Окислително-редукционните процеси са в основата на най-важните явления от живата и неживата природа: горене, разлагане на сложни вещества, синтез на органични съединения. Калиевият перманганат, чиито свойства ще изучаваме в нашата статия, е един от най-мощните окислители, използвани в лабораторни и промишлени условия. Окислителната му способност зависи от степента на окисление на атома, която се променя в хода на реакцията. Нека разгледаме това на конкретни примери за химически процеси, протичащи с участието на KMnO молекули 4.
Характеристика на веществото
Съединението, което разглеждаме (калиев перманганат) е едно от най-широко използваните вещества в индустрията - манганови съединения. Солта е представена от кристали под формата на правилни тъмно лилави призми. Разтваря се добре във вода и образува разтвор с цвят на малина с отлични бактерицидни свойства.характеристики. Следователно веществото е намерило широко приложение както в медицината, така и в ежедневието като бактерицидно средство. Подобно на други съединения на седмовалентния манган, солта е способна да окислява много съединения от органична и неорганична природа. Разлагането на калиев перманганат се използва в химически лаборатории за получаване на малки обеми чист кислород. Съединението окислява сулфитната киселина до сулфат. В промишлеността KMnO4 се използва за извличане на хлорен газ от солна киселина. Той също така окислява повечето органични вещества и е способен да превръща железните соли в своите железни съединения.
Експерименти с калиев перманганат
Вещество, обикновено наричано калиев перманганат, се разлага при нагряване. Продуктите на реакцията съдържат свободен кислород, манганов диоксид и нова сол - K2MnO4. В лабораторията този процес се извършва за получаване на чист кислород. Химическото уравнение за разлагане на калиев перманганат може да бъде представено по следния начин:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
Сухото вещество, което представлява лилави кристали под формата на правилни призми, се нагрява до температура от +200 °C. Мангановият катион, който е част от солта, има степен на окисление +7. Той намалява в реакционните продукти до +6 и +4, съответно.
Окисление на етилен
Газови въглеводороди, принадлежащи към различни класовеорганичните съединения имат както единични, така и множествени връзки между въглеродните атоми в своите молекули. Как да определим наличието на пи връзки, лежащи в основата на ненаситената природа на органичното съединение? За целта се провеждат химически експерименти чрез преминаване на изпитваното вещество (например етен или ацетилен) през лилав разтвор на калиев перманганат. Наблюдава се обезцветяването му, тъй като ненаситената връзка се разрушава. Етиленовата молекула се окислява и от ненаситен въглеводород се превръща в двувалентен наситен алкохол - етилен гликол. Тази реакция е качествена за наличието на двойни или тройни връзки.
Характеристики на химичните прояви на KMnO4
Ако степените на окисление на реагентите и реакционните продукти се променят, тогава възниква окислително-редукционна реакция. Тя се основава на феномена на движение на електрони от един атом към друг. Както в случай на разлагане на калиев перманганат, така и при други реакции, веществото проявява изразени свойства на окислител. Например, в подкиселен разтвор на натриев сулфит и калиев перманганат се образуват натриев, калиев и манганов сулфати, както и вода:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
В този случай серният йон е редуциращ агент, а манганът, който е част от комплексния анион MnO4-, проявява свойствата на окислител. Той приема пет електрона, така че степента му на окисление преминава от +7 до +2.
Влияние на околната среда върхупотокът на химическа реакция
В зависимост от концентрацията на водородни йони или хидроксилни групи се различава кисела, алкална или неутрална природа на разтвора, в който протича редокс реакцията. Например, при излишно съдържание на водородни катиони, манганов йон със степен на окисление +7 в калиев перманганат го понижава до +2. В алкална среда, при висока концентрация на хидроксилни групи, натриевият сулфит, взаимодействащ с калиев перманганат, се окислява до сулфат. Манганов йон със степен на окисление +7 преминава в катион със заряд +6, който е в състава на K2MnO4, чийто разтвор има зелен цвят. В неутрална среда натриевият сулфит и калиевият перманганат реагират помежду си и мангановият диоксид се утаява. Степента на окисление на мангановия катион намалява от +7 до +4. Натриев сулфат и алкален - натриев хидроксид също се намират в реакционните продукти.
Използване на соли на манганова киселина
Реакцията на разлагане на калиев перманганат при нагряване и други редокс процеси, включващи соли на манганова киселина, често се използват в промишлеността. Например окисляването на много органични съединения, освобождаването на газообразен хлор от солна киселина, превръщането на соли на желязо в тривалентна. В селското стопанство разтвор на KMnO4 се използва за предсеитбена обработка на семена и почва, в медицината третират повърхността на рани, дезинфекцират възпалените лигавици на носната кухина,използва се за дезинфекция на предмети за лична хигиена.
В нашата статия ние не само проучихме подробно процеса на разлагане на калиев перманганат, но и разгледахме неговите окислителни свойства и приложения в ежедневието и индустрията.
