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 пермангановой 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 стабильны 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 хлора (Cl − ). [3]

8 МnО−
4+ 3 С
2ЧАС
3Кл
3→ 6 СО
2+ 8 МnО
2+ Н+
+ 4 ч.
2О + 9 Cl−

В кислом растворе перманганат(VII) окисляется до бледно-розового марганца(II) (Mn2 + ) со степенью окисления +2.

8  ч.+
+ МnО−
4+ 5 е − → Mn2 + + 4 H2O

В сильнощелочном или щелочном растворе перманганат(VII) восстанавливается до зеленого манганат- иона MnO2−
4со степенью окисления +6.

МнО−
4+ е − → MnO2−
4

Однако в нейтральном растворе он восстанавливается до коричневого диоксида марганца MnO2 со степенью окисления +4.

2H2O + MnO​−
4+ 3 e − → MnO 2 + 4 OH −

Производство

Перманганаты могут быть получены путем окисления 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
2MnSO4 + 5PbO2 + 3H2SO4 → 2HMnO4 + 5PbSO4 + 2H2O​​​​

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

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

Их производят в промышленных масштабах электролизом или окислением воздухом щелочных растворов солей манганата ( MnO2−
4). [4]

Ряд растворов перманганата калия с различной концентрацией, возрастающей справа.

Использование

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

Характеристики

Спектр поглощения водного раствора перманганата калия, демонстрирующий вибронную прогрессию

Перманганаты(VII) — это соли пермангановой кислоты. Они имеют глубокий фиолетовый цвет из-за перехода переноса заряда с p- орбиталей оксолиганда на пустые орбитали, полученные из d -орбиталей марганца(VII). [5] Перманганат(VII) — сильный окислитель , похожий на перхлорат . Поэтому он широко используется в качественном анализе, включающем окислительно-восстановительные реакции ( перманганометрия ). Согласно теории, перманганат достаточно силен, чтобы окислять воду, но на самом деле этого не происходит ни в какой степени. Кроме того, он стабилен.

Это полезный реагент , но он не очень селективен с органическими соединениями. Перманганат калия используется как дезинфицирующее средство и добавка для обработки воды в аквакультуре. [6]

Манганаты(VII) не очень устойчивы термически. Например, перманганат калия разлагается при 230 °C на манганат калия и диоксид марганца , выделяя газообразный кислород :

2 KMnO 4 → К 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Перманганат может окислять амин до нитросоединения , [7] [8] спирт до кетона , [9] альдегид до карбоновой кислоты , [ 10] [11] терминальный алкен до карбоновой кислоты , [12] щавелевую кислоту до диоксида углерода , [ 13] и алкен до диола . [14] Этот список не является исчерпывающим.

В окислении алкенов одним из промежуточных продуктов является циклический вид Mn(V): [15]

Механизм окисления перманганатом

Соединения

Безопасность

Смертельная доза перманганата составляет около 10 г, и произошло несколько смертельных отравлений. Сильное окислительное действие приводит к некрозу слизистой оболочки . Например, пищевод поражается, если перманганат проглатывается. Только ограниченное количество всасывается кишечником, но это небольшое количество оказывает сильное воздействие на почки и печень. [16] [17]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "перманганат". Словарь Merriam-Webster.com . Merriam-Webster.
  2. ^ Sukalyan Dash, Sabita Patel & Bijay K. Mishra (2009). «Окисление перманганатом: синтетические и механистические аспекты». Tetrahedron . 65 (4): 707–739. doi :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). Advanced Inorganic Chemistry (6-е изд.). Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc. стр. 770. ISBN 978-0471199571.
  5. ^ Мисслер, Гэри Л.; Фишер, Пол Дж.; Тарр, Дональд А. (2014). Неорганическая химия (5-е изд.). Пирсон. стр. 430. ISBN 978-0321811059.
  6. ^ Синдел. «Дезинфицирующее средство на основе перманганата калия и натрия».
  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 ); Собрание томов , т. 52, стр. 77.
  8. ^ Натан Корнблюм и Уиллард Дж. Джонс (1963). "4-нитро-2,2,4-триметилпентан". Органические синтезы . 5 : 845; Собрание томов , т. 43, стр. 87.
  9. ^ JW Cornforth (1951). "Этилпируват". Органические синтезы . 4 : 467; Собрание томов , т. 31, стр. 59.
  10. ^ RL Shriner и EC Kleiderer (1930). "Пиперониловая кислота". Органические синтезы . 2 : 538; Собрание томов , т. 10, стр. 82.
  11. ^ Джон Р. Рухофф (1936). "n-гептановая кислота". Органические синтезы . 2 : 315; Собрание томов , т. 16, стр. 39.
  12. ^ Дональд Г. Ли, Шеннон Э. Лэмб и Виктор С. Чанг (1981). "Карбоновые кислоты, полученные окислением терминальных алкенов перманганатом: нонадекановая кислота". Органические синтезы . 7 : 397{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ); Собрание томов , т. 60, стр. 11.
  13. ^ Kovacs KA, Grof P, Burai L, Riedel M (2004). «Пересмотр механизма реакции перманганата/оксалата». J. Phys. Chem. A. 108 ( 50): 11026. Bibcode : 2004JPCA..10811026K. doi : 10.1021/jp047061u.
  14. ^ EJ Witzemann, Wm. Lloyd Evans, Henry Hass и EF Schroeder (1931). "dl-глицеральдегид этил ацеталь". Органические синтезы . 2 : 307{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ); Собрание томов , т. 11, стр. 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. Chem. Soc. , 115 (24): 11231–36, doi :10.1021/ja00077a023.
  16. ^ Онг, К. Л.; Тан, Т. Х.; Чунг, В. Л. (1997). «Отравление перманганатом калия – редкая причина фатального самоотравления». Журнал неотложной медицины . 14 (1): 43–45. doi :10.1136/emj.14.1.43. PMC 1342846. PMID  9023625 . 
  17. ^ Young, R.; Critchley, JA; Young, KK; Freebairn, RC; Reynolds, AP; Lolin, YI (1996). «Смертельная острая гепаторенальная недостаточность после приема перманганата калия». Human & Experimental Toxicology . 15 (3): 259–61. doi :10.1177/096032719601500313. PMID  8839216. S2CID  8993404.