Oksidacijsko-redukcioni procesi su u osnovi najvažnijih fenomena žive i nežive prirode: izgaranje, razgradnja složenih tvari, sinteza organskih spojeva. Kalijev permanganat, čija ćemo svojstva proučavati u našem članku, jedan je od najmoćnijih oksidacijskih sredstava koji se koriste u laboratorijskim i industrijskim uvjetima. Njegova oksidacijska sposobnost ovisi o oksidacijskom stanju atoma, koje se mijenja tijekom reakcije. Razmotrimo to na konkretnim primjerima kemijskih procesa koji se odvijaju uz sudjelovanje molekula KMnO 4.
Karakteristike tvari
Spoj koji razmatramo (kalijev permanganat) jedna je od najčešće korištenih tvari u industriji - spojevi mangana. Sol je predstavljena kristalima u obliku pravilnih tamnoljubičastih prizmi. Dobro se otapa u vodi i stvara otopinu boje maline s izvrsnim baktericidnim svojstvima.karakteristike. Stoga je tvar našla široku primjenu iu medicini iu svakodnevnom životu kao baktericidno sredstvo. Kao i drugi spojevi sedmerovalentnog mangana, sol je sposobna oksidirati mnoge spojeve organske i anorganske prirode. Razgradnja kalijevog permanganata koristi se u kemijskim laboratorijima za dobivanje malih količina čistog kisika. Spoj oksidira sulfitnu kiselinu u sulfat. U industriji se KMnO4 koristi za ekstrakciju plinovitog klora iz klorovodične kiseline. Također oksidira većinu organskih tvari i sposoban je pretvoriti željezne soli u svoje spojeve željeza.
Eksperimenti s kalijevim permanganatom
Tvar koja se obično naziva kalijev permanganat se razgrađuje kada se zagrije. Produkti reakcije sadrže slobodni kisik, manganov dioksid i novu sol - K2MnO4. U laboratoriju se ovaj proces provodi kako bi se dobio čisti kisik. Kemijska jednadžba za razgradnju kalijevog permanganata može se predstaviti na sljedeći način:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
Suha tvar, a to su ljubičasti kristali u obliku pravilnih prizmi, zagrijava se na temperaturu od +200 °C. Kation mangana, koji je dio soli, ima oksidacijsko stanje od +7. Smanjuje se u produktima reakcije na +6 odnosno +4.
Oksidacija etilena
Plinski ugljikovodici koji pripadaju različitim klasamaorganski spojevi imaju jednostruke i višestruke veze između ugljikovih atoma u svojim molekulama. Kako odrediti prisutnost pi veza koje su u osnovi nezasićene prirode organskog spoja? Za to se provode kemijski pokusi propuštanjem ispitivane tvari (na primjer, etena ili acetilena) kroz ljubičastu otopinu kalijevog permanganata. Uočava se njegova promjena boje, budući da je nezasićena veza uništena. Molekula etilena se oksidira i iz nezasićenog ugljikovodika prelazi u dvohidrični zasićeni alkohol - etilen glikol. Ova reakcija je kvalitativna za prisutnost dvostrukih ili trostrukih veza.
Obilježja kemijskih manifestacija KMnO4
Ako se oksidacijska stanja reaktanata i produkta reakcije mijenjaju, tada dolazi do oksidacijsko-redukcione reakcije. Temelji se na fenomenu kretanja elektrona s jednog atoma na drugi. Kao iu slučaju razgradnje kalijevog permanganata, iu drugim reakcijama, tvar pokazuje izražena svojstva oksidacijskog sredstva. Na primjer, u zakiseljenoj otopini natrijevog sulfita i kalijevog permanganata nastaju natrijev, kalijev i mangan sulfat, kao i voda:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
U ovom slučaju, ion sumpora je redukcijski agens, a mangan, koji je dio kompleksnog aniona MnO4-, pokazuje svojstva oksidacijskog sredstva. Prihvaća pet elektrona, pa se njegovo oksidacijsko stanje kreće od +7 do +2.
Utjecaj okoline natijek kemijske reakcije
Ovisno o koncentraciji vodikovih iona ili hidroksilnih skupina, razlikuje se kisela, alkalna ili neutralna priroda otopine u kojoj se javlja redoks reakcija. Na primjer, s suvišnim sadržajem vodikovih kationa, ion mangana s oksidacijskim stanjem +7 u kalijevom permanganatu snižava ga na +2. U alkalnom okruženju, pri visokoj koncentraciji hidroksilnih skupina, natrijev sulfit, u interakciji s kalijevim permanganatom, oksidira se u sulfat. Ion mangana s oksidacijskim stanjem +7 prelazi u kation s nabojem od +6, koji je u sastavu K2MnO4, čija otopina ima zelenu boju. U neutralnom okruženju, natrijev sulfit i kalijev permanganat međusobno reagiraju i taloži se mangan dioksid. Oksidacijsko stanje kationa mangana smanjuje se s +7 na +4. Natrijev sulfat i lužina - natrijev hidroksid također se nalaze u produktima reakcije.
Upotreba soli manganove kiseline
Reakcija razgradnje kalijevog permanganata pri zagrijavanju i drugi redoks procesi koji uključuju soli manganove kiseline često se koriste u industriji. Na primjer, oksidacija mnogih organskih spojeva, oslobađanje plinovitog klora iz klorovodične kiseline, pretvorba soli željeza u trovalentnu. U poljoprivredi se otopina KMnO4 koristi za predsjetvenu obradu sjemena i tla, u medicini tretiraju površinu rana, dezinficiraju upaljene sluznice nosne šupljine,koristi se za dezinfekciju predmeta osobne higijene.
U našem članku ne samo da smo detaljno proučili proces razgradnje kalijevog permanganata, već smo razmotrili i njegova oksidacijska svojstva i primjenu u svakodnevnom životu i industriji.
