Главная
Перманганат калия (лат. Kalii permanganas, распространённое название в быту — марганцовка) — марганцовокислый калий, калиевая соль марганцовой кислоты. Химическая формула — KMnO 4 {displaystyle {ce {KMnO4}}} . Представляет собой тёмно-фиолетовые, почти чёрные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор цвета фуксии.
Физические свойства
Внешний вид: тёмно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском. Показатель преломления составляет 1,59 (при 20 °C).
Растворяется в воде (см. таблицу), жидком аммиаке, ацетоне (2:100), метаноле, пиридине.
Термодинамические свойства
Химические свойства
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:
- в нейтральной среде:
- в щелочной среде:
Однако последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.
При соприкосновении с концентрированной серной кислотой перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII):
2 KMnO 4 + H 2 SO 4 ⟶ K 2 SO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O {displaystyle {ce {2KMnO4 + H2SO4 -> K2SO4 + Mn2O7 + H2O}}} .При этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца MnO 3 HSO 4 {displaystyle {ce {MnO3HSO4}}} . По реакции с фторидом иода(V) можно получить аналогичный оксофторид:
KMnO 4 + IF 5 ⟶ KF + IOF 3 + MnO 3 F {displaystyle {ce {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:
2 KMnO 4 → ∘ t K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 {displaystyle {ce {2KMnO4->[^{circ }t]K2MnO4 +MnO2 +O2}}} .На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:
5 KMnO 4 → ∘ t K 2 MnO 4 + K 3 MnO 4 + 3 MnO 2 + 3 O 2 {displaystyle {ce {5KMnO4->[^{circ }t]K2MnO4 +K3MnO4 +3MnO2 +3O2}}} .Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:
2 KMnO 4 + 3 MnSO 4 + 2 H 2 O ⟶ 5 MnO 2 + K 2 SO 4 + 2 H 2 SO 4 {displaystyle {ce {2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O -> 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4}}} .Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) K 2 MnO 4 {displaystyle {ce {K2MnO4}}} на MnO 2 {displaystyle {ce {MnO2}}} и KMnO 4 {displaystyle {ce {KMnO4}}} .
Окисляет органические вещества. В частности, разбавленные растворы перманганата калия в щелочной и нейтральной среде окисляют алкены до диолов (реакция Вагнера):
Водные растворы перманганата калия термодинамически нестабильны, но кинетически довольно устойчивы. Их сохранность резко повышается при хранении в темноте.
При смеси с пероксидом водорода протекает следующая реакция:
2 KMnO 4 + 3 H 2 O 2 ⟶ 2 MnO 2 + 3 O 2 ↑ + 2 H 2 O + 2 KOH {displaystyle {ce {2KMnO4 +3H2O2 -> 2MnO2 + 3O2 ^ + 2H2O + 2KOH}}} .Перманганат калия реагирует с концентрированной соляной кислотой. В результате выделяется хлор:
2 KMnO 4 + 16 HCl ⟶ 2 KCl + 2 MnCl 2 + 5 Cl 2 ↑ + 8 H 2 O {displaystyle {ce {2KMnO4 + 16HCl -> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 ^ + 8H2O}}}Во время химической реакции хлорид-анион Cl − {displaystyle {ce {Cl^{-}}}} окисляется до элементарного хлора, а ион Mn 7 + {displaystyle {ce {Mn^{7+}}}} в перманганат-анионе восстанавливается до катиона Mn 2 + {displaystyle {ce {Mn^{2+}}}} :
2 Cl − ⟶ Cl 2 ↑ {displaystyle {ce {2Cl^{-}-> Cl2 ^}}} Mn 7 + ⟶ Mn 2 + {displaystyle {ce {Mn^{7+}-> Mn^{2+}}}}Применение
Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.
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 отравлениях морфином, аконитином и некоторыми другими алкалоидами используют разбавленный (0,02—0,1 %) раствор перманганата калия.
Фармакологическое действие
Антисептическое средство. При соприкосновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения — альбуминаты (за счёт 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).
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 приёмом внутрь алкалоидов (морфин, аконитин, никотин), синильной кислотой, фосфором, хинином; кожи — при попадании на неё анилина; глаз — при поражении их ядовитыми насекомыми.
Противопоказания
Гиперчувствительность.
При передозировке: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки — отёчная, тёмно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отёк 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 (внутривенно — 30 мл 5 % раствора), цианокобаламин — до 1 мг, пиридоксин (внутримышечно — 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.
Предосторожности
Активно взаимодействует при нагреве и даже при комнатной температуре с большинством восстановителей, например, органическими веществами (сахарозой, танинами, глицерином и многими другими), легкоокисляющимися веществами, поэтому при смешивании происходит саморазогревание, что иногда вызывает самовоспламенение смеси (с концентрированным раствором глицерина, или безводным — всегда) и может привести к взрыву.
Очень опасно растирание сухого перманганата калия с органическими веществами и порошками активных металлов и неметаллов (кальцием, алюминием, магнием, фосфором, серой и др.) — весьма вероятен взрыв.
Другие сферы применения
- 1—2%-й раствор используется садоводами для протравливания семян перед посадкой
- 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 её месте остаются шрамы.
- Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении мета- и парафталевых кислот из мета- и параксилолов, соответственно (см. Терефталевая кислота).
- Перманганат калия является прекурсором в синтезе мефедрона и меткатинона (эфедрона)
Получение
Химическое или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирование манганата калия. Например:
2 MnO 2 + 3 Cl 2 + 8 KOH ⟶ 2 KMnO 4 + 6 KCl + 4 H 2 O {displaystyle {ce {2MnO2 + 3Cl2 + 8KOH -> 2KMnO4 + 6KCl + 4H2O}}} , 2 K 2 MnO 4 + Cl 2 ⟶ 2 KMnO 4 + 2 KCl {displaystyle {ce {2K2MnO4 + Cl2 -> 2KMnO4 + 2KCl}}} , 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⟶ 2 KMnO 4 + MnO 2 + 4 KOH {displaystyle {ce {3K2MnO4 + 2H2O -> 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH}}} , 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⟶ 2 KMnO 4 + H 2 ↑ + 2 KOH {displaystyle {ce {2K2MnO4 + 2H2O -> 2KMnO4 + H2 ^ + 2KOH}}} .Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и эндотермична, она является основным промышленным способом получения перманганата калия.
Ограничение на покупку
Входит в IV список прекурсоров ПККН в России (допускается исключение некоторых мер контроля).
14 июня 2013 года на Украине был признан прекурсором и внесён в список наркотических веществ.