Oxidačno-redukčné procesy sú základom najdôležitejších javov živej a neživej prírody: spaľovanie, rozklad zložitých látok, syntéza organických zlúčenín. Manganistan draselný, ktorého vlastnosti budeme študovať v našom článku, je jedným z najsilnejších oxidačných činidiel používaných v laboratórnych a priemyselných podmienkach. Jeho oxidačná schopnosť závisí od oxidačného stavu atómu, ktorý sa v priebehu reakcie mení. Uvažujme o tom na konkrétnych príkladoch chemických procesov vyskytujúcich sa za účasti molekúl KMnO 4.
Charakteristika látky
Zlúčenina, o ktorej uvažujeme (manganistan draselný), je jednou z najpoužívanejších látok v priemysle – zlúčeniny mangánu. Soľ je reprezentovaná kryštálmi vo forme pravidelných tmavofialových hranolov. Dobre sa rozpúšťa vo vode a vytvára roztok malinovej farby s výbornými baktericídnymi vlastnosťami.charakteristiky. Látka preto našla široké uplatnenie ako v medicíne, tak aj v každodennom živote ako baktericídne činidlo. Podobne ako iné zlúčeniny sedemmocného mangánu je soľ schopná oxidovať mnohé zlúčeniny organickej a anorganickej povahy. Rozklad manganistanu draselného sa využíva v chemických laboratóriách na získanie malých objemov čistého kyslíka. Zlúčenina oxiduje siričitanovú kyselinu na síran. V priemysle sa KMnO4 používa na extrakciu plynného chlóru z kyseliny chlorovodíkovej. Tiež oxiduje väčšinu organických látok a je schopný premieňať železnaté soli na svoje železité zlúčeniny.
Experimenty s manganistanom draselným
Látka bežne nazývaná manganistan draselný sa pri zahrievaní rozkladá. Produkty reakcie obsahujú voľný kyslík, oxid manganičitý a novú soľ - K2MnO4. V laboratóriu sa tento proces vykonáva na získanie čistého kyslíka. Chemickú rovnicu pre rozklad manganistanu draselného možno znázorniť takto:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
Sušina, ktorou sú fialové kryštály vo forme pravidelných hranolov, sa zahreje na teplotu +200 °C. Katión mangánu, ktorý je súčasťou soli, má oxidačný stav +7. V reakčných produktoch klesá na +6 a +4.
oxidácia etylénu
Plynové uhľovodíky patriace do rôznych triedorganické zlúčeniny majú vo svojich molekulách jednoduché aj viacnásobné väzby medzi atómami uhlíka. Ako určiť prítomnosť pí väzieb, ktoré sú základom nenasýtenej povahy organickej zlúčeniny? Na tento účel sa uskutočňujú chemické experimenty prechodom testovanej látky (napríklad eténu alebo acetylénu) cez purpurový roztok manganistanu draselného. Pozoruje sa jeho zmena farby, pretože nenasýtená väzba je zničená. Molekula etylénu sa oxiduje a mení sa z nenasýteného uhľovodíka na dvojsýtny nasýtený alkohol - etylénglykol. Táto reakcia je kvalitatívna pre prítomnosť dvojitých alebo trojitých väzieb.
Vlastnosti chemických prejavov KMnO4
Ak sa zmenia oxidačné stavy reaktantov a reakčných produktov, dôjde k oxidačno-redukčnej reakcii. Je založená na fenoméne pohybu elektrónov z jedného atómu na druhý. Rovnako ako v prípade rozkladu manganistanu draselného a pri iných reakciách látka vykazuje výrazné vlastnosti oxidačného činidla. Napríklad v okyslenom roztoku siričitanu sodného a manganistanu draselného sa tvoria síran sodný, draselný a mangán, ako aj voda:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
V tomto prípade je sírový ión redukčným činidlom a mangán, ktorý je súčasťou komplexného aniónu MnO4-, vykazuje vlastnosti oxidačného činidla. Prijíma päť elektrónov, takže jeho oxidačný stav sa pohybuje od +7 do +2.
Vplyv prostredia natok chemickej reakcie
V závislosti od koncentrácie vodíkových iónov alebo hydroxylových skupín sa rozlišuje kyslý, zásaditý alebo neutrálny charakter roztoku, v ktorom prebieha redoxná reakcia. Napríklad pri nadmernom obsahu katiónov vodíka ho ión mangánu s oxidačným stavom +7 v manganistane draselnom zníži na +2. V alkalickom prostredí, pri vysokej koncentrácii hydroxylových skupín, sa siričitan sodný, interagujúci s manganistanom draselným, oxiduje na síran. Ión mangánu s oxidačným stavom +7 prechádza na katión s nábojom +6, ktorý je v zložení K2MnO4, ktorého roztok má zelenú farbu. V neutrálnom prostredí spolu reagujú siričitan sodný a manganistan draselný a vyzráža sa oxid manganičitý. Oxidačný stav katiónu mangánu klesá z +7 na +4. V reakčných produktoch sa tiež nachádza síran sodný a zásada - hydroxid sodný.
Použitie solí kyseliny mangánovej
Reakcia rozkladu manganistanu draselného pri zahrievaní a iné redoxné procesy zahŕňajúce soli kyseliny mangánovej sa často používajú v priemysle. Napríklad oxidácia mnohých organických zlúčenín, uvoľňovanie plynného chlóru z kyseliny chlorovodíkovej, premena železnatých solí na trojmocné. V poľnohospodárstve sa roztok KMnO4 používa na predsejbové ošetrenie semien a pôdy, v medicíne ošetrujú povrch rán, dezinfikujú zapálené sliznice nosovej dutiny,používa sa na dezinfekciu predmetov osobnej hygieny.
V našom článku sme nielen podrobne študovali proces rozkladu manganistanu draselného, ale zvážili sme aj jeho oxidačné vlastnosti a využitie v každodennom živote a priemysle.
