Estrutura de Permanganato de Potássio (KMnO4), Propriedades

O permanganato de potássio (KMnO₄₎ é um composto inorgânico formado por manganês - metal de transição do grupo 7 (VIIB) -, oxigênio e potássio. É um sólido vítreo roxo escuro. Suas soluções aquosas também são roxas escuras; estas soluções tornam-se menos violetas à medida que são diluídas em grandes quantidades de água.

Comercialmente é obtido em apresentações de comprimidos, cristais e poeira. É conhecido pelos nomes de cristais Condy ou minerais camaleão. O termo "camaleão" refere-se à capacidade do mineral: se ele muda de cor em contato com a soda cáustica e a matéria orgânica, o açúcar é produzido, por exemplo.

O KMnO₄ então começa a sofrer reduções (ganho de elétrons) em uma sucessão de cores na seguinte ordem: roxo> azul> verde> amarelo> incolor (com marrom precipitado de MnO₂). Esta reação demonstra uma importante propriedade do permanganato de potássio: é um agente oxidante muito forte.

Índice

• 1 fórmula
• 2 estrutura química
• 3 usos
  • 3.1 Medicina e veterinária
  • 3.2 Tratamento de Água
  • 3.3 Preservação de frutas
  • 3.4 Ação em fogo
  • 3.5 Redox Titrant
  • 3.6 Reagente na síntese orgânica
  • 3.7 Utilizações Históricas
• 4 Como isso é feito?
• 5 Propriedades
  • 5.1 Decomposição
  • 5.2 Oxidação de Potência
• 6 referências

Fórmula

Sua fórmula química é KMnO₄; isto é, para cada cátion⁺ existe um ânion MnO₄^- interagindo com isso

Estrutura química

A estrutura cristalina do KMnO é representada na imagem superior₄, que é ortorrômbico. As esferas roxas correspondem aos cátions K⁺, enquanto o tetraedro formado pelas quatro esferas vermelhas e a esfera azulada corresponde ao ânion MnO₄^-.

Por que o ânion tem uma geometria tetraédrica? Sua estrutura de Lewis responde a essa pergunta. As linhas pontilhadas significam que as ligações duplas estão ressoando entre o Mn e o O. Para poder adotar essa estrutura, o centro metálico deve ter uma hibridização. sp³.

Como o manganês não possui pares de elétrons sem compartilhar, as ligações Mn-O não são empurradas para o mesmo plano. Da mesma forma, a carga negativa é distribuída entre os quatro átomos de oxigênio, sendo responsável pela orientação dos cátions K⁺ dentro dos arranjos de cristal.

Usos

Medicina e veterinária

Devido à sua ação bactericida, é utilizado em inúmeras doenças e condições que produzem lesões cutâneas, como infecções nos pés com fungos, impetigo, feridas superficiais, dermatites e úlceras tropicais.

Devido à sua ação prejudicial, o permanganato de potássio deve ser usado em baixas concentrações (1: 10000), o que limita a eficácia de sua ação.

Também é usado no tratamento de doenças parasíticas de peixes em aquários que produzem infecções das brânquias e úlceras da pele.

Tratamento de água

É um regenerador químico usado para remover sulfeto de ferro, magnésio e hidrogênio (de um odor desagradável) da água e pode ser usado para purificar águas residuais.

O ferro e o magnésio precipitam na forma dos seus óxidos insolúveis na água. Além disso, ajuda a remover a ferrugem presente nos tubos.

Preservação de frutas

O permanganato de potássio remove por oxidação o etileno gerado na banana durante seu armazenamento, permitindo que permaneça por mais de 4 semanas sem amadurecer, mesmo à temperatura ambiente.

Na África eles usam para embeber legumes, a fim de neutralizar e eliminar qualquer agente bacteriano presente.

Ação em chamas

Permanganato de potássio é usado para limitar a propagação de incêndios. Com base na capacidade do permanganato de iniciar o fogo, ele é usado para criar quebras de fogo em incêndios florestais.

Titulante Redox

Em química analítica, suas soluções aquosas padronizadas são usadas como titulante oxidante em determinações redox.

Reagente em síntese orgânica

Serve para converter alcenos em dióis; ou seja, dois grupos OH são adicionados à ligação dupla C = C. A seguinte equação química:

Além disso, em solução de ácido sulfúrico com ácido crômico (H₂CrO₄) é utilizado para a oxidação de álcoois primários (R-OH) em ácidos carboxílicos (R-COOH ou RCO)₂H)

O seu poder oxidante é suficientemente forte para oxidar os grupos alquilo primários ou secundários dos compostos aromáticos que os "carboxilam"; isto é, transformando a cadeia lateral R (por exemplo, um canal₃) em um grupo COOH.

Usos históricos

Era parte do pó usado como flash na fotografia ou para iniciar a reação termite.

Foi usado na Segunda Guerra Mundial para camuflar cavalos brancos durante o dia. Para isso, usaram dióxido de manganês (MnO₂), que é marrom; assim, passaram despercebidos.

Como se faz?

A pirolusite mineral contém dióxido de manganês (MnO)₂) e carbonato de potássio (CaCO)₃).

Em 1659 o químico Johann R.Glauber derreteu o mineral e o dissolveu em água, observando a aparência de uma coloração verde na solução, que depois se transformou em violeta e finalmente em vermelho. Esta última cor correspondia à geração de permanganato de potássio.

Em meados do século XIX, Henry Condy estava procurando um produto anti-séptico e inicialmente tratou a pirolusita com NaOH e depois com KOH, produzindo os chamados cristais Condy; isto é, permanganato de potássio.

O permanganato de potássio é produzido industrialmente a partir do dióxido de manganês presente na pirolusita mineral. O MnO₂ presente no mineral reage com o hidróxido de potássio e é subsequentemente aquecido na presença de oxigênio.

2 MnO₂ + 4 KOH + O₂ => 2 K₂MnO₄ + 2 H₂O

Manganato de potássio (K₂MnO₄) é convertido em permanganato de potássio por oxidação eletrolítica em meio alcalino.

2 K₂MnO₄ + 2 H₂O => 2 KMnO₄ + 2 KOH + H₂

Em outra reação para produzir permanganato de potássio, o manganato de potássio é reagido com CO₂, acelerando o processo de desproporcionamento:

3 K₂MnO₄ + 2 CO₂ => 2 KMnO₄ + MnO₂ + K₂CO₃

Devido à geração de MnO₂ (dióxido de manganês) o processo é desfavorável, o KOH deve ser gerado a partir de K₂CO₃.

Propriedades

É um sólido cristalino púrpura que funde a 240 ° C, que tem uma densidade de 2,7 g / mL, e um peso molecular de 158 g / mol aproximadamente.

É pouco solúvel em água (6,4 g / 100 ml a 20 ° C), o que indica que as moléculas de água não solucionam grandemente os íons MnO₄^-porque talvez suas geometrias tetraédricas requeiram muita água para sua dissolução. Da mesma forma, também pode ser dissolvido em álcool metílico, acetona, ácido acético e piridina.

Decomposição

Decompõe-se a 240 ° C, liberando oxigênio:

2KMnO₄ => K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Pode sofrer decomposição pela ação do álcool e outros solventes orgânicos, bem como pela ação de ácidos fortes e agentes redutores.

Poder de oxidação

Neste sal manganês exibe seu maior estado de oxidação (+7), ou o que é o mesmo, para a quantidade máxima de elétrons que podem ser perdidos de maneira iônica. Por sua vez, a configuração eletrônica do manganês é 3d⁵4s²; portanto, no permanganato de potássio, toda a camada de valência do átomo de manganês está "vazia".

Então, o átomo de manganês tem uma tendência natural para ganhar elétrons; isto é, para ser reduzido a outros estados de oxidação em meios alcalinos ou ácidos. Esta é a explicação de porque o KMnO₄ É um poderoso agente oxidante.

Referências 

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4. Clark D. (30 de setembro de 2014). Os 3 usos finais do permanganato de potássio. Retirado em 13 de abril de 2018, de: technology.org
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