Oksidacijsko-redukcijski procesi so osnova najpomembnejših pojavov žive in nežive narave: izgorevanje, razgradnja kompleksnih snovi, sinteza organskih spojin. Kalijev permanganat, katerega lastnosti bomo preučili v našem članku, je eden najmočnejših oksidantov, ki se uporabljajo v laboratorijskih in industrijskih pogojih. Njegova oksidacijska sposobnost je odvisna od oksidacijskega stanja atoma, ki se med reakcijo spreminja. Razmislimo o tem na posebnih primerih kemičnih procesov, ki potekajo s sodelovanjem molekul KMnO 4.
Značilnosti snovi
Spojina, o kateri razmišljamo (kalijev permanganat) je ena izmed najbolj razširjenih snovi v industriji - manganove spojine. Sol je predstavljena s kristali v obliki pravilnih temno vijoličnih prizm. Dobro se raztopi v vodi in tvori raztopino barve maline z odličnimi baktericidnimi lastnostmi.značilnosti. Zato je snov našla široko uporabo tako v medicini kot v vsakdanjem življenju kot baktericidno sredstvo. Tako kot druge spojine sedemvalentnega mangana je tudi sol sposobna oksidirati številne spojine organske in anorganske narave. Razgradnja kalijevega permanganata se uporablja v kemičnih laboratorijih za pridobivanje majhnih količin čistega kisika. Spojina oksidira sulfitno kislino v sulfat. V industriji se KMnO4 uporablja za pridobivanje plinastega klora iz klorovodikove kisline. Prav tako oksidira večino organskih snovi in je sposoben pretvoriti železove soli v železove spojine.
Poskusi s kalijevim permanganatom
Snov, ki se običajno imenuje kalijev permanganat, se pri segrevanju razgradi. Reakcijski produkti vsebujejo prosti kisik, manganov dioksid in novo sol - K2MnO4. V laboratoriju se ta postopek izvaja za pridobitev čistega kisika. Kemično enačbo za razgradnjo kalijevega permanganata lahko predstavimo na naslednji način:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
Suho snov, ki so vijolični kristali v obliki pravilnih prizm, segrejemo na temperaturo +200 °C. Manganov kation, ki je del soli, ima oksidacijsko stanje +7. Zmanjša se v reakcijskih produktih na +6 oziroma +4.
Oksidacija etilena
Plinski ogljikovodiki, ki spadajo v različne razredeorganske spojine imajo tako enojne kot večkratne vezi med ogljikovimi atomi v svojih molekulah. Kako ugotoviti prisotnost pi vezi, ki so podlaga za nenasičeno naravo organske spojine? Za to se izvedejo kemični poskusi s prehajanjem preskusne snovi (na primer eten ali acetilen) skozi vijolično raztopino kalijevega permanganata. Opazimo njegovo obarvanje, saj se nenasičena vez uniči. Molekula etilena se oksidira in se iz nenasičenega ogljikovodika spremeni v dvohidrični nasičen alkohol - etilen glikol. Ta reakcija je kakovostna glede na prisotnost dvojnih ali trojnih vezi.
Značilnosti kemičnih manifestacij KMnO4
Če se oksidacijska stanja reaktantov in reakcijskih produktov spremenijo, pride do oksidacijsko-redukcijske reakcije. Temelji na pojavu premikanja elektronov iz enega atoma v drugega. Tako kot v primeru razgradnje kalijevega permanganata in pri drugih reakcijah ima snov izrazite lastnosti oksidacijskega sredstva. Na primer, v nakisani raztopini natrijevega sulfita in kalijevega permanganata nastanejo natrijev, kalijev in manganov sulfat ter voda:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
V tem primeru je žveplov ion redukcijsko sredstvo in mangan, ki je del kompleksnega aniona MnO4-, kaže lastnosti oksidacijskega sredstva. Sprejema pet elektronov, tako da je njegovo oksidacijsko stanje od +7 do +2.
Vpliv okolja natok kemične reakcije
Odvisno od koncentracije vodikovih ionov ali hidroksilnih skupin ločimo kislo, alkalno ali nevtralno naravo raztopine, v kateri poteka redoks reakcija. Na primer, pri presežni vsebnosti vodikovih kationov jo manganov ion z oksidacijskim stanjem +7 v kalijevem permanganatu zniža na +2. V alkalnem okolju se pri visoki koncentraciji hidroksilnih skupin natrijev sulfit, ki sodeluje s kalijevim permanganatom, oksidira v sulfat. Manganov ion z oksidacijskim stanjem +7 preide v kation z nabojem +6, ki je v sestavi K2MnO4, katerega raztopina ima zeleno barvo. V nevtralnem okolju natrijev sulfit in kalijev permanganat reagirata drug z drugim in manganov dioksid se obori. Oksidacijsko stanje manganovega kationa se zmanjša s +7 na +4. V reakcijskih produktih najdemo tudi natrijev sulfat in alkalijo - natrijev hidroksid.
Uporaba soli manganove kisline
Reakcija razgradnje kalijevega permanganata pri segrevanju in drugi redoks procesi, ki vključujejo soli manganove kisline, se pogosto uporabljajo v industriji. Na primer, oksidacija številnih organskih spojin, sproščanje plinastega klora iz klorovodikove kisline, pretvorba železovih soli v trivalentne. V kmetijstvu se raztopina KMnO4 uporablja za predsetveno obdelavo semen in zemlje, v medicini zdravijo površino ran, razkužujejo vnete sluznice nosne votline,uporablja se za razkuževanje osebnih higienskih predmetov.
V našem članku nismo samo podrobno preučili procesa razgradnje kalijevega permanganata, ampak smo upoštevali tudi njegove oksidativne lastnosti in uporabo v vsakdanjem življenju in industriji.
