Οι διεργασίες οξείδωσης-αναγωγής αποτελούν τη βάση των πιο σημαντικών φαινομένων έμψυχου και άψυχου χαρακτήρα: καύση, αποσύνθεση σύνθετων ουσιών, σύνθεση οργανικών ενώσεων. Το υπερμαγγανικό κάλιο, τις ιδιότητες του οποίου θα μελετήσουμε στο άρθρο μας, είναι ένας από τους πιο ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες που χρησιμοποιούνται σε εργαστηριακές και βιομηχανικές συνθήκες. Η οξειδωτική του ικανότητα εξαρτάται από την κατάσταση οξείδωσης του ατόμου, η οποία αλλάζει κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Ας το εξετάσουμε σε συγκεκριμένα παραδείγματα χημικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα με τη συμμετοχή μορίων KMnO 4.
Χαρακτηριστικό της ουσίας
Η ένωση που εξετάζουμε (υπερμαγγανικό κάλιο) είναι μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες ουσίες στη βιομηχανία - ενώσεις μαγγανίου. Το αλάτι αντιπροσωπεύεται από κρυστάλλους με τη μορφή κανονικών σκούρων μοβ πρισμάτων. Διαλύεται καλά στο νερό και σχηματίζει ένα διάλυμα χρώματος βατόμουρου με εξαιρετικές βακτηριοκτόνες ιδιότητες. Χαρακτηριστικά. Ως εκ τούτου, η ουσία έχει βρει ευρεία εφαρμογή τόσο στην ιατρική όσο και στην καθημερινή ζωή ως βακτηριοκτόνος παράγοντας. Όπως και άλλες ενώσεις του επτασθενούς μαγγανίου, το αλάτι είναι ικανό να οξειδώσει πολλές ενώσεις οργανικής και ανόργανης φύσης. Η αποσύνθεση του υπερμαγγανικού καλίου χρησιμοποιείται σε χημικά εργαστήρια για τη λήψη μικρών όγκων καθαρού οξυγόνου. Η ένωση οξειδώνει το θειικό οξύ σε θειικό. Στη βιομηχανία, το KMnO4 χρησιμοποιείται για την εξαγωγή αερίου χλωρίου από υδροχλωρικό οξύ. Επίσης οξειδώνει τις περισσότερες οργανικές ουσίες και είναι ικανό να μετατρέπει τα άλατα σιδήρου στις ενώσεις του σιδήρου.
Πειράματα με υπερμαγγανικό κάλιο
Μια ουσία που συνήθως ονομάζεται υπερμαγγανικό κάλιο αποσυντίθεται όταν θερμαίνεται. Τα προϊόντα της αντίδρασης περιέχουν ελεύθερο οξυγόνο, διοξείδιο του μαγγανίου και ένα νέο άλας - K2MnO4. Στο εργαστήριο, αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται για τη λήψη καθαρού οξυγόνου. Η χημική εξίσωση για την αποσύνθεση του υπερμαγγανικού καλίου μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
Η ξηρή ύλη, που είναι μωβ κρύσταλλοι με τη μορφή κανονικών πρισμάτων, θερμαίνεται σε θερμοκρασία +200 °C. Το κατιόν του μαγγανίου, που είναι μέρος του άλατος, έχει κατάσταση οξείδωσης +7. Μειώνεται στα προϊόντα αντίδρασης σε +6 και +4, αντίστοιχα.
Οξείδωση αιθυλενίου
Αέριοι υδρογονάνθρακες που ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίεςΟι οργανικές ενώσεις έχουν τόσο απλούς όσο και πολλαπλούς δεσμούς μεταξύ ατόμων άνθρακα στα μόριά τους. Πώς να προσδιορίσετε την παρουσία δεσμών pi που κρύβονται πίσω από την ακόρεστη φύση μιας οργανικής ένωσης; Για αυτό, πραγματοποιούνται χημικά πειράματα περνώντας τη δοκιμαστική ουσία (για παράδειγμα, αιθένιο ή ακετυλένιο) μέσω ενός μωβ διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου. Παρατηρείται αποχρωματισμός του, αφού ο ακόρεστος δεσμός καταστρέφεται. Το μόριο αιθυλενίου οξειδώνεται και μετατρέπεται από ακόρεστο υδρογονάνθρακα σε διυδρική κορεσμένη αλκοόλη - αιθυλενογλυκόλη. Αυτή η αντίδραση είναι ποιοτική για την παρουσία διπλών ή τριπλών δεσμών.
Χαρακτηριστικά των χημικών εκδηλώσεων του KMnO4
Αν οι καταστάσεις οξείδωσης των αντιδρώντων και των προϊόντων της αντίδρασης αλλάξουν, τότε εμφανίζεται μια αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής. Βασίζεται στο φαινόμενο της κίνησης των ηλεκτρονίων από το ένα άτομο στο άλλο. Όπως και στην περίπτωση της αποσύνθεσης του υπερμαγγανικού καλίου, και σε άλλες αντιδράσεις, η ουσία παρουσιάζει έντονες ιδιότητες ενός οξειδωτικού παράγοντα. Για παράδειγμα, σε ένα οξινισμένο διάλυμα θειώδους νατρίου και υπερμαγγανικού καλίου, σχηματίζονται θειικά άλατα νατρίου, καλίου και μαγγανίου, καθώς και νερό:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
Σε αυτήν την περίπτωση, το ιόν θείου είναι αναγωγικός παράγοντας και το μαγγάνιο, το οποίο είναι μέρος του σύνθετου ανιόντος MnO4-, εμφανίζει τις ιδιότητες ενός οξειδωτικού παράγοντα. Δέχεται πέντε ηλεκτρόνια, επομένως η κατάσταση οξείδωσής του πηγαίνει από +7 σε +2.
Επίδραση του περιβάλλοντος σεη ροή μιας χημικής αντίδρασης
Ανάλογα με τη συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου ή των ομάδων υδροξυλίου, διακρίνεται η όξινη, αλκαλική ή ουδέτερη φύση του διαλύματος στο οποίο λαμβάνει χώρα η αντίδραση οξειδοαναγωγής. Για παράδειγμα, με περίσσεια περιεκτικότητας σε κατιόντα υδρογόνου, ένα ιόν μαγγανίου με κατάσταση οξείδωσης +7 σε υπερμαγγανικό κάλιο το μειώνει στο +2. Σε αλκαλικό περιβάλλον, σε υψηλή συγκέντρωση υδροξυλομάδων, το θειώδες νάτριο, που αλληλεπιδρά με το υπερμαγγανικό κάλιο, οξειδώνεται σε θειικό. Ένα ιόν μαγγανίου με κατάσταση οξείδωσης +7 πηγαίνει σε ένα κατιόν με φορτίο +6, το οποίο είναι στη σύνθεση του K2MnO4, το διάλυμα του οποίου έχει πράσινο χρώμα. Σε ουδέτερο περιβάλλον, το θειώδες νάτριο και το υπερμαγγανικό κάλιο αντιδρούν μεταξύ τους και το διοξείδιο του μαγγανίου κατακρημνίζεται. Η κατάσταση οξείδωσης του κατιόντος μαγγανίου μειώνεται από +7 σε +4. Θειικό νάτριο και αλκάλιο - υδροξείδιο του νατρίου βρίσκονται επίσης στα προϊόντα αντίδρασης.
Χρήση αλάτων μαγγανικού οξέος
Η αντίδραση της αποσύνθεσης του υπερμαγγανικού καλίου όταν θερμαίνεται και άλλες διεργασίες οξειδοαναγωγής που περιλαμβάνουν άλατα οξέος μαγγανίου χρησιμοποιούνται συχνά στη βιομηχανία. Για παράδειγμα, η οξείδωση πολλών οργανικών ενώσεων, η απελευθέρωση αερίου χλωρίου από το υδροχλωρικό οξύ, η μετατροπή αλάτων σιδήρου σε τρισθενή. Στη γεωργία, ένα διάλυμα KMnO4 χρησιμοποιείται για την προ-σπορική επεξεργασία σπόρων και εδάφους, στην ιατρική θεραπεύουν την επιφάνεια των τραυμάτων, απολυμαίνουν τους φλεγμονώδεις βλεννογόνους της ρινικής κοιλότητας,χρησιμοποιείται για την απολύμανση ειδών προσωπικής υγιεινής.
Στο άρθρο μας, όχι μόνο μελετήσαμε λεπτομερώς τη διαδικασία αποσύνθεσης του υπερμαγγανικού καλίου, αλλά εξετάσαμε επίσης τις οξειδωτικές του ιδιότητες και εφαρμογές στην καθημερινή ζωή και τη βιομηχανία.
