Перманганат калия

Перманганат калия
Общие
Систематическое наименование	Перманганат калия
Химическая формула	KMnO4
Отн. молек. масса	158,03 а. е. м.
Молярная масса	158,03 г/моль
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твердое (хрупкие кристаллы)
Плотность	2.703 г/см³
Термические свойства
Температура разложения	240 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	119,2 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования (ст. усл.)	-813.4 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	6.38 (20 °C) г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	7722-64-7
SMILES	O- [Mn](=O)(=O)=O.K+
Регистрационный номер EC	231-760-3
RTECS	SD6475000

Пермангана́т ка́лия (лат. Kalii permanganas) — марганцовокислый калий, калиевая соль марганцевой кислоты. Химическая формула — <math>~\mathrm{KMnO_4}</math>. Прекурсор (IV список прекурсоров ПККН).

Распространённое название в быту — Марганцовка

Физические свойства

Внешний вид: тёмно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском. Показатель преломления σ 1,59 (при 20 °C).

Растворяется в воде (см. таблицу), жидком аммиаке, ацетоне (2:100), метаноле, пиридине.

Растворимость перманганата калия в воде

Температура, °C	10	20	25	30	40	50	65
Растворимость, г/100 г воды	4,22	6,36	7,63	9	12,5	16,8	25

Термодинамические свойства

Термодинамические свойства перманганата калия

Стандартная энтальпия образования ΔH	−813,4 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G	−713,8 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энтропия S	171,71 Дж/моль·K (т) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость Cp	119,2 Дж/моль·K (т) (при 298 К)

Химические свойства

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду

Окисленная форма	Восстановленная форма	Среда	E0, В
MnO4−	MnO42−	OH−	+0,56
MnO4−	H2MnO4	H+	+1,22
MnO4−	MnO2	H+	+1,69
MnO4−	MnO2	OH−	+0,60
MnO4−	Mn2+	H+	+1,51

Является сильным окислителем. В зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде — до соединений марганца(II), в нейтральной — до соединений марганца(IV), в сильно щелочной — до соединений марганца(VI). Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия:

• в кислой среде: 2KMnO₄ + 5K₂SO₃ + 3H₂SO₄ → 6K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O;
• в нейтральной среде: 2KMnO₄ + 3K₂SO₃ + H₂O → 3K₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH;
• в щелочной среде: 2KMnO₄ + K₂SO₃ + 2KOH → K₂SO₄ + 2K₂MnO₄ + H₂O;
  • в щелочной среде на холоде: KMnO₄ + K₂SO₃ + KOH → K₂SO₄ + K₃MnO₄ + H₂O.

Однако надо отметить, что последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

Слева направо (водные растворы): Co(NO₃)₂ (красный); K₂Cr₂O₇ (оранжевый); K₂CrO₄ (жёлтый); NiCl₂ (бирюзовый); CuSO₄ (голубой); KMnO₄ (фиолетовый).

При соприкосновении с концентрированной серной кислотой перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII):

2KMnO₄ + 2H₂SO₄ → 2KHSO₄ + Mn₂O₇ + H₂O,

при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца MnO₃HSO₄. По реакции с фторидом йода(V) можно получить аналогичный оксофторид:

KMnO₄ + IF₅ → KF + IOF₃ + MnO₃F

При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода). Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:

2KMnO₄ →(t) K₂MnO₄ + MnO₂+ O₂↑

На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:

5KMnO₄ →(t) K₂MnO₄ +K₃MnO₄ + 3MnO₂+ 3O₂↑

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

2KMnO₄ + 3MnSO₄ + 2H₂O → 5MnO₂ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) K₂MnO₄ на MnO₂ и KMnO₄.

• Водные растворы перманганата калия термодинамически нестабильны, но кинетически довольно устойчивы. Их сохранность резко повышается при хранении в темноте.

Применение

Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.

Перманганат калия (Kalii permanganas)
Химическое соединение
ИЮПАК	Перманганат калия
Брутто- формула	KMnO4
CAS	7722-64-7
Классификация
Фарм. группа	Антисептики и дезинфицирующие средства; Гомеопатические средства
АТХ	D08AX06
МКБ-10	AB.C
Лекарственные формы
порошок для приготовления раствора

Медицинское применение

Разбавленные растворы (около 0,1 %) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. В качестве рвотного средства для приёма внутрь при некоторых отравлениях используют разбавленный раствор.

Фармакологическое действие

Антисептическое средство. При соприкосновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения — альбуминаты (за счет этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах — раздражающее, прижигающее и дубящее действие). Обладает также дезодорирующим эффектом. Эффективен при лечении ожогов и язв. Способность калия перманганата обезвреживать некоторые яды лежит в основе использования его растворов для промывания желудка при отравлениях неизвестным ядом и пищевых токсикоинфекциях. При попадании внутрь всасывается, оказывая действие (приводит к развитию метгемоглобинемии). Используется также в гомеопатии.

Показания

Смазывание язвенных и ожоговых поверхностей — инфицированные раны, язвы и ожоги кожи. Полоскание полости рта и ротоглотки — при инфекционно-воспалительных заболеваниях слизистой оболочки полости рта и ротоглотки (в том числе при ангинах). Для промывания и спринцеваний при гинекологических и урологических заболеваниях — кольпиты и уретриты. Для промываний — желудка при отравлениях, вызванных приемом внутрь алкалоидов (морфин, аконитин, никотин), синильной кислотой, фосфором, хинином; кожи — при попадании на нее анилина; глаз — при поражении их ядовитыми насекомыми.

Противопоказания

Гиперчувствительность.

Побочные действия

Аллергические реакции, при использовании концентрированных растворов — ожоги и раздражение. Передозировка. Симптомы: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки — отечная, темно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отек гортани, развитие механической асфиксии, ожогового шока, двигательного возбуждения, судорог, явлений паркинсонизма, геморрагического колита, нефропатии, гепатопатии. При пониженной кислотности желудочного сока возможно развитие метгемоглобинемии с выраженным цианозом и одышкой. Смертельная доза для детей — около 3 г, для взрослых — 0.3-0.5 г/кг. Лечение: метиленовый синий (50 мл 1 % раствора), аскорбиновая кислота (в/в — 30 мл 5 % раствора), цианокобаламин — до 1 мг, пиридоксин (в/м — 3 мл 5 % раствора).

Способ применения и дозы

Наружно, в водных растворах для промывания ран (0.1-0.5 %), для полоскания рта и горла (0.01-0.1 %), для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей (2-5 %), для спринцевания (0.02-0.1 %) в гинекологической и урологической практике, а также промывания желудка при отравлениях.

Взаимодействие

Химически несовместим с некоторыми органическими веществами (уголь, сахар, танин) и легкоокисляющимися веществами — может произойти взрыв.

Другие сферы применения

• Применяется для определения перманганатной окисляемости при оценке качества воды согласно ГОСТ 2761-84 по методу Кубеля [1].
• Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
• Растворы (концентрации примерно 3 г/л) широко применяются при тонировании фотографий.
• В пиротехнике применяют в качестве сильного окислителя.
• Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в космических жидкостно-ракетных двигателях.
• Водный раствор перманганата калия используется для травления дерева, в качестве морилки.
• Водный раствор применяется также для выведения татуировок. Результат достигается посредством химического ожога, при котором отмирают ткани, в которых содержится красящее вещество. Данный метод немногим отличается от простого срезания кожи, обычно он менее эффективен и более неприятен, так как ожоги заживают намного дольше. Татуировка не удаляется полностью, на ее месте остаются шрамы.
• Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении мета- и парафталевые кислот из мета- и параксилолов соответственно. (См. Терефталевая кислота)

Получение

Химическое или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирование манганата калия. Например:

2MnO₂ +3 Cl₂ + 8KOH → 2KMnO₄ + 6KCl + 4H₂O

2K₂MnO₄ + Cl₂ → 2KMnO₄ + 2KCl

3K₂MnO₄+2H₂O → 2KMnO₄+ MnO₂ + 4KOH

2K₂MnO₄ + 2H₂O → 2KMnO₄ +H₂↑ + 2KOH

Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и эндотермична, она является основным промышленным способом получения перманганата калия.

Литература

• Вульфсон Н. С. — Препаративная органическая химия с.656,657
• Казанский Б. А. (ред.) — Синтезы органических препаратов (Сборник 3) с.145
• Реми Г. — Курс неорганической химии (Том 1) с.817

См. также

• Марганец
• Марганцевая кислота
• Перманганаты

Ссылки

• International Chemical Safety Card 0672