Oxidatie-reductieprocessen liggen ten grondslag aan de belangrijkste verschijnselen van de levende en levenloze natuur: verbranding, ontleding van complexe stoffen, synthese van organische verbindingen. Kaliumpermanganaat, waarvan we de eigenschappen in ons artikel zullen bestuderen, is een van de krachtigste oxidatiemiddelen die in laboratorium- en industriële omstandigheden worden gebruikt. Het oxiderende vermogen hangt af van de oxidatietoestand van het atoom, die tijdens de reactie verandert. Laten we dit bekijken aan de hand van specifieke voorbeelden van chemische processen die plaatsvinden met de deelname van KMnO-moleculen 4.
Kenmerk van de stof
De verbinding die we overwegen (kaliumpermanganaat) is een van de meest gebruikte stoffen in de industrie: mangaanverbindingen. Zout wordt weergegeven door kristallen in de vorm van regelmatige donkerpaarse prisma's. Het lost goed op in water en vormt een frambooskleurige oplossing met uitstekende bacteriedodende eigenschappen.eigenschappen. Daarom heeft de stof een brede toepassing gevonden, zowel in de geneeskunde als in het dagelijks leven als een bacteriedodend middel. Net als andere verbindingen van zevenwaardig mangaan is zout in staat om vele verbindingen van organische en anorganische aard te oxideren. De ontleding van kaliumpermanganaat wordt in chemische laboratoria gebruikt om kleine hoeveelheden zuivere zuurstof te verkrijgen. De verbinding oxideert sulfietzuur tot sulfaat. In de industrie wordt KMnO4 gebruikt om chloorgas uit zoutzuur te extraheren. Het oxideert ook de meeste organische stoffen en is in staat ijzerzouten om te zetten in zijn ijzerverbindingen.
Experimenten met kaliumpermanganaat
Een stof die gewoonlijk kaliumpermanganaat wordt genoemd, ontleedt bij verhitting. De reactieproducten bevatten vrije zuurstof, mangaandioxide en een nieuw zout - K2MnO4. In het laboratorium wordt dit proces uitgevoerd om zuivere zuurstof te verkrijgen. De chemische vergelijking voor de ontleding van kaliumpermanganaat kan als volgt worden weergegeven:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
Droge stof, paarse kristallen in de vorm van regelmatige prisma's, wordt verwarmd tot een temperatuur van +200 °C. Het mangaankation, dat deel uitmaakt van het zout, heeft een oxidatietoestand van +7. Het neemt af in de reactieproducten tot respectievelijk +6 en +4.
Ethyleenoxidatie
Gaskoolwaterstoffen die tot verschillende klassen behorenorganische verbindingen hebben zowel enkelvoudige als meervoudige bindingen tussen koolstofatomen in hun moleculen. Hoe de aanwezigheid van pi-bindingen bepalen die ten grondslag liggen aan de onverzadigde aard van een organische verbinding? Hiervoor worden chemische experimenten uitgevoerd door de teststof (bijvoorbeeld etheen of acetyleen) door een paarse oplossing van kaliumpermanganaat te leiden. De verkleuring ervan wordt waargenomen, omdat de onverzadigde binding wordt vernietigd. Het ethyleenmolecuul wordt geoxideerd en verandert van een onverzadigde koolwaterstof in een tweewaardige verzadigde alcohol - ethyleenglycol. Deze reactie is kwalitatief voor de aanwezigheid van dubbele of driedubbele bindingen.
Kenmerken van chemische manifestaties van KMnO4
Als de oxidatietoestanden van de reactanten en reactieproducten veranderen, vindt er een oxidatie-reductiereactie plaats. Het is gebaseerd op het fenomeen van beweging van elektronen van het ene atoom naar het andere. Zoals in het geval van de ontleding van kaliumpermanganaat en bij andere reacties, vertoont de stof uitgesproken eigenschappen van een oxidatiemiddel. In een aangezuurde oplossing van natriumsulfiet en kaliumpermanganaat worden bijvoorbeeld natrium-, kalium- en mangaansulfaten gevormd, evenals water:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
In dit geval is het zwavelion een reductiemiddel, en mangaan, dat deel uitmaakt van het complexe anion MnO4-, vertoont de eigenschappen van een oxidatiemiddel. Het accepteert vijf elektronen, dus de oxidatietoestand gaat van +7 naar +2.
Invloed van omgeving opde stroom van een chemische reactie
Afhankelijk van de concentratie van waterstofionen of hydroxylgroepen, wordt onderscheid gemaakt tussen zure, alkalische of neutrale aard van de oplossing waarin de redoxreactie plaatsvindt. Bijvoorbeeld, met een overmaat aan waterstofkationen, verlaagt een mangaanion met een oxidatietoestand van +7 in kaliumpermanganaat dit tot +2. In een alkalische omgeving, bij een hoge concentratie van hydroxylgroepen, wordt natriumsulfiet, in wisselwerking met kaliumpermanganaat, geoxideerd tot sulfaat. Een mangaanion met een oxidatietoestand van +7 gaat in een kation met een lading van +6, dat in de samenstelling is van K2MnO4, waarvan de oplossing een groene kleur heeft. In een neutrale omgeving reageren natriumsulfiet en kaliumpermanganaat met elkaar en slaat mangaandioxide neer. De oxidatietoestand van het mangaankation neemt af van +7 naar +4. Natriumsulfaat en alkali-natriumhydroxide worden ook gevonden in de reactieproducten.
Gebruik van zouten van mangaanzuur
De ontledingsreactie van kaliumpermanganaat bij verhitting en andere redoxprocessen waarbij zouten van mangaanzuur betrokken zijn, worden vaak in de industrie gebruikt. Bijvoorbeeld de oxidatie van veel organische verbindingen, het vrijkomen van gasvormig chloor uit zoutzuur, de omzetting van ijzerzouten in driewaardig. In de landbouw wordt een oplossing van KMnO4 gebruikt voor het voorzaaien van zaden en grond, in de geneeskunde behandelen ze het oppervlak van wonden, desinfecteren ze ontstoken slijmvliezen van de neusholte,gebruikt om artikelen voor persoonlijke hygiëne te desinfecteren.
In ons artikel hebben we niet alleen in detail het ontledingsproces van kaliumpermanganaat bestudeerd, maar ook de oxiderende eigenschappen en toepassingen ervan in het dagelijks leven en de industrie overwogen.
