Kalio permanganatas (KMnO4): savybės, panaudojimas ir pavojai
Kalio permanganatas (KMnO4): sužinokite apie chemines savybes, praktinį panaudojimą ir saugos pavojus — patikima informacija namams, laboratorijai ir pramonei.
Kalio permanganatas yra neorganinis cheminis junginys, kurio cheminė formulė yra KMnO4. Jį sudaro kalio ir permanganato jonai, kuriuose manganas yra +7 oksidacijos būsenos. Kalio permanganatas (kartais vadinamas Kondy kristalais) yra tvirtas, tamsiai violetinis arba beveik juodas blizgantis kristalas, gerai tirpstantis vandenyje ir sudarantis violetinius tirpalus. Tai stiprus oksidatorius, ypač rūgščioje terpėje.
Fizikinės ir cheminės savybės
- Spalva: tamsiai violetiniai arba beveik juodi blizgantys kristalai; vandeninis tirpalas — violetinis.
- Cheminė sudėtis: kalio (K+) ir permanganato (MnO4−) jonai.
- Stiprų oksidacinį aktyvumą lemia manganas aukštoje oksidacijos būsenoje (+7).
- Tirpumas: gerai tirpsta vandenyje; tirpimo metu tirpalas įgauna intensyvų violetinį atspalvį.
- Fizinės savybės: kietas, kristalinis junginys; be stipraus kvapo. Cheminis stabilumas priklauso nuo terpės — aukštesnėje temperatūroje ir esant redukcinėms medžiagoms skyla.
Gamyba ir cheminės reakcijos
Industriškai kalio permanganatas gaminamas oksiduojant mangano chemines formas (pvz., mangano dioksidą) ir konvertuojant į permanganato joną, dažnai naudojant šarminę terpę bei oksidatorius arba elektrolizę. KMnO4 reaguoja su dauguma redukuojančių medžiagų — organiniais junginiais, vandenilio sulfidu, nitritais ir kt. Reakcijų metu permanganatas yra redukuojamas iki žemesnės oksidacijos būsenos (pvz., MnO2 ar Mn2+), o tirpalas dekoloruojasi.
Panaudojimas
- Laboratorinė chemija: naudojamas kaip oksiduojantis reagentas bei titravimo metoduose (permanganometrija) analizuojant redukuojančias medžiagas.
- Organinė sintezė: oksidacijos žingsniai, kuriuose reikalingas stiprus oksidatorius.
- Vandens ir nuotekų valymas: bakterijų kontrolė, organinių medžiagų oksidacija ir geležies/mangano pašalinimo procedūros (taikoma prižiūrint specialistams).
- Medicina ir higiena (istoriniai ir riboti naudojimo atvejai): labai praskiestos KMnO4 tirpalai kartais buvo naudojami kaip antiseptikas ar odos plovimui; ši praktika turi būti atliekama tik pagal medicinos specialistų nurodymus.
- Akvakultūra ir žuvininkystė: naudojamas tam tikroms parazitų/ar ligų kontrolės procedūroms, tik griežtai kontroliuojant koncentracijas.
- Tekstilė ir popieriaus pramonė: naudojamas balinimo ir spalvinimo procesuose.
- Analitinė ir teisinė chemija: dėmių atpažinimas, tam tikros organinės medžiagos oksidacija.
Pavojai ir sauga
- Stiprus oksidatorius: KMnO4 gali stipriai reaguoti su organiniais medžiagų, sukelti užsidegimus ar sprogimus, jei sąveikauja su nedegiais redukuojančiais junginiais. Laikyti atokiau nuo degių ir organinių medžiagų.
- Korasivumas ir dirginimas: kontaktas su oda ir akimis gali sukelti dirginimą, chemines nudegimas arba dėmes (violetinės dėmės ant odos, plaukų ar drabužių, kurios gali būti sunkiai pašalinamos).
- Toksiškumas: įsisavinus per burną gali sukelti rimtą sisteminį poveikį — virškinimo trakto nudegimus, apsinuodijimą, o sunkiais atvejais ir vidaus organų pažeidimus. Įkvėpus dulkes gali dirginti kvėpavimo takus.
- Aplinkos pavojai: toksiškas vandens organizmams; neturi būti leidžiama patekti į nuotekas ar vandens telkinius be tinkamos neutralizacijos.
Pirmoji pagalba
- Odos kontaktas: nedelsiant nuplauti dideliu kiekiu vandens; jei atsiranda nudegimas ar stiprus dirginimas — kreiptis į gydytoją. Permanganato dėmes ant odos gali būti sunkiai pašalinamos; venkite trynimo, nes tai gali gilinti pažeidimą.
- Akys: plauti tekančiu vandeniu bent 15 minučių ir kuo greičiau kreiptis į akių gydytoją.
- Įkvėpimas: išvesti į gryną orą, palaikyti kvėpavimą; jei pasireiškia kvėpavimo sutrikimai — skubiai kreiptis į gydytoją.
- Suvalgymas: nedelsiant kreiptis į skubiąją pagalbą; nevartoti vandenilio peroraliai be medicininės konsultacijos ir nevadinti vėmimo, jei to nerekomenduoja medikai.
Laikymas ir utilizavimas
- Laikyti gerai uždarytose originaliose talpose, vėsioje, sausoje vietoje, atokiau nuo organinių medžiagų, rūgščių ir degių medžiagų.
- Naudoti apsaugines priemones: pirštines, apsauginius akinius ir tinkamą darbo drabužį; dirbti gerai vėdinamoje patalpoje.
- Atliekų tvarkymas: mažas kiekius ar tirpalus pristatyti į pavojingų atliekų surinkimo punktus arba perduoti įmonėms, turinčioms teisę juos tvarkyti; neveikti netinkamai ir neskalauti į kanalizaciją. Vadovautis vietos įstatymais ir aplinkos apsaugos reikalavimais.
Praktiniai patarimai ir pastabos
- Vengti kontakto su drabužiais ir baldais — KMnO4 dažnai palieka tamsias, sunkiai išsiplaunančias dėmes.
- Jei reikia pašalinti permanganato dėmes nuo paviršių ar odos, kreipkitės į specialistus arba naudokite priemones, kurias rekomenduoja profesionalai (nerekomenduojama eksperimentuoti namų sąlygomis).
- Visada laikytis etikete nurodytų saugos rekomendacijų ir užtikrinti, kad prie medžiagos neturėtų prieigos neįgudę asmenys ar vaikai.
Pastaba: informacija pateikta bendro pobūdžio švietimo tikslais. Jeigu planuojate naudoti kalio permanganatą medicininiais, pramoniniais arba laboratoriniais tikslais — pasikonsultuokite su kvalifikuotais specialistais ir laikykitės vietinių teisės aktų bei saugos nuostatų.
Istorija
1659 m. vokiečių chemikas Johannas Rudolfas Glauberis išlydė mineralo pirolusito ir kalio karbonato mišinį, kad gautų medžiagą, kurią ištirpinus vandenyje susidarė žalias tirpalas (kalio manganatas). Jis pamažu pakeitė spalvą į violetinę (kalio permanganatas) ir galiausiai į raudoną. Šioje ataskaitoje pirmą kartą aprašyta kalio permanganato gamyba.
Praėjus kiek mažiau nei 200 metų londonietis Henris Bollmanas Kondis (Henry Bollmann Condy) buvo chemikas. Jis domėjosi dezinfekavimo priemonėmis ir gamino kai kuriuos dalykus, pavyzdžiui, ozonuotą vandenį. Jis nustatė, kad išlydžius pirolusitą su natrio hidroksidu ir ištirpinus jį vandenyje, susidarė tirpalas, kuris pasižymėjo geromis dezinfekuojančiomis savybėmis. Šį tirpalą jis užpatentavo ir pardavinėjo kaip Condy's Fluid. Problema buvo ta, kad tirpalas nebuvo labai stabilus. Tai buvo išspręsta naudojant ne natrio hidroksidą, o kalio hidroksidą. Taip buvo gauta stabilesnė medžiaga. Ją taip pat buvo galima išdžiovinti iki tokių pat gerų kalio permanganato miltelių. Šie milteliai buvo pavadinti Kondžio kristalais arba Kondžio milteliais. Kalio permanganatą buvo lengva pagaminti, todėl Condy stengėsi, kad kiti žmonės jo negamintų ir nepardavinėtų.
Ankstyvieji fotografai jį naudojo blykstės milteliams.
Naudoja
Cheminės priemonės
Kalio permanganatas naudojamas kaip oksidatorius.[3] Jis taip pat naudojamas dezinfekavimo priemonėse ir dezodorantuose. Iš jo galima gaminti daug įvairių cheminių medžiagų. Nuotekų valymui jis naudojamas siekiant atsikratyti vandenilio sulfido - smirdančių nuodingų dujų. Analitinėje chemijoje kartais naudojama tiksli KMnO koncentracija4 , kad būtų galima nustatyti, kiek tam tikro reduktoriaus yra titruojant. Taip pat jis naudojamas kaip reagentas medienos celiuliozės gamybai. Sumaišius kalio permanganatą ir formaldehidą gaunamos silpnos ašarinės dujos.
Kaip oksidantas organinėje sintezėje
Praskiesti KMnO tirpalai 4alkenus paverčia dioliais (glikolais). Ši reakcija taip pat naudojama kaip kokybinis dvigubų ar trigubų ryšių molekulėje buvimo testas, nes dėl šios reakcijos permanganato tirpalas tampa bespalvis. Kartais ji vadinama Baejerio reagentu.
Koncentruoti tirpalai oksiduoja aromatinio žiedo metilo grupę, pvz., tolueno, iki benzenkarboksirūgšties.
KMnO4 oksiduoja pseudoefedrino hidrochloridą ir gamina metkatinoną, Jungtinėse Amerikos Valstijose įtrauktą į I sąrašą. Todėl DEA apribojo jo naudojimą ir pardavimą, priskirdama jį I sąrašo kontroliuojamam prekursoriui. Pagal Jungtinių Tautų konvenciją prieš neteisėtą narkotinių ir psichotropinių medžiagų apyvartą kalio permanganatas yra įtrauktas į I sąrašo prekursorių sąrašą.
Rūgštys ir kalio permanganatas
Koncentruota sieros rūgštis reaguoja su kalio permanganatu ir susidaro mangano(VII) oksidas, kuris gali būti sprogus. [4][5][6]. Dėl šios reakcijos taip pat susidaro ozonas. Ozonas gali uždegti alkoholyje išmirkytą popierių. Ši reakcija yra labai pavojinga.
6 KMnO4 + 9 H2 SO4 → 6 MnSO4 + 3 K2 SO4 + 9 H2 O + 5 O3
Iš koncentruoto HCl susidaro chloras.
2 KMnO4 + 16 HCl → 2 MnCl2 + 2 KCl + 8 H2 O + 5 Cl2
Mn turintys redokso reakcijų produktai priklauso nuo pH. Rūgštūs permanganato tirpalai redukuojami iki silpnai rausvo Mn2+ jono, kaip ir mangano(II) chloridas. Neutraliame tirpale permanganatas redukuojamas iki rudo mangano(IV) oksido, kuriame Mn yra +4 oksidacijos būsenos. Mangano(IV) oksidas - tai medžiaga, kuri nudažo odą, kai ant jos užtepamas kalio permanganatas. Kalio permanganatas baziniame tirpale savaime redukuojasi iki žalios spalvos kalio manganato, kuriame manganas yra +6 oksidacijos būsenos.
Biomedicininiai naudojimo būdai
- Praskiestais tirpalais gydomos opos (0,25 %), dezinfekuojamos rankos (apie 1 %) ir gydomas lengvas rankų ar kojų pomfoliacinis dermatitas arba grybelinės infekcijos.
- Skiedžiamas parūgštinto kalio permanganato tirpalas naudojamas histologijoje melaninui, kuris užgožia audinių detales, balinti.
- Kalio permanganatas gali būti naudojamas amiloidui AA atskirti nuo kitų amiloido rūšių, patologiškai nusėdusių kūno audiniuose. Inkubavus fiksuotą audinį kalio permanganatu, AA amiloidinis AA nesidažo kongo raudonuoju, o kitų tipų amiloidai nesidažo.[7][8]
Įvairūs naudojimo būdai
- KMnO4 tirpalai buvo naudojami kartu su 80 % vandenilio peroksidu raketai paleisti. Šis panaudojimas buvo pavadintas "Z-Stoff". Šis raketinis kuras vis dar naudojamas torpedose.
- Praskiestu (10 mg/l) kalio permanganato tirpalu galima išnaikinti sraiges iš augalų prieš dedant juos į gėlavandenį akvariumą.
- Aukštos kokybės kalio permanganato galima rasti baseinų reikmenų parduotuvėse; kaimo vietovėse jis naudojamas geležies ir vandenilio sulfido (supuvusių kiaušinių kvapo) šalinimui iš šulinių vandens.
- KMnO4 dažnai įtraukiamas į išgyvenimo rinkinius kartu su glicerinu arba gliukozės tabletėmis, skirtomis ugniai kurti. Gliukozės tabletę galima sumalti, sumaišyti su kalio permanganatu ir, patrynus, ji degs. Ją taip pat galima sumaišyti su transporto priemonės antifrizu ir taip sukurti ugnį. Tai daryti gali būti pavojinga, todėl tai reikia daryti atsargiai - į antifrizą pamerkti šiek tiek popieriaus ir į jį įpilti nedidelį kiekį kalio permanganato. Jis taip pat gali sterilizuoti vandenį ir žaizdas, todėl yra naudingas išgyvenimo rinkinyje.
- KMnO4 naudojamas kai kurioms parazitinėms žuvų ligoms gydyti, geriamajam vandeniui valyti, taip pat kaip priešnuodis apsinuodijus fosforu. Afrikoje jis buvo naudojamas kaip daržovių, pavyzdžiui, salotų, dezinfekavimo priemonė.
Ištirpintas kalio permanganatas
Pavojai
Kietasis kalio permanganatas yra stiprus oksidatorius, todėl paprastai jis turi būti laikomas atskirai nuo reduktorių. Kai kurioms reakcijoms reikia šiek tiek vandens. Pavyzdžiui, miltelių pavidalo kalio permanganatas ir cukraus milteliai užsidegs (bet nesprogs) praėjus kelioms sekundėms po to, kai bus įpiltas lašas vandens. Praskiesti KMnO tirpalai4 nėra pavojingi. KMnO4 susidaro pavojingi produktai, kai maišomas su koncentruotomis rūgštimis.
Kalio permanganatas nudažo odą ir drabužius, todėl su juo reikia elgtis atsargiai. Drabužių dėmes galima nuplauti acto rūgštimi. Odos dėmės išnyksta per 48 valandas.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra kalio permanganatas?
A: Kalio permanganatas yra neorganinis cheminis junginys.
K: Kokia yra kalio permanganato cheminė formulė?
A: Kalio permanganato cheminė formulė yra KMnO4.
K: Kokių jonų turi kalio permanganatas?
A: Kalio permanganato sudėtyje yra kalio ir permanganato jonų.
K: Kokia yra mangano oksidacijos būsena kalio permanganate?
A: Kalio permanganato mangano oksidacijos būsena yra +7.
K: Kaip dar vadinasi kalio permanganatas?
A: Kiti kalio permanganato pavadinimai yra kalio permanganatas ir Condy kristalai.
K: Kokia yra kalio permanganato, kaip oksidatoriaus, savybė?
Atsakymas: Kalio permanganatas yra stiprus oksidatorius, t. y. jis linkęs atimti elektronus iš kitų cheminių medžiagų.
K: Kas atsitinka, kai kalio permanganatas išgarinamas?
A: Išgarinus kalio permanganatą, susidaro violetiniai juodi blizgantys kristalai.
Ieškoti