stringtranslate.com

Перманганат

Перманганат ( / p ər ˈ m æ ŋ ɡ ə n eɪ t , p ɜːr -/ ) [1] представляет собой химическое соединение с ионом манганата (VII) , MnO . −
4, сопряженное основание марганцовой кислоты . Поскольку атом марганца имеет степень окисления +7 , ион перманганата (VII) является сильным окислителем . Ион представляет собой ион переходного металла с тетраэдрической структурой . [2] Растворы перманганата имеют фиолетовый цвет и устойчивы в нейтральных или слабощелочных средах. Точная химическая реакция зависит от присутствующих углеродсодержащих реагентов и используемого окислителя. Например, трихлорэтан (C 2 H 3 Cl 3 ) окисляется ионами перманганата с образованием диоксида углерода (CO 2 ), диоксида марганца (MnO 2 ), ионов водорода (H + ) и ионов хлорида (Cl - ). [3]

8 МнО−
4+3 С
2ЧАС
3кл
3→ 6 СО
2+ 8 МнО
2+ Ч+
+ 4 часа
2О + 9 Cl−

В кислом растворе перманганат(VII) восстанавливается до бледно-розового марганца(II) (Mn 2+ ) со степенью окисления +2.

8  ч.+
+ МnО−
4+ 5 е − → Mn 2+ + 4 H 2 O

В сильноосновном или щелочном растворе перманганат(VII) восстанавливается до зеленого манганат- иона MnO .2−
4со степенью окисления +6.

MnO−
4+ е − → MnO2−
4

Однако в нейтральном растворе он восстанавливается до коричневого диоксида марганца MnO 2 со степенью окисления +4.

2 Н 2 О + МnО−
4+ 3 e − → MnO 2 + 4 OH −

Производство

Перманганаты могут быть получены окислением соединений марганца, таких как хлорид марганца или сульфат марганца , сильными окислителями, например, гипохлоритом натрия или диоксидом свинца :

2 MnCl 2 + 5 NaClO + 6 NaOH → 2 NaMnO 4 + 9 NaCl + 3 H 2 O
2 MnSO 4 + 5 PbO 2 + 3 H 2 SO 4 → 2 HMnO 4 + 5 PbSO 4 + 2 H 2 O

Его также можно получить путем диспропорционирования манганатов с диоксидом марганца в качестве побочного продукта:

3 Na 2 MnO 4 + 2 H 2 O → 2 NaMnO 4 + MnO 2 + 4 NaOH

В промышленных масштабах их производят электролизом или окислением на воздухе щелочных растворов солей марганцовки ( MnO2−
4). [4]

Ряд растворов перманганата калия различной концентрации, возрастающей вправо.

Применение

Это распространенное и сильное дезинфицирующее средство, регулярно используемое для дезинфекции ванн, туалетов и умывальников . Это дешевое и чрезвычайно эффективное соединение для этой задачи. [ нужна цитата ]

Характеристики

Спектр поглощения водного раствора перманганата калия, демонстрирующий вибронную прогрессию

Перманганаты(VII) представляют собой соли марганцовой кислоты. Они имеют темно-фиолетовый цвет из-за перехода переноса заряда от p -орбиталей оксо-лиганда к пустым орбиталям, полученным из d- орбиталей марганца (VII). [5] Перманганат(VII) является сильным окислителем и похож на перхлорат . Поэтому в качественном анализе широко используются окислительно-восстановительные реакции ( перманганометрия ). По теории перманганат достаточно силен, чтобы окислять воду, но на самом деле этого ни в какой степени не происходит. Помимо этого, он стабилен.

Это полезный реагент , но он не очень селективен по отношению к органическим соединениям. Перманганат калия применяется в качестве дезинфицирующей и водоочистной добавки в аквакультуре. [6]

Манганаты (VII) термически не очень стабильны. Например, перманганат калия при 230 °C разлагается на манганат калия и диоксид марганца с выделением газообразного кислорода :

2 KMnO 4 → К 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Перманганат может окислить амин до нитросоединения , [7] [ 8] спирт до кетона , [ 9] альдегид до карбоновой кислоты , [10] [11] концевой алкен до карбоновой кислоты , [12] щавелевую кислоту в диоксид углерода [ 13] и алкен в диол . [14] Этот список не является исчерпывающим.

В окислении алкенов одним промежуточным продуктом является циклическая разновидность Mn(V): [15]

Механизм окисления перманганата

Соединения

Безопасность

Смертельная доза перманганата составляет около 10 г, зафиксировано несколько смертельных отравлений. Сильный окислительный эффект приводит к некрозу слизистой оболочки . Например, поражается пищевод , если проглотить марганцовку. Лишь ограниченное количество всасывается в кишечнике, но это небольшое количество оказывает серьезное воздействие на почки и печень. [16] [17]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Перманганат». Словарь Merriam-Webster.com .
  2. ^ Сукалян Даш, Сабита Патель и Биджай К. Мишра (2009). «Окисление перманганатом: синтетические и механистические аспекты». Тетраэдр . 65 (4): 707–739. дои : 10.1016/j.tet.2008.10.038.
  3. ^ "Geo-Cleanse International, INC. | Перманганат" .
  4. ^ Коттон, Ф. Альберт; Уилкинсон, Джеффри; Карлос А. Мурильо; Манфред Бохманн (1999). Продвинутая неорганическая химия (6-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., с. 770. ИСБН 978-0471199571.
  5. ^ Мисслер, Гэри Л.; Фишер, Пол Дж.; Тарр, Дональд А. (2014). Неорганическая химия (5-е изд.). Пирсон. п. 430. ИСБН 978-0321811059.
  6. ^ Синдел. «Дезинфицирующее средство на основе перманганата калия».
  7. ^ А. Колдер, А. Р. Форрестер1 и С. П. Хепберн (1972). «2-метил-2-нитрозопропан и его димер». Органические синтезы . 6 : 803.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ); Коллективный том , том. 52, с. 77
  8. ^ Натан Корнблюм и Уиллард Дж. Джонс (1963). «4-нитро-2,2,4-триметилпентан». Органические синтезы . 5 : 845.; Коллективный том , том. 43, с. 87
  9. ^ Дж. В. Корнфорт (1951). «Этилпируват». Органические синтезы . 4 : 467.; Коллективный том , том. 31, с. 59
  10. ^ Р. Л. Шрайнер и ЕС Кляйдерер (1930). «Пиперониловая кислота». Органические синтезы . 2 : 538.; Коллективный том , том. 10, с. 82
  11. ^ Джон Р. Рухофф (1936). «н-гептановая кислота». Органические синтезы . 2 : 315.; Коллективный том , том. 16, с. 39
  12. ^ Дональд Г. Ли, Шеннон Э. Лэмб и Виктор С. Чанг (1981). «Карбоновые кислоты в результате окисления концевых алкенов перманганатом: нонадекановая кислота». Органические синтезы . 7 : 397.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ); Коллективный том , том. 60, с. 11
  13. ^ Ковач К.А., Гроф П., Бурай Л., Ридель М. (2004). «Пересмотр механизма перманганатно-оксалатной реакции». Дж. Физ. хим. А. _ 108 (50): 11026. Бибкод : 2004JPCA..10811026K. дои : 10.1021/jp047061u.
  14. ^ Э. Дж. Витземанн, Wm. Ллойд Эванс, Генри Хасс и Э. Ф. Шредер (1931). «dl-глицеральдегид этилацеталь». Органические синтезы . 2 : 307.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ); Коллективный том , том. 11, с. 52
  15. ^ Ли, Дональд Г.; Чен, Тао (1993), «Восстановление манганата (VI) миндальной кислотой и его значение для разработки общего механизма окисления органических соединений высоковалентными оксидами переходных металлов», J. Am. хим. Соц. , 115 (24): 11231–36, doi :10.1021/ja00077a023.
  16. ^ Онг, КЛ; Тан, TH; Чунг, WL (1997). «Отравление перманганатом калия – редкая причина смертельного самоотравления». Журнал неотложной медицины . 14 (1): 43–45. дои : 10.1136/emj.14.1.43. ПМЦ 1342846 . ПМИД  9023625. 
  17. ^ Янг, Р.; Кричли, Дж.А.; Янг, К.К.; Фриберн, Колорадо; Рейнольдс, AP; Лолин, Ю.И. (1996). «Смертельная острая гепаторенальная недостаточность после приема перманганата калия». Человеческая и экспериментальная токсикология . 15 (3): 259–61. дои : 10.1177/096032719601500313. PMID  8839216. S2CID  8993404.