- Formule
- Structure chimique
- Applications
- Médecine et vétérinaire
- Traitement de l'eau
- Conservation des fruits
- Action en feu
- Titrant redox
- Réactif en synthèse organique
- Utilisations historiques
- Comment ça se fait?
- Propriétés
- Décomposition
- Pouvoir oxydant
- Références
Le permanganate de potassium (KMnO 4) est un composé inorganique constitué de manganèse - groupe de transition métallique 7 (VIIB) -, d'oxygène et de potassium. C'est un solide vitreux violet foncé. Ses solutions aqueuses sont également violet foncé; ces solutions deviennent moins violettes lorsqu'elles sont diluées dans de plus grandes quantités d'eau.
KMnO 4 commence alors à subir des réductions (gain d'électrons) dans une succession de couleurs dans l'ordre suivant: violet> bleu> vert> jaune> incolore (avec précipité brun de MnO 2). Cette réaction démontre une propriété importante du permanganate de potassium: c'est un oxydant très puissant.
Formule
Sa formule chimique est KMnO 4; c'est-à-dire que pour chaque cation K +, il y a un anion MnO 4 - interagissant avec ce
Structure chimique
L'image du haut représente la structure cristalline du KMnO 4, qui est de type orthorhombique. Les sphères violettes correspondent aux cations K +, tandis que le tétraèdre formé par les quatre sphères rouges et la sphère bleuâtre correspond à l'anion MnO 4 -.
Pourquoi l'anion a-t-il une géométrie tétraédrique? Votre structure de Lewis répond à cette question. Les traits pointillés signifient que les doubles liaisons résonnent entre Mn et O. Pour adopter cette structure, le centre métallique doit avoir une hybridation sp 3.
Le manganèse n'ayant pas de paires d'électrons non partagées, les liaisons Mn-O ne sont pas poussées dans le même plan. De même, la charge négative est répartie entre les quatre atomes d'oxygène, étant responsable de l'orientation des cations K + dans les arrangements cristallins.
Applications
Médecine et vétérinaire
En raison de son action bactéricide, il est utilisé dans de nombreuses maladies et affections qui provoquent des lésions cutanées, telles que: infections fongiques du pied, impétigo, plaies superficielles, dermatites et ulcères tropicaux.
En raison de son action nocive, le permanganate de potassium doit être utilisé à de faibles concentrations (1: 10 000), ce qui limite l'efficacité de son action.
Il est également utilisé pour traiter les parasites des poissons dans les aquariums qui provoquent des infections des branchies et des ulcères cutanés.
Traitement de l'eau
C'est un régénérant chimique utilisé pour éliminer le fer, le magnésium et le sulfure d'hydrogène (avec une odeur désagréable) de l'eau, et peut être utilisé pour purifier les eaux usées.
Le fer et le magnésium précipitent sous forme d'oxydes insolubles dans l'eau. De plus, il aide à éliminer la rouille présente dans les tuyaux.
Conservation des fruits
Le permanganate de potassium élimine par oxydation l'éthylène généré dans la banane lors de son stockage, lui permettant de rester immature pendant plus de 4 semaines, même à température ambiante.
En Afrique, ils l'utilisent pour tremper les légumes, afin de neutraliser et d'éliminer les agents bactériens présents.
Action en feu
Le permanganate de potassium est utilisé pour limiter la propagation des incendies. Basé sur la capacité du permanganate à déclencher un incendie, il est utilisé pour lutter contre les incendies de forêt.
Titrant redox
En chimie analytique, ses solutions aqueuses standardisées sont utilisées comme titrant oxydant dans les déterminations redox.
Réactif en synthèse organique
Il sert à convertir les alcènes en diols; c'est-à-dire que deux groupes OH sont ajoutés à la double liaison C = C. L'équation chimique suivante:
De même, dans une solution d'acide sulfurique avec de l'acide chromique (H 2 CrO 4), il est utilisé pour l'oxydation d'alcools primaires (R-OH) en acides carboxyliques (R-COOH ou RCO 2 H).
Son pouvoir oxydant est suffisamment fort pour oxyder les groupes alkyles primaires ou secondaires des composés aromatiques, en les «carboxyllant»; qui est, la transformation de la chaîne latérale R (par exemple, un groupe CH 3) dans un groupe COOH.
Utilisations historiques
Il faisait partie des poudres utilisées comme flash en photographie ou pour initier la réaction de thermite.
Il a été utilisé pendant la Seconde Guerre mondiale pour le camouflage des chevaux blancs pendant la journée. Pour cela, ils ont utilisé du dioxyde de manganèse (MnO 2), de couleur brune; de cette façon, ils sont passés inaperçus.
Comment ça se fait?
La pyrolusite minérale contient du dioxyde de manganèse (MnO 2) et du carbonate de potassium (CaCO 3).
En 1659, le chimiste Johann R. Glauber fit fondre le minéral et le dissout dans l'eau, observant l'apparition d'une coloration verte dans la solution, qui devint plus tard violette et finalement rouge. Cette dernière couleur correspondait à la génération de permanganate de potassium.
Au milieu du XIXe siècle, Henry Condy cherchait un produit antiseptique et traita initialement la pyrolusite avec NaOH et plus tard avec KOH, produisant les soi-disant cristaux de Condy; c'est-à-dire le permanganate de potassium.
Le permanganate de potassium est produit industriellement à partir du dioxyde de manganèse présent dans la pyrolusite minérale. Le MnO 2 présent dans le minéral réagit avec l'hydroxyde de potassium et est ensuite chauffé en présence d'oxygène.
2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 => 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O
Le manganate de potassium (K 2 MnO 4) est transformé en permanganate de potassium par oxydation électrolytique en milieu alcalin.
2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O => 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2
Dans une autre réaction pour produire du permanganate de potassium, le manganate de potassium réagit avec le CO 2, accélérant le processus de disproportionation:
3 K 2 MnO 4 + 2 CO 2 => 2 KMnO 4 + MnO 2 + K 2 CO 3
En raison de la génération de MnO 2 (dioxyde de manganèse), le processus est défavorable, car il doit générer du KOH à partir de K 2 CO 3.
Propriétés
C'est un solide cristallin violet qui fond à 240 ºC, qui a une densité de 2,7 g / mL et un poids moléculaire d'environ 158 g / mol.
Il est peu soluble dans l'eau (6,4 g / 100 ml à 20 ºC), ce qui indique que les molécules d'eau ne solvatent pas beaucoup les ions MnO 4 -, car peut-être que leurs géométries tétraédriques nécessitent beaucoup d'eau pour sa dissolution. De même, il peut également être dissous dans l'alcool méthylique, l'acétone, l'acide acétique et la pyridine.
Décomposition
Il se décompose à 240 ºC, libérant de l'oxygène:
2KMnO 4 => K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
Il peut subir une décomposition par l'action de l'alcool et d'autres solvants organiques, ainsi que par l'action d'acides forts et d'agents réducteurs.
Pouvoir oxydant
Dans ce sel, le manganèse présente son état d'oxydation le plus élevé (+7), ou ce qui est égal au nombre maximal d'électrons qu'il peut perdre par voie ionique. À son tour, la configuration électronique du manganèse est 3 d 5 4 s 2; par conséquent, dans le permanganate de potassium, toute la coquille de valence de l'atome de manganèse est «vide».
L'atome de manganèse a donc naturellement tendance à gagner des électrons; c'est-à-dire pour être réduit à d'autres états d'oxydation dans des milieux alcalins ou acides. C'est la raison pour laquelle KMnO 4 est un puissant agent oxydant.
Références
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- F. Albert Cotton et Geoffrey Wilkinson, FRS. (1980). Chimie inorganique avancée. Editorial Limusa, México, 2e édition, pages 437-452.
- Robin Wasserman. (14 août 2017). Utilisations médicales du permanganate de potassium. Extrait le 13 avril 2018 de: livestrong.com
- Clark D. (30 septembre 2014). Les 3 utilisations ultimes du permanganate de potassium. Extrait le 13 avril 2018 de: technology.org
- James H. Pohl, Ali Ansary, Irey RK (1988). Thermodynamique modulaire, vol. 5, évaluation des changements de propriétés. Ediciones Ciencia y Técnica, SA México, Editorial Limusa, pages 273-280.
- JM Medialdea, C. Arnáiz et E. Díaz. Permanganate de potassium: un oxydant puissant et polyvalent. Département de génie chimique et environnemental. École universitaire de Séville.
- Hasan Zulic. (27 octobre 2009). Traitement biologique des eaux usées.. Extrait le 13 avril 2018 de: es.wikipedia.org
- Adam Rędzikowski. (12 mars 2015). Permanganate de potassium simple.. Extrait le 13 avril 2018 de: commons.wikimedia.org