Oxidációs-redukciós folyamatok állnak az élő és élettelen természet legfontosabb jelenségei mögött: égés, összetett anyagok bomlása, szerves vegyületek szintézise. A kálium-permanganát, amelynek tulajdonságait cikkünkben tanulmányozzuk, az egyik legerősebb oxidálószer, amelyet laboratóriumi és ipari körülmények között használnak. Oxidálóképessége az atom oxidációs állapotától függ, amely a reakció során változik. Tekintsük ezt konkrét példákon a KMnO molekulák részvételével zajló kémiai folyamatokra 4.
Az anyag jellemzője
Az általunk vizsgált vegyület (kálium-permanganát) az egyik legszélesebb körben használt anyag az iparban - a mangánvegyületek. A sót kristályok képviselik szabályos sötétlila prizmák formájában. Vízben jól oldódik, málna színű oldatot képez, kiváló baktériumölő tulajdonságokkal.jellemzők. Ezért az anyagot széles körben alkalmazzák mind az orvostudományban, mind a mindennapi életben baktericid szerként. A hét vegyértékű mangán többi vegyületéhez hasonlóan a só is képes számos szerves és szervetlen vegyület oxidálására. A kálium-permanganát lebontását kémiai laboratóriumokban használják kis mennyiségű tiszta oxigén előállítására. A vegyület a szulfitsavat szulfáttá oxidálja. Az iparban a KMnO4 a klórgáz sósavból történő kinyerésére szolgál. Ezenkívül a legtöbb szerves anyagot oxidálja, és a vassókat vasvegyületekké alakítja.
Kísérletek kálium-permanganáttal
A kálium-permanganátnak nevezett anyag hevítés hatására bomlik. A reakciótermékek szabad oxigént, mangán-dioxidot és egy új sót tartalmaznak - K2MnO4. A laboratóriumban ezt az eljárást tiszta oxigén előállítására hajtják végre. A kálium-permanganát lebontásának kémiai egyenlete a következőképpen ábrázolható:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
A szárazanyagot, amely lila kristályok szabályos prizmák formájában, +200 °C hőmérsékletre melegítik. A só részét képező mangánkation oxidációs állapota +7. A reakciótermékekben +6-ra, illetve +4-re csökken.
Etilénoxidáció
Különböző osztályokba tartozó gázszénhidrogéneka szerves vegyületek molekuláiban egyszeres és többszörös kötés is van a szénatomok között. Hogyan határozható meg a szerves vegyület telítetlen természetének hátterében álló pi-kötések jelenléte? Ehhez kémiai kísérleteket végeznek úgy, hogy a vizsgált anyagot (például etént vagy acetilént) lila kálium-permanganát oldaton engedik át. Elszíneződése figyelhető meg, mivel a telítetlen kötés megsemmisül. Az etilénmolekula oxidálódik, és telítetlen szénhidrogénből kétértékű telített alkohollá - etilénglikollá - alakul. Ez a reakció kvalitatív kettős vagy hármas kötések jelenlétére.
A KMnO4 kémiai megjelenési formáinak jellemzői
Ha a reaktánsok és reakciótermékek oxidációs állapota megváltozik, akkor oxidációs-redukciós reakció megy végbe. Az elektronok egyik atomról a másikra való mozgásának jelenségén alapul. Mint a kálium-permanganát bomlásakor és más reakciókban, az anyag kifejezett oxidálószer-tulajdonságokat mutat. Például nátrium-szulfit és kálium-permanganát savanyított oldatában nátrium-, kálium- és mangán-szulfátok, valamint víz képződik:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
Ebben az esetben a kénion redukálószer, és a mangán, amely a komplex anion része MnO4-, oxidálószer tulajdonságait mutatja. Öt elektront fogad be, így oxidációs állapota +7-ről +2-re változik.
A környezet hatásaegy kémiai reakció folyamata
A hidrogénionok vagy hidroxilcsoportok koncentrációjától függően megkülönböztethető az oldat savas, lúgos vagy semleges jellege, amelyben a redoxreakció végbemegy. Például a hidrogénkationok feleslegében a kálium-permanganátban +7 oxidációs állapotú mangánion +2-re csökkenti azt. Lúgos környezetben, magas hidroxilcsoport-koncentráció esetén a nátrium-szulfit, amely kölcsönhatásba lép a kálium-permanganáttal, szulfáttá oxidálódik. Egy +7 oxidációs állapotú mangánion egy +6 töltésű kationba megy át, amely a következő összetételű: K2MnO4, amelynek oldata zöld színű. Semleges környezetben a nátrium-szulfit és a kálium-permanganát reakcióba lép egymással, és mangán-dioxid válik ki. A mangánkation oxidációs állapota +7-ről +4-re csökken. A reakciótermékekben nátrium-szulfát és alkáli-nátrium-hidroxid is található.
A mangánsav sóinak használata
Az iparban gyakran alkalmazzák a kálium-permanganát bomlási reakcióját hevítéskor és más redox-folyamatokat, amelyekben mangánsav sói is részt vesznek. Például sok szerves vegyület oxidációja, gáz-halmazállapotú klór felszabadulása a sósavból, vassók átalakulása három vegyértékűvé. A mezőgazdaságban a KMnO4 oldatot vetőmag és talaj vetés előtti kezelésére, az orvostudományban a sebek felületét kezelik, az orrüreg gyulladt nyálkahártyáját fertőtlenítik,a személyes higiéniai cikkek fertőtlenítésére szolgál.
Cikkünkben nemcsak a kálium-permanganát bomlási folyamatát tanulmányoztuk részletesen, hanem megvizsgáltuk oxidáló tulajdonságait és a mindennapi életben és az iparban való alkalmazását is.
