Получение kmno4. Манганат и перманганат калия. Перманганат калия: химические свойства
Марганцовокислый калий, калиевая соль марганцовой кислоты или в просторечии – марганцовка – является сильнодействующим окислителем и представляет собой фиолетовые (практически черные) кристаллы с металлическим отливом, которые, при растворении в воде, образуют антисептический раствор различной степени интенсивности цвета (в зависимости от количества вещества от блекло розового до насыщенно малинового).
Именно окисляющая способность марганцовки обеспечивает антисептические и антимикробные качества этой соли. Обеззараживающее действие перманганата калия обусловлено способностью порошка окислять различные органические соединения, в процессе чего выделяется кислород. В годы Великой Отечественной войны кристаллы марганцовки обязательно присутствовали в фельдшерских сумках врачей, медсестер и санитаров. Раствор марганцовокислого калия применялся широко для обработки ран и лечения всевозможных повреждений в госпиталях.
Терапевтические свойства водного раствора марганцовки:
- антимикробное;
- антисептическое;
- противовоспалительное;
- дезинфицирующее;
- обеззараживающее;
- противотоксическое;
- рвотное.
Чем полезна марганцовка для человека
Диапазон применения состава достаточно широк даже, несмотря на доступность новомодных лекарственных препаратов синтетического происхождения. В различных концентрациях (в зависимости от врачебных рекомендаций) раствор марганцовки используют в следующих случаях:
- Промывание ран.
- Ожоги кожных покровов.
- Полоскание ротовой полости, горла при инфекционных заболеваниях слизистой и воспалительных явлениях, в том числе, и при ангине.
- Обработка ожоговых поверхностей ран.
- Смазывание язвенных поверхностей и инфицированных ран.
- Спринцевание при гинекологических и урологических болезнях, в частности, при кольпите и уретрите.
- Промывание желудка при различных отравлениях, спровоцированных попаданием в организм алкалоидов (никотин, морфин и пр.), фосфора, хинина и других, ядовитых для человека веществ.
- Дезинфекция органов ЖКТ при диарее.
- Промывание слизистой глаз при повреждении их насекомыми с ядовитыми свойствами.
- Промывание кожи при попадании на нее ядовитого вещества – анилин.
- Промывание места укуса и примочки при атаке ядовитых змей, тарантула, скорпиона, каракурта.
Разведение марганцовки для различных целей: дозировка и способ применения
Чтобы получить 1% раствор марганцовокислого калия в 99 мл чистой, слегка подогретой (оптимальная температура 35-40°С) воды растворяют 1 гр кристаллов. Не следует для приготовления раствора использовать предметы кухонной утвари из металлов, пластика и т.д. Помните, что перманганат калия – соль, химическое соединение, достаточно активно реагирующее на контакт с различными элементами. Кроме того, красноватые следы марганцовки достаточно трудно удалить с различных поверхностей, например, со стенок эмалированного ковшика или миски. Лучше всего для приготовления раствора воспользоваться стеклянной емкостью нужного объема, например, бутылка из-под сока или банка.
Водный раствор перманганата калия 0,02-0,1% (красный цвет, высокая степень прозрачности) пьют при отравлении (от 0,5 л жидкости), после чего вызывают рвоту для освобождения желудка от содержимого и его детоксикации. Жидкость этой же концентрации используется в урологической и гинекологической практике в виде спринцеваний.
Слабо-розовый раствор марганцовки (0,01-0,1%) употребляют для полоскания ротовой полости и горла при . В случае поноса такой же раствор принимать по 1 стакану состава утром и вечером. После двукратного приема диарея должна прекратиться.
Раствор с процентным содержанием марганцовки 0,1-0,5% (колер красного вина) используют для наружной обработки и дезинфекции ран .
Насыщенно красный раствор (2-5%) готовят для наружной обработки кожных покровов при лечении длительно незаживающих язв и ожогов. Пораженные участки аккуратно смазывают составом. Эту же концентрацию раствора готовят для холодных примочек при свежих ожогах.
Крепкий раствор перманганата калия – 10% применяют для детоксикации и обработки ран, полученных при укусе ядовитой змеи .
Чем полезен перманганат калия для растений
Помимо применения в лечебных целях, марганцовка, благодаря своему обеззараживающему действию, активно используется дачниками в саду и огороде.
Дезинфекция семян марганцовкой
Чаще всего в слабом растворе бледно-розового цвета (0,5%) дезинфицируют посадочный материал (семена и луковицы) большинства цветочных и овощных культур, замачивая их, в зависимости от рекомендаций агрономов, на период от 20 минут до нескольких часов. Помимо обеззараживания такая процедура способствует ускорению прорастания семян, повышая всхожесть посадок, обеспечивает на начальном этапе вегетации потребность в марганце и усиливает иммунитет растений к различным инфекционным заболеваниям.
Польза марганцовки для почвы
Раствор марганцовки (0,2%) используют для обработки почвы как на открытых грядках, так и в теплицах, с целью уничтожения возбудителей многих болезней растений. С этой целью приготовленным раствором проливают землю на грядках или же перед высадкой рассады в каждую лунку вливают по 1 литру такого состава.
Марганцовка в борьбе с заболеваниями садово-огородных культур
3% раствор марганцовки активно используют для борьбы с мучнистой росой на огуречных посадках. Обработку растений проводят каждые 3 дня. Для избавления от мучнистой росы на ягодных кустах (крыжовник, смородина) готовят несколько иной состав: в стандартном ведре воды разводят 50 гр калийной селитры и 3 гр перманганата калия. Обработка растений раствором существенно приостанавливает развитие заболеваний.
Соблюдение осторожности при использовании марганцовки:
Следует понимать, что такое сильнодействующее вещество, при не соблюдении рекомендованных дозировок, может нанести существенный вред здоровью. Высокие концентрации марганцовки при попадании в организм могут вызвать отек слизистых всех органов ЖКТ, ротовой полости и горла, а также усиленную рвоту и расстройство желудка. Поэтому соблюдайте максимальную осторожность при использовании марганцовки. Обязательно храните марганцовокислый калий в недоступном для детей месте.
Имейте в виду, что перманганат калия, при взаимодействии с некоторыми органическими веществами, может образовывать взрывоопасные смеси. Вот почему кристаллы следует сберегать только в стеклянной емкости с плотно притертыми пробками. Приготовленный впрок раствор рекомендуется хранить в затененном месте в бутылях темного стекла, так как при воздействии солнечных лучей и при дневном свете состав быстро разлагается, теряя все свои свойства.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Перманганат калия (калиевая соль марганцовой кислоты) в твердом виде представляет собой кристаллы темно-фиолетового цвета (почти черные призмы), которые умеренно растворимы в воде (рис. 1).
Раствор KMnO 4 имеет темно-малиновый цвет, а при большой концентрации - фиолетовый цвет, свойственный перманганат ионам (MnO 4 —).
Рис. 1. Кристаллы перманганата калия. Внешний вид.
Брутто формула перманганата калия - KMnO 4 . Как известно, молекулярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).
Mr(KMnO 4) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4×Ar(O);
Mr(KMnO 4) = 39 + 55 + 4×16 = 39 + 55 +64 =158.
Молярная масса (М) - это масса 1 моль вещества. Легко показать, что численные значения молярной массы М и относительной молекулярной массы M r равны, однако первая величина имеет размерность [M] = г/моль, а вторая безразмерна:
M = N A × m (1 молекулы) = N A × M r × 1 а.е.м. = (N A ×1 а.е.м.) × M r = × M r .
Это означает, что молярная масса перманганата калия равна 158 г/моль .
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Составьте формулу соединения калия, хлора и кислорода, если массовые доли элементов в нём: ω(К) = 31,8%, ω(Cl) = 29,0%, ω(O) = 39,2%. |
| Решение |
Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (калий), «у» (хлор), «z» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел): x:y:z = ω(K)/Ar(K) : ω(Cl)/Ar(Cl) : ω(O)/Ar(O); x:y:z= 31,8/39: 29/35,5: 39,2/16; x:y:z= 0,82: 0,82: 2,45 = 1: 1: 3. Значит формула соединения калия, хлора и кислорода будет иметь вид KClO 3 . Это бертолетова соль. |
| Ответ | KClO 3 |
ПРИМЕР 2
| Задание | Составьте формулы двух оксидов железа, если массовые доли железа в них 77,8% и 70,0%. |
| Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Найдем массовую долю в каждом из оксидов меди: ω 1 (О) = 100% — ω 1 (Fe) = 100% — 77,8% = 22,2%; ω 2 (О) = 100% — ω 2 (Fe) = 100% — 70,0% = 30,0%. Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (железо) и «у» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел): x:y = ω 1 (Fe)/Ar(Fe) : ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 77,8/56: 22,2/16; x:y = 1,39: 1,39 = 1: 1. Значит формула первого оксида железа будет иметь вид FeO. x:y = ω 2 (Fe)/Ar(Fe) : ω 2 (O)/Ar(O); x:y = 70/56: 30/16; x:y = 1,25: 1,875 = 1: 1,5 = 2: 3. Значит формула второго оксида железа будет иметь вид Fe 2 O 3 . |
| Ответ | FeO, Fe 2 O 3 |
Перманганат калия представляет собой темно-фиолетовые, почти черные кристаллы. При растворении в воде, в зависимости от концентрации, он дает раствор от бледно-розового до насыщенного фиолетового оттенка. В горячей воде KMnO4 растворяется лучше. Кристаллы вещества или сильно концентрированный раствор при попадании на кожу или слизистые могут вызвать ожоги.
Химические свойства перманганата калия
Перманганат калия – кислородсодержащая соль. Поскольку катиону K(+) соответствует сильное основание KOH, а аниону MnO4(-) – сильная марганцовая кислота HMnO4, соль KMnO4 не гидролизуется.
KMnO4 – сильнейший окислитель. Он легко окисляет многие неорганические и органические вещества. Продукты восстановления перманганата калия зависят от условий, в которых протекает реакция. Так, в кислой среде он восстанавливается до Mn(2+), в нейтральной – до MnO2, в щелочной – до MnO4(2-).
Например, если добавить калия K2SO3 к подкисленному фиолетовому раствору перманганата калия, он обесцветится, поскольку образуется соль Mn(II):
2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+6K2SO4+3H2O.
Это качественная реакция на ион MnO4(-).
Как распознать оксид марганца(IV) MnO2
Оксид марганца(IV) MnO2 – одно из наиболее важных соединений этого металла. Это коричнево-черный оксид, нерастворимый в воде, главный компонент пиролюзита. Так же, как и KMnO4, MnO2 является сильным окислителем, что используется, к примеру, при получении хлора:
MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O.
Бурый осадок MnO2 выпадает при действии сульфита калия K2SO3 на нейтральный раствор перманганата. Степень окисления марганца при этом изменяется от +7 до +4:
2KMnO4+3K2SO3+H2O=2MnO2↓+3K2SO4+2KOH.
Восстановление перманганата до манганата в щелочной среде
В сильно щелочной среде, при большой концентрации щелочи, перманганат калия восстанавливается сульфитом калия до манганата K2MnO4:
2KMnO4+K2SO3+2KOH=2K2MnO4+K2SO4+H2O.
Фиолетовая окраска раствора при этом меняется на зеленую. Манганат калия – соединение марганца, устойчивое в щелочной среде.
Применение перманганата калия
Перманганат калия находит широкое применение как окислитель в химических лабораториях . 0,1% раствор используется в медицине и в быту для дезинфекции, полосканий, лечения ожогов, выведения токсинов.
Совет 2: Как провести качественную реакцию на непредельные углеводороды
Задания на определение веществ, относящихся к разным классам органических соединений – это достаточно распространенный вариант контроля знаний и умений по химии. Сюда можно отнести лабораторный опыт, задание из практической работы или теоретические вопросы с практической направленностью в контрольном тестировании.
Вам понадобится
- - прибор с собранным этиленом;
- - бромная вода или перманганат калия;
- - пробирки.
Инструкция
К непредельным углеводородам относится несколько классов органических соединений, а именно: алкены (), (), алкадиены (бутадиен-1,3). Их то, что они характеризуются наличием кратных (двойных или тройных) связей. На непредельные углеводороды существуют качественные реакции, благодаря которым есть возможность отличить от других классов.
Наиболее распространенным соединением непредельных является этилен, представляющий собой газообразное вещество. Учитывая, что это соединение не имеет ни цвета, ни характерного запаха, визуально идентифицировать его невозможно. Поэтому существует качественная реакция, позволяющая опытным путем определить его наличие. Этилен в своем составе имеет одну двойную связь. При вступлении его с другими веществами одна из связей разрушается и по месту разрыва происходит присоединение других атомов. Визуально это демонстрирует опыт на примере взаимодействия этилена с бромной водой или раствором перманганата калия (марганцовки).
Возьмите пробирку и налейте в нее 2-3 мл бромной воды, которая имеет бурую окраску. Опустите в нее газоотводную трубочку с потоком этилена. Через несколько минут увидите, что бромная вода обесцветилась. Этот опыт является подтверждением наличия непредельного углеводорода - этилена, который вступил в реакцию с бромом с образованием 1,2-дибромэтана.
В силу того, что бромная вода является крайне ядовитым веществом и в общеобразовательных учреждениях запрещена для опытов, ее можно заменить наиболее безопасным перманганатом калия. В быту он известен как марганцовокислый калий или марганцовка.
Возьмите небольшую колбу с водой, поместите с нее несколько кристалликов марганцовки и размешайте - раствор приобретет розовую окраску. Налейте в пробирку 4-5 мл полученного раствора марганца и пропустите через него поток этилена. В результате реакции раствор перманганата калия обесцветится. Это также является характерным показателем наличия непредельных углеводородов, к которому относится этилен. Аналогично идет реакция с алкинами и алкадиенами.
Видео по теме
Обратите внимание
При работе с бромной водой опыты можно проводить только в вытяжном шкафу в защитной маске, очках и перчатках.
Источники:
- качественная реакция на этилен
Совет 3: Какие реакции относятся к окислительно-восстановительным
Окислительно-восстановительные реакции играют важнейшую роль в организме человека. Без них невозможны обмен веществ и процессы дыхания. Большинство химических реакций в природе и промышленном производстве относятся к окислительно-восстановительным.
Прежде чем дать определение окислительно-восстановительным реакциям, необходимо ввести некоторые понятия. Первое из них - степень окисления. Это условный заряд, которым обладает каждый атом вещества. При суммировании степеней окисления всех атомов должен получиться нуль. Таким образом можно найти степень окисления любого атома, которое может принимать разные значения.
Окисление - это процесс отдачи атомом, а восстановление - присоединение электронов. Окислителем называется любое вещество, которое способно принимать электроны (восстанавливаться). Восстановителем называется любое вещество, способное отдавать электроны (окисляться).
Какие реакции относятся к окислительно-восстановительным?
Окислительно-восстановительные реакции приводят к изменению степеней окисления атомов веществ, которые вступают в реакцию. Окисление вызывает повышение степени окисления, а восстановление - понижение. В подобные процессы можно рассматривать как перемещение электрона от восстановителя к окислителю.
Существует несколько видов окислительно-восстановительных реакций:
1. В межмолекулярных реакциях атомы, меняющие степени окисления, находятся в одном и том же веществе. В можно привести реакцию получения серного газа из двуокиси серы.
2. Во внутримолекулярных реакциях атомы, меняющие степени окисления, находятся в разных веществах. Например: реакция разложения дихромата аммония.
3. Самоокисление или самовосстановление. В таких реакциях окислителем и восстановителем служит одно вещество.
Метод электронного баланса
Почти во всех уравнениях окислительно-восстановительных очень сложно подобрать коэффициенты, чтобы уравнять левую и правую часть. Для этого был изобретен простой и изящный метод электронного баланса. Суть его заключается в том, что количество отданных электронов всегда равно количеству принятых.
