برمنجنات البوتاسيوم (KMnO4): الهيكل ، الخواص
برمنجنات البوتاسيوم (KMnO 4) هو مركب غير عضوي يتكون من مجموعة المنغنيز المعدني الانتقالي (VIIB) - الأكسجين والبوتاسيوم. بلونه الأرجواني الداكن الصلبة. المحاليل المائية هي أيضا الأرجواني الداكن. تصبح هذه المحاليل أقل البنفسج لأنها مخففة بكميات أكبر من الماء.
يبدأ KMnO 4 بعد ذلك في إجراء تخفيضات (كسب الإلكترونات) بتتابع من الألوان بالترتيب التالي: أرجواني> أزرق> أخضر> أصفر> عديم اللون (مع ترسبات بنية من MnO 2 ). يوضح هذا التفاعل خاصية مهمة لبرمنجنات البوتاسيوم: إنه عامل مؤكسد قوي للغاية.
صيغة
الصيغة الكيميائية هي KMnO 4 ؛ أي لكل كاتيون K + يوجد أنيون MnO 4 - يتفاعل مع هذا
التركيب الكيميائي
تُظهر الصورة العليا التركيب البلوري لـ KMnO 4 ، وهو تقويم العظام. تتوافق الكرات الأرجوانية مع الكاتيونات K + ، بينما تتوافق رباعي الأسطح المكونة من الكرات الحمراء الأربعة والكرة الزرقاء مع MnO 4 - أنيون.
لماذا أنيون لديه هندسة رباعي السطوح؟ هيكل لويس الخاص بك يجيب على هذا السؤال. تعني الخطوط المنقطة أن الروابط المزدوجة يتردد صداها بين Mn و O. لتتمكن من تبني هذا الهيكل ، يجب أن يكون للمركز المعدني تهجين sp 3.
نظرًا لأن المنغنيز يفتقر إلى أزواج من الإلكترونات دون مشاركة ، لا يتم دفع روابط Mn-O إلى نفس المستوى. وبالمثل ، يتم توزيع الشحنة السالبة بين ذرات الأكسجين الأربعة ، وتكون مسؤولة عن اتجاه الكاتيونات K + ضمن الترتيبات البلورية.
تطبيقات
الطب البيطري
بسبب تأثيره المبيد للجراثيم ، فإنه يستخدم في العديد من الأمراض والظروف التي تنتج آفات الجلد ، مثل: التهابات القدمين بالفطريات ، القوباء ، الجروح السطحية ، التهاب الجلد والقرحة الاستوائية.
بسبب تأثيرها الضار ، يجب استخدام برمنجنات البوتاسيوم بتركيزات منخفضة (1: 10000) ، مما يحد من فاعليته.
كما أنه يستخدم في علاج طفيليات الأسماك في أحواض السمك التي تسبب التهابات الخياشيم وقرحة الجلد.
معالجة المياه
وهو عبارة عن مُجدد كيميائي يستخدم لإزالة الحديد والمغنيسيوم وكبريتيد الهيدروجين (من رائحة كريهة) من الماء ، ويمكن استخدامه لتنقية مياه الصرف.
يترسب الحديد والمغنيسيوم في شكل أكاسيد غير قابلة للذوبان في الماء. بالإضافة إلى ذلك ، فهو يساعد على إزالة الصدأ الموجود في الأنابيب.
الحفاظ على الفواكه
تقوم برمنجنات البوتاسيوم بإزالة الإيثيلين المتولد في الموز عن طريق الأكسدة أثناء تخزينه ، مما يسمح له بالبقاء لأكثر من 4 أسابيع دون أن ينضج ، حتى في درجة حرارة الغرفة.
في أفريقيا ، يستخدمونها لامتصاص الخضروات ، من أجل تحييد وإزالة أي عامل بكتيري موجود.
العمل على النار
يستخدم برمنجنات البوتاسيوم للحد من انتشار الحرائق. بناءً على قدرة البرمنجنات على بدء الحريق ، يتم استخدامه لإنشاء حرائق في حرائق الغابات.
الأكسدة والاختزال
في الكيمياء التحليلية ، تستخدم محاليلها المائية الموحدة كمعاير مؤكسد في قرارات الأكسدة والاختزال.
الكاشف في التخليق العضوي
إنه يعمل على تحويل الألكينات إلى ديولز. بمعنى ، يتم إضافة مجموعتين OH إلى الرابطة المزدوجة C = C. المعادلة الكيميائية التالية:
وبالمثل ، في محلول حامض الكبريتيك مع حمض الكروميك (H 2 CrO 4 ) يتم استخدامه لأكسدة الكحوليات الأولية (R-OH) إلى الأحماض الكربوكسيلية (R-COOH أو RCO 2 H).
قوتها المؤكسدة قوية بما فيه الكفاية لأكسدة مجموعات الألكيل الأولية أو الثانوية من المركبات العطرية "الكربوكسيل" لهم ؛ أي عن طريق تحويل السلسلة الجانبية R (على سبيل المثال ، CH 3 ) إلى مجموعة COOH.
الاستخدامات التاريخية
كان جزءًا من المسحوق المستخدم كفلاش في التصوير الفوتوغرافي أو لبدء تفاعل thermite.
تم استخدامه في الحرب العالمية الثانية لتمويه الخيول البيضاء خلال اليوم. لهذا ، استخدموا ثاني أكسيد المنغنيز (MnO 2 ) ، وهو اللون البني. بهذه الطريقة ذهبوا دون أن يلاحظها أحد.
كيف يتم ذلك؟
يحتوي معدن البيرولسيت على ثاني أكسيد المنغنيز (MnO 2 ) وكربونات البوتاسيوم (CaCO 3 ).
في عام 1659 ، ذاب الكيميائي يوهان ر. جلاوبر المعدن وذوبه في الماء ، راقبًا ظهور اللون الأخضر في المحلول ، والذي تغير فيما بعد إلى اللون البنفسجي وأخيراً إلى اللون الأحمر. يتوافق هذا اللون الأخير مع برمنجنات البوتاسيوم.
في منتصف القرن التاسع عشر ، كان هنري كوندي يبحث عن منتج مطهر وعالج البيرولوسيت في البداية باستخدام NaOH ثم مع KOH ، مما أنتج بلورات Condy المسماة ؛ وهذا هو ، برمنجنات البوتاسيوم.
يتم إنتاج برمنجنات البوتاسيوم صناعيًا من ثاني أكسيد المنجنيز الموجود في البيرولسيت المعدني. يتفاعل MnO 2 الموجود في المعدن مع هيدروكسيد البوتاسيوم ويتم تسخينه لاحقًا في وجود الأكسجين.
2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 => 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O
يتم تحويل مانجانات البوتاسيوم (K 2 MnO 4 ) إلى برمنجنات البوتاسيوم عن طريق الأكسدة الإلكتروليتية في وسط قلوي.
2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O => 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2
في تفاعل آخر لإنتاج برمنجنات البوتاسيوم ، يتم تفاعل مانجانات البوتاسيوم مع ثاني أكسيد الكربون ، مما يسرع من عملية عدم التناسب:
3 K 2 MnO 4 + 2 CO 2 => 2 KMnO 4 + MnO 2 + K 2 CO 3
نظرًا لتوليد MnO 2 (ثاني أكسيد المنغنيز) ، فإن هذه العملية غير مواتية ، يجب توليد KOH من K 2 CO 3 .
خصائص
وهي مادة صلبة أرجوانية تذوب عند درجة حرارة 240 مئوية ، بكثافة 2.7 جم / مل ، ويبلغ وزنها الجزيئي 158 جم / مول تقريبًا.
وهو قابل للذوبان في الماء بشكل ضعيف (6.4 جم / 100 مل عند 20 درجة مئوية) ، مما يشير إلى أن جزيئات الماء لا تحل أيونات MnO 4 ، نظرًا لحقيقة أن هندستها الرباعية السطحية قد تتطلب الكثير من الماء ل حلها بالطريقة نفسها ، يمكن أيضًا إذابته في كحول الميثيل والأسيتون وحمض الأسيتيك والبيريدين.
التحلل
يتحلل عند 240 درجة مئوية ، مما يحرر الأكسجين:
2KMnO 4 => K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
يمكن أن يخضع لعملية التحلل من خلال عمل الكحول والمذيبات العضوية الأخرى ، وكذلك من خلال عمل الأحماض القوية وعوامل التخفيض.
الأكسدة السلطة
في هذا المنغنيز الملح يعرض أعلى حالة أكسدة (+7) ، أو ما هو نفسه ، إلى أقصى قدر من الإلكترونات التي يمكن أن تضيع بطريقة الأيونية. بدوره ، التكوين الإلكتروني للمنغنيز هو 3 د 54 ق 2 ؛ لذلك ، في برمنجنات البوتاسيوم كامل قذيفة التكافؤ من ذرة المنغنيز "فارغة".
لذلك ، ذرة المنغنيز لديه ميل طبيعي لكسب الإلكترونات. وهذا هو ، ليتم تخفيضها إلى حالات الأكسدة الأخرى في الوسائط القلوية أو الحمضية. هذا هو السبب في كون KMnO 4 عامل مؤكسد قوي.
