Oxidations-reduktionsprocesser ligger til grund for de vigtigste fænomener af levende og livløs natur: forbrænding, nedbrydning af komplekse stoffer, syntese af organiske forbindelser. Kaliumpermanganat, hvis egenskaber vi vil studere i vores artikel, er et af de mest kraftfulde oxidationsmidler, der bruges i laboratorie- og industrielle forhold. Dets oxidationsevne afhænger af atomets oxidationstilstand, som ændres i løbet af reaktionen. Lad os overveje dette på specifikke eksempler på kemiske processer, der forekommer med deltagelse af KMnO-molekyler 4.
Karakteristisk for stoffet
Den forbindelse, vi overvejer (kaliumpermanganat), er et af de mest udbredte stoffer i industrien - manganforbindelser. S alt er repræsenteret af krystaller i form af regelmæssige mørkelilla prismer. Det opløses godt i vand og danner en hindbærfarvet opløsning med fremragende bakteriedræbende egenskaber.egenskaber. Derfor har stoffet fundet bred anvendelse både i medicin og i hverdagen som et bakteriedræbende middel. Som andre forbindelser af heptavalent mangan er s alt i stand til at oxidere mange forbindelser af organisk og uorganisk natur. Nedbrydningen af kaliumpermanganat bruges i kemiske laboratorier for at opnå små mængder ren ilt. Forbindelsen oxiderer sulfitsyre til sulfat. I industrien bruges KMnO4 til at udvinde klorgas fra s altsyre. Det oxiderer også de fleste organiske stoffer og er i stand til at omdanne jernholdige s alte til dets jernholdige forbindelser.
Eksperimenter med kaliumpermanganat
Et stof, der almindeligvis kaldes kaliumpermanganat, nedbrydes ved opvarmning. Reaktionsprodukterne indeholder fri oxygen, mangandioxid og et nyt s alt - K2MnO4. I laboratoriet udføres denne proces for at opnå ren ilt. Den kemiske ligning for nedbrydning af kaliumpermanganat kan repræsenteres som følger:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
Tørstof, som er lilla krystaller i form af regulære prismer, opvarmes til en temperatur på +200 °C. Mangankationen, som er en del af s altet, har en oxidationstilstand på +7. Det falder i reaktionsprodukterne til henholdsvis +6 og +4.
Ethylenoxidation
Gaskulbrinter, der tilhører forskellige klasserorganiske forbindelser har både enkelt- og multiple bindinger mellem kulstofatomer i deres molekyler. Hvordan bestemmer man tilstedeværelsen af pi-bindinger, der ligger til grund for den umættede natur af en organisk forbindelse? Til dette udføres kemiske forsøg ved at føre teststoffet (for eksempel ethen eller acetylen) gennem en lilla opløsning af kaliumpermanganat. Dens misfarvning observeres, da den umættede binding ødelægges. Ethylenmolekylet oxideres og bliver fra et umættet kulbrinte til en divalent mættet alkohol - ethylenglycol. Denne reaktion er kvalitativ for tilstedeværelsen af dobbelt- eller tredobbeltbindinger.
Features af kemiske manifestationer af KMnO4
Hvis oxidationstilstandene for reaktanterne og reaktionsprodukterne ændres, opstår der en oxidations-reduktionsreaktion. Det er baseret på fænomenet bevægelse af elektroner fra et atom til et andet. Som i tilfælde af nedbrydning af kaliumpermanganat og i andre reaktioner udviser stoffet udt alte egenskaber af et oxidationsmiddel. For eksempel dannes der i en forsuret opløsning af natriumsulfit og kaliumpermanganat natrium-, kalium- og mangansulfater samt vand:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
I dette tilfælde er svovlionen et reduktionsmiddel og mangan, som er en del af den komplekse anion MnO4-, udviser egenskaberne af et oxidationsmiddel. Den accepterer fem elektroner, så dens oxidationstilstand går fra +7 til +2.
Indflydelse af miljø påstrømmen af en kemisk reaktion
Afhængigt af koncentrationen af hydrogenioner eller hydroxylgrupper skelnes der mellem sur, basisk eller neutral karakter af opløsningen, hvori redoxreaktionen finder sted. For eksempel, med et overskydende indhold af hydrogenkationer, sænker en manganion med en oxidationstilstand på +7 i kaliumpermanganat det til +2. I et alkalisk miljø, ved en høj koncentration af hydroxylgrupper, oxideres natriumsulfit, der interagerer med kaliumpermanganat, til sulfat. En manganion med en oxidationstilstand på +7 går ind i en kation med en ladning på +6, som er i sammensætningen af K2MnO4, hvis opløsning har en grøn farve. I et neutr alt miljø reagerer natriumsulfit og kaliumpermanganat med hinanden, og mangandioxid udfældes. Mangankationens oxidationstilstand falder fra +7 til +4. Natriumsulfat og alkali - natriumhydroxid findes også i reaktionsprodukterne.
Brug af s alte af mangansyre
Reaktionen af nedbrydning af kaliumpermanganat ved opvarmning og andre redoxprocesser, der involverer s alte af mangansyre, bruges ofte i industrien. For eksempel oxidation af mange organiske forbindelser, frigivelse af gasformigt klor fra s altsyre, omdannelse af jernholdige s alte til trivalente. I landbruget bruges en opløsning af KMnO4 til behandling af frø og jord før såning, inden for medicin behandler de såroverfladen, desinficerer betændte slimhinder i næsehulen,bruges til at desinficere personlige hygiejneartikler.
I vores artikel studerede vi ikke kun i detaljer processen med nedbrydning af kaliumpermanganat, men overvejede også dets oxiderende egenskaber og anvendelser i hverdagen og industrien.
