,45:2,9 = 1: 1: 2 Ciò significa che la formula per il composto di sodio, azoto e ossigeno sarà NaNO 2. Questo è nitrito di sodio.
Risposta	NaNO2

Tra i composti del manganese (VI), i più tipici sono l'acido permanganico H 2 MnO 4 e i suoi sali di manganato. Sia l'acido che i suoi sali

bassa stabilità. Ad esempio, una soluzione verde di manganato di potassio

diventa gradualmente viola per la sua trasformazione in permanganato; Allo stesso tempo, il biossido di manganese idrato precipita:

A causa del cambiamento di colore della soluzione, nel XVIII secolo il manganato di potassio veniva chiamato il camaleonte minerale (l'anione MnO 2-4 conferisce alla soluzione un colore verde scuro).

Il manganato di potassio può presentare le proprietà sia degli agenti ossidanti, che è più tipico (reazione 1), sia degli agenti riducenti (reazione 2):

Tra i composti del manganese eptavalente, il primo da considerare è l'ossido di manganese (VII) Mn 2 O 7, noto come anidride di manganese. È un liquido oleoso verde. Allo stato libero si può ottenere trattando il permanganato di potassio con acido solforico concentrato:

2KMnO4 +H2SO4 =K2SO4 +Mn2O7 +H2O

A temperature normali e in stato stazionario, questo composto è relativamente stabile, ma se agitato o riscaldato oltre i 55 ° C si decompone con una forte esplosione:

2Mn2O7 =4MnO2 +3O2

Quando interagisce con l'acqua, forma un forte acido permanganico:

Mn2O7 +H2O=2ÍMnO4

Mn 2 O 7 è uno degli agenti ossidanti più forti. Le sostanze combustibili si infiammano al minimo contatto con Mn 2 O 7: 2Mn 2 O 7 +C 2 H 5 OH=4MnO 2 +2CO 2 +3H 2 O

L'acido permanganico НMnO4 è noto solo in soluzione; è un acido piuttosto forte. L'anione MnO - 4 conferisce alla soluzione un colore viola cremisi. Come Mn 2 O 7, l'acido manganese ha proprietà ossidanti pronunciate.

I sali dell'acido manganese sono chiamati permanganati. Il più importante tra questi è il permanganato di potassio KMnO 4 .

Il permanganato di potassio è una sostanza cristallina, solubile in acqua, la sua soluzione è di colore viola, nella vita di tutti i giorni viene chiamato “permanganato di potassio”. È ampiamente utilizzato nelle determinazioni analitiche e nella pratica di laboratorio. Nell'industria, KMnO 4 viene utilizzato per sbiancare alcune fibre, per trattare il legno, per lavare i gas e anche in medicina come disinfettante. Come tutti i composti del manganese (VII), è un forte agente ossidante. A seconda dell'ambiente della soluzione (acido, neutro o alcalino), Mn +7 viene ridotto a diversi stati di ossidazione. In un ambiente acido, il prodotto della riduzione del permanganato sono i sali di manganese (II) Mn 2+, in un ambiente neutro, di norma, si ottiene il biossido di manganese MnO 2 e in un ambiente alcalino i sali dell'acido permanganato H 2 MnO 4 sono ottenuti:

Quando riscaldati, i permanganati si decompongono per rilasciare ossigeno e quindi talvolta vengono utilizzati nei laboratori per ottenerlo:

2KMnO4 =K2MnO4 +MnO2 +O2

Studiando le proprietà dei composti del manganese (vedi Tabella 32), che sono molto diverse a seconda del grado di ossidazione di quest'ultimo, si può notare che molte reazioni tipiche per loro sono redox. Il loro comportamento nelle reazioni redox obbedisce a determinate regole. È opportuno ricordare che:

1) Mn° e Mn+2 si comportano come agenti riducenti nelle reazioni redox;

Numero 15

Composizione del permanganato di potassio

In una nuova lezione video di chimica, il professor Dmitry Ivanovich parlerà della composizione del permanganato di potassio (permanganato di potassio). Il permanganato di potassio o permanganato di potassio (KMnO4) è utilizzato in medicina e veterinaria. Questa sostanza è uno dei composti più famosi del metallo noto come manganese.

Come si può vedere dalla formula, la composizione del permanganato di potassio comprende potassio, manganese e ossigeno. In apparenza, il permanganato di potassio è insignificante: è una sostanza cristallina viola scuro, i cui cristalli hanno una lucentezza metallica. È altamente solubile in acqua ed è un forte agente ossidante. Il riscaldamento provoca la decomposizione del permanganato di potassio, rilasciando ossigeno legato. I chimici lo usano quando hanno bisogno di ottenere ossigeno puro.

La composizione del permanganato di potassio lo rende un buon antisettico. A contatto con la materia organica, il permanganato di potassio inizia a rilasciare ossigeno atomico. Questo produce ossido di manganese. Pertanto, il permanganato di potassio viene utilizzato nel trattamento delle ferite. La composizione del permanganato di potassio è tale che quando interagisce con determinate sostanze chimiche può verificarsi un'esplosione. Pertanto, questa sostanza non deve essere miscelata con carbone, tannino o zucchero.

Nelle reazioni redox sostanze organiche più spesso mostrano le proprietà degli agenti riducenti e essi stessi sono ossidati. La facilità di ossidazione dei composti organici dipende dalla disponibilità di elettroni quando interagiscono con l'agente ossidante. Tutti i fattori noti che causano un aumento della densità elettronica nelle molecole di composti organici (ad esempio effetti induttivi e mesomerici positivi) aumenteranno la loro capacità di ossidarsi e viceversa.

La tendenza dei composti organici ad ossidarsi aumenta con la loro nucleofilicità, che corrisponde alle seguenti righe:

Aumento della nucleofilicità nelle serie

Consideriamo reazioni redox rappresentanti delle classi più importanti materia organica con alcuni agenti ossidanti inorganici.

Ossidazione degli alcheni

Durante l'ossidazione lieve, gli alcheni vengono convertiti in glicoli (alcoli diidrici). Gli atomi riducenti in queste reazioni sono atomi di carbonio legati da un doppio legame.

La reazione con una soluzione di permanganato di potassio avviene in un mezzo neutro o leggermente alcalino come segue:

3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2OH–CH2OH + 2MnO2 + 2KOH

In condizioni più severe, l'ossidazione porta alla rottura della catena del carbonio nel doppio legame e alla formazione di due acidi (in un ambiente fortemente alcalino - due sali) o di un acido e di un'anidride carbonica (in un ambiente fortemente alcalino - un sale e un carbonato):

1) 5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O

2) 5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10 MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O

3) CH 3 CH=CH CH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 10KOH → CH 3 COOK + C 2 H 5 COOK + 6H 2 O + 8K 2 MnO 4

4) CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH → CH 3 CUOCO + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4

Il dicromato di potassio in un mezzo di acido solforico ossida gli alcheni in modo simile alle reazioni 1 e 2.

Durante l'ossidazione degli alcheni, in cui gli atomi di carbonio nel doppio legame contengono due radicali di carbonio, si formano due chetoni:

Ossidazione degli alchini

Gli alchini si ossidano in condizioni leggermente più severe rispetto agli alcheni, quindi di solito si ossidano rompendo la catena del carbonio nel triplo legame. Come nel caso degli alcheni, anche qui gli atomi riducenti sono atomi di carbonio collegati da un legame multiplo. Come risultato delle reazioni si formano acidi e anidride carbonica. L'ossidazione può essere effettuata con permanganato di potassio o bicromato in ambiente acido, ad esempio:

5CH 3 C≡CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O

L'acetilene può essere ossidato con permanganato di potassio in un ambiente neutro in ossalato di potassio:

3CH≡CH +8KMnO 4 → 3KOOC –COOK +8MnO 2 +2KOH +2H 2 O

In un ambiente acido, l'ossidazione procede ad acido ossalico o anidride carbonica:

5CH≡CH +8KMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4K 2 SO 4 +12H 2 O
CH≡CH + 2KMnO 4 +3H 2 SO 4 → 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4

Ossidazione degli omologhi del benzene

Il benzene non si ossida anche in condizioni abbastanza difficili. Gli omologhi del benzene possono essere ossidati con una soluzione di permanganato di potassio in un ambiente neutro a benzoato di potassio:

C 6 H 5 CH 3 + 2KMnO 4 → C 6 H 5 CUOCO + 2MnO 2 + KOH + H 2 O

C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 → C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH

L'ossidazione degli omologhi del benzene con dicromato di potassio o permanganato in un ambiente acido porta alla formazione di acido benzoico.

5C 6 H 5 CH 3 +6KMnO 4 +9 H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH+6MnSO 4 +3K 2 SO 4 + 14H 2 O

5C 6 H 5 –C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 12MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 28H 2 O

Ossidazione degli alcoli

Il prodotto di ossidazione diretta degli alcoli primari sono le aldeidi, mentre i prodotti di ossidazione degli alcoli secondari sono i chetoni.

Le aldeidi formate durante l'ossidazione degli alcoli vengono facilmente ossidate in acidi, pertanto le aldeidi degli alcoli primari si ottengono mediante ossidazione con dicromato di potassio in un mezzo acido al punto di ebollizione dell'aldeide. Quando le aldeidi evaporano, non hanno il tempo di ossidarsi.

3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

Con un eccesso di agente ossidante (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) in qualsiasi ambiente, gli alcoli primari vengono ossidati in acidi carbossilici o loro sali e gli alcoli secondari vengono ossidati in chetoni.

5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 → 5CH3COOH + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 11H2O

3CH 3 –CH 2 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 → 3CH 3 –COOH + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O

Gli alcoli terziari non si ossidano in queste condizioni, ma l'alcol metilico viene ossidato in anidride carbonica.

L'alcol diidrico, glicole etilenico HOCH 2 –CH 2 OH, se riscaldato in un ambiente acido con una soluzione di KMnO 4 o K 2 Cr 2 O 7, viene facilmente ossidato in acido ossalico e in un ambiente neutro in ossalato di potassio.

5CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8КMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4К 2 SO 4 +22Н 2 О

3CH 2 (OH) – CH 2 (OH) + 8KMnO 4 → 3KOOC –COOK +8MnO 2 +2KOH +8H 2 O

Ossidazione di aldeidi e chetoni

Le aldeidi sono agenti riducenti piuttosto forti e quindi vengono facilmente ossidate da vari agenti ossidanti, ad esempio: KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, OH, Cu(OH) 2. Tutte le reazioni si verificano quando riscaldate:

3CH 3 CHO + 2KMnO 4 → CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O

3CH 3 CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3KOH → CH 3 CUOCO + 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O

5CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O

CH3CHO + Br2 + 3NaOH → CH3COONa + 2NaBr + 2H2O

reazione "specchio d'argento".

Con una soluzione ammoniacale di ossido d'argento, le aldeidi vengono ossidate ad acidi carbossilici, che in una soluzione ammoniacale danno sali di ammonio (la reazione dello “specchio d'argento”):

CH3 CH=O + 2OH → CH3 COONH4 + 2Ag + H2O + 3NH3

CH3 –CH=O + 2Cu(OH)2 → CH3COOH + Cu2O + 2H2O

L'aldeide formica (formaldeide) viene solitamente ossidata in anidride carbonica:

5HCOH+4KMnO4 (capanna) + 6H2SO4 → 4MnSO4 + 2K2SO4 + 5CO2 + 11H2O

3CH 2 O + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 → 3CO 2 +2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O

HCHO + 4OH → (NH 4) 2 CO 3 + 4 Ag↓ + 2 H 2 O + 6 NH 3

HCOH + 4Cu(OH)2 → CO2 + 2Cu2O↓+ 5H2O

I chetoni vengono ossidati in condizioni difficili da forti agenti ossidanti con la rottura dei legami C-C e danno miscele di acidi:

Acidi carbossilici. Tra gli acidi, l'acido formico e quello ossalico hanno forti proprietà riducenti, che si ossidano in anidride carbonica.

HCOOH + HgCl2 =CO2 + Hg + 2HCl

HCOOH+Cl2 = CO2+2HCl

HOOC-COOH+Cl2=2CO2+2HCl

Acido formico, oltre alle proprietà acide, presenta anche alcune proprietà delle aldeidi, in particolare quelle riducenti. Allo stesso tempo, viene ossidato in anidride carbonica. Per esempio:

2KMnO4 + 5HCOOH + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2 + 8H2O

Se riscaldato con forti agenti disidratanti (H2SO4 (conc.) o P4O10) si decompone:

HCOOH →(t)CO + H2O

Ossidazione catalitica degli alcani:

Ossidazione catalitica degli alcheni:

Ossidazione dei fenoli:

DEFINIZIONE

Permanganato di Potassio(sale di potassio dell'acido permanganico) in forma solida sono cristalli viola scuro (prismi quasi neri), moderatamente solubili in acqua (Fig. 1).

La soluzione di KMnO 4 ha un colore cremisi scuro e ad alte concentrazioni ha un colore viola, caratteristico degli ioni permanganato (MnO 4 -).

Riso. 1. Cristalli di permanganato di potassio. Aspetto.

La formula lorda del permanganato di potassio è KMnO4. Come è noto, la massa molecolare di una molecola è pari alla somma delle masse atomiche relative degli atomi che compongono la molecola (arrotondamo ai numeri interi i valori delle masse atomiche relative presi dalla Tavola Periodica di D.I. Mendeleev ).

Mr(KMnO4) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4×Ar(O);

Mr(KMnO4) = 39 + 55 + 4×16 = 39 + 55 +64 =158.

La massa molare (M) è la massa di 1 mole di una sostanza.È facile dimostrare che i valori numerici della massa molare M e della massa molecolare relativa M r sono uguali, tuttavia la prima quantità ha dimensione [M] = g/mol, e la seconda è adimensionale:

M = N A × m (1 molecola) = N A × M r × 1 amu = (N A ×1 amu) × M r = × M r .

Significa che la massa molare del permanganato di potassio è 158 g/mol.

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

Esercizio	Crea una formula per un composto di potassio, cloro e ossigeno se le frazioni di massa degli elementi in esso contenuti sono: ω(K) = 31,8%, ω(Cl) = 29,0%, ω(O) = 39,2%.
Soluzione	Indichiamo il numero di moli di elementi inclusi nel composto come “x” (potassio), “y” (cloro), “z” (ossigeno). Quindi, il rapporto molare sarà simile a questo (arrotondaremo i valori delle masse atomiche relative presi dalla tavola periodica di D.I. Mendeleev a numeri interi): x:y:z = ω(K)/Ar(K) : ω(Cl)/Ar(Cl) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 31,8/39: 29/35,5: 39,2/16; x:y:z= 0,82: 0,82: 2,45 = 1: 1: 3. Ciò significa che la formula del composto di potassio, cloro e ossigeno sarà KClO 3 . Questo è il sale di Berthollet.
Risposta	KClO3

ESEMPIO 2

Esercizio	Componi le formule di due ossidi di ferro se le frazioni di massa di ferro in essi contenute sono 77,8% e 70,0%.
Soluzione	La frazione di massa dell'elemento X in una molecola della composizione NX viene calcolata utilizzando la seguente formula: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Troviamo la frazione di massa in ciascuno degli ossidi di rame: ω 1 (O) = 100% - ω 1 (Fe) = 100% - 77,8% = 22,2%; ω 2 (O) = 100% - ω 2 (Fe) = 100% - 70,0% = 30,0%. Indichiamo con “x” (ferro) e “y” (ossigeno) il numero di moli di elementi inclusi nel composto. Quindi, il rapporto molare sarà simile a questo (arrotondaremo i valori delle masse atomiche relative presi dalla tavola periodica di D.I. Mendeleev a numeri interi): x:y = ω 1 (Fe)/Ar(Fe) : ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 77,8/56: 22,2/16; x:y = 1,39: 1,39 = 1:1. Ciò significa che la formula del primo ossido di ferro sarà FeO. x:y = ω 2 (Fe)/Ar(Fe) : ω 2 (O)/Ar(O); x:y = 70/56: 30/16; x:y = 1,25: 1,875 = 1: 1,5 = 2: 3. Ciò significa che la formula del secondo ossido di ferro sarà Fe 2 O 3.
Risposta	FeO, Fe2O3