Перманганат калия
| Перманганат калия | |
|---|---|
 | |
 | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
Перманганат калия |
| Традиционные названия | Марганцовокислый калий, марганцовка |
| Хим. формула | KMnO4 |
| Физические свойства | |
| Состояние | твердое (хрупкие кристаллы) |
| Молярная масса | 158,034 г/моль |
| Плотность | 2,703 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • разложения | 240 °C |
| Мол. теплоёмк. | 119,2 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия | |
| • образования | −813,4 кДж/моль |
| Химические свойства | |
| Растворимость | |
| • в воде | 6,38 (20 °C) |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 7722-64-7 |
| SMILES | |
| RTECS | SD6475000 |
| Безопасность | |
| Пиктограммы СГС |
 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Пермангана́т ка́лия (лат. Kalii permanganas, распространённое название в быту — марганцо́вка) — марганцовокислый калий, калиевая соль марганцовой кислоты. Химическая формула — 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.
| 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
| 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
| 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:
- [math]\ce{ 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 -> 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O }[/math];
- в нейтральной среде:
- [math]\ce{ 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O -> 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH }[/math];
- в щелочной среде:
- [math]\ce{ 2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH -> K2SO4 + 2K2MnO4 + H2O }[/math].
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):
- [math]\ce{ 2KMnO4 + H2SO4 -> K2SO4 + Mn2O7 + H2O }[/math].
При этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца [math]\ce{ MnO3HSO4 }[/math]. По реакции с фторидом иода(V) можно получить аналогичный оксофторид:
- [math]\ce{ KMnO4 + IF5 -> KF + IOF3 + MnO3F }[/math].
При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода). Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:
- [math]\ce{ 2KMnO4 ->[^\circ t] K2MnO4\ + MnO2\ + O2 }[/math].
На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:
- [math]\ce{ 5KMnO4 ->[^\circ t] K2MnO4\ + K3MnO4\ + 3MnO2\ + 3O2 }[/math].
Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:
- [math]\ce{ 2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O -> 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4 }[/math].
Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) [math]\ce{ K2MnO4 }[/math] на [math]\ce{ MnO2 }[/math] и [math]\ce{ KMnO4 }[/math].
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:
- [math]\ce{ 2KMnO4 +3H2O2 -> 2MnO2 + 3O2 ^ + 2H2O + 2KOH }[/math].
Перманганат калия реагирует с концентрированной соляной, бромоводородной или иодоводородной кислотой. В результате выделяются свободные галогены:
- [math]\ce{ 2KMnO4 + 16HCl -> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 ^ + 8H2O }[/math]
Во время химической реакции хлорид-анион [math]\ce{ Cl^{-} }[/math] окисляется до элементарного хлора, а ион [math]\ce{ Mn^{7+} }[/math] в перманганат-анионе восстанавливается до катиона [math]\ce{ Mn^{2+} }[/math]:
- [math]\ce{ 2Cl^{-} -> Cl2 ^ }[/math]
- [math]\ce{ Mn^{7+} -> Mn^{2+} }[/math]
Применение
Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.
Медицинское применение
| Перманганат калия | |
|---|---|
| Kalii permanganas | |
| Химическое соединение | |
| ИЮПАК | Перманганат калия |
| CAS | 7722-64-7 |
| Состав | |
| Классификация | |
| Фармакол. группа | Антисептики и дезинфицирующие средства |
| АТХ | D08AX06 |
| Лекарственные формы | |
| порошок для приготовления раствора | |
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[1].
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[2]
- 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:
- [math]\ce{ 2MnO2 + 3Cl2 + 8KOH -> 2KMnO4 + 6KCl + 4H2O }[/math],
- [math]\ce{ 2K2MnO4 + Cl2 -> 2KMnO4 + 2KCl }[/math],
- [math]\ce{ 3K2MnO4 + 2H2O -> 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH }[/math],
- [math]\ce{ 2K2MnO4 + 2H2O -> 2KMnO4 + H2 ^ + 2KOH }[/math].
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[3] (допускается исключение некоторых мер контроля).
14 июня 2013 года на Украине был признан прекурсором и внесён в список наркотических веществ[4].
Примечания
- ↑ М. Д. Машковский. Лекарственные средства. — М.: ООО «Новая волна», 2002. — Т. 2. — 608 с. — 25 000 экз. — ISBN 5-7864-0129-4.
- ↑ Протравливание семян марганцовкой, приготовление раствора марганцовки. Как правильно развести марганцовку? — Всё о рассаде и теплицах. Дата обращения: 19 февраля 2019. Архивировано 25 февраля 2019 года.
- ↑ Постановление Правительства РФ от 30.06.1998 N 681 «Об утверждении перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в Российской Федерации» (с изменениями и дополнениями). Дата обращения: 27 марта 2014. Архивировано 20 апреля 2013 года.
- ↑ На Украине марганцовку признали прекурсором. Газета.Ru (14 июня 2013). Дата обращения: 14 июня 2013. Архивировано 18 июня 2013 года.
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.
