I processi di ossidazione-riduzione sono alla base dei più importanti fenomeni di natura animata e inanimata: combustione, decomposizione di sostanze complesse, sintesi di composti organici. Il permanganato di potassio, le cui proprietà studieremo nel nostro articolo, è uno dei più potenti agenti ossidanti utilizzati in laboratorio e in condizioni industriali. La sua capacità ossidante dipende dallo stato di ossidazione dell'atomo, che cambia nel corso della reazione. Consideriamolo su esempi specifici di processi chimici che si verificano con la partecipazione di molecole KMnO 4.
Caratteristiche della sostanza
Il composto che stiamo considerando (permanganato di potassio) è una delle sostanze più utilizzate nell'industria: i composti di manganese. Il sale è rappresentato da cristalli sotto forma di prismi viola scuro regolari. Si scioglie bene in acqua e forma una soluzione color lampone con ottime proprietà battericide.caratteristiche. Pertanto, la sostanza ha trovato ampia applicazione sia in medicina che nella vita di tutti i giorni come agente battericida. Come altri composti del manganese eptavalente, il sale è in grado di ossidare molti composti di natura organica e inorganica. La decomposizione del permanganato di potassio viene utilizzata nei laboratori chimici per ottenere piccoli volumi di ossigeno puro. Il composto ossida l'acido solfito in solfato. Nell'industria, KMnO4 viene utilizzato per estrarre cloro gassoso dall'acido cloridrico. Inoltre ossida la maggior parte delle sostanze organiche ed è in grado di convertire i sali ferrosi nei suoi composti ferrici.
Esperimenti con permanganato di potassio
Una sostanza comunemente chiamata permanganato di potassio si decompone quando riscaldata. I prodotti di reazione contengono ossigeno libero, biossido di manganese e un nuovo sale - K2MnO4. In laboratorio, questo processo viene eseguito per ottenere ossigeno puro. L'equazione chimica per la decomposizione del permanganato di potassio può essere rappresentata come segue:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
La materia secca, che è costituita da cristalli viola sotto forma di prismi regolari, viene riscaldata a una temperatura di +200 °C. Il catione manganese, che fa parte del sale, ha uno stato di ossidazione di +7. Diminuisce nei prodotti di reazione rispettivamente a +6 e +4.
Ossidazione dell'etilene
Idrocarburi gassosi appartenenti a classi diversei composti organici hanno legami sia singoli che multipli tra gli atomi di carbonio nelle loro molecole. Come determinare la presenza di legami pi alla base della natura insatura di un composto organico? Per questo, gli esperimenti chimici vengono eseguiti facendo passare la sostanza in esame (ad esempio etene o acetilene) attraverso una soluzione viola di permanganato di potassio. Si osserva la sua decolorazione, poiché il legame insaturo viene distrutto. La molecola dell'etilene viene ossidata e si trasforma da un idrocarburo insaturo in un alcol saturo diidrico - glicole etilenico. Questa reazione è qualitativa per la presenza di doppi o tripli legami.
Caratteristiche delle manifestazioni chimiche di KMnO4
Se gli stati di ossidazione dei reagenti e dei prodotti di reazione cambiano, si verifica una reazione di ossidoriduzione. Si basa sul fenomeno del movimento degli elettroni da un atomo all' altro. Come nel caso della decomposizione del permanganato di potassio e in altre reazioni, la sostanza mostra proprietà pronunciate di un agente ossidante. Ad esempio, in una soluzione acidificata di solfito di sodio e permanganato di potassio, si formano solfati di sodio, potassio e manganese, oltre all'acqua:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
In questo caso, lo ione zolfo è un agente riducente e il manganese, che fa parte del complesso anione MnO4-, presenta le proprietà di un agente ossidante. Accetta cinque elettroni, quindi il suo stato di ossidazione va da +7 a +2.
Influenza dell'ambiente suil flusso di una reazione chimica
A seconda della concentrazione di ioni idrogeno o gruppi ossidrile, si distingue la natura acida, alcalina o neutra della soluzione in cui si verifica la reazione redox. Ad esempio, con un contenuto in eccesso di cationi idrogeno, uno ione manganese con uno stato di ossidazione di +7 nel permanganato di potassio lo abbassa a +2. In un ambiente alcalino, ad un' alta concentrazione di gruppi ossidrilici, il solfito di sodio, interagendo con il permanganato di potassio, viene ossidato a solfato. Uno ione manganese con uno stato di ossidazione di +7 entra in un catione con una carica di +6, che è nella composizione di K2MnO4, la cui soluzione ha un colore verde. In un ambiente neutro, il solfito di sodio e il permanganato di potassio reagiscono tra loro e il biossido di manganese precipita. Lo stato di ossidazione del catione manganese diminuisce da +7 a +4. Nei prodotti di reazione si trovano anche solfato di sodio e alcali - idrossido di sodio.
Uso di sali di acido manganese
La reazione di decomposizione del permanganato di potassio quando riscaldato e altri processi redox che coinvolgono sali di acido manganese sono spesso utilizzati nell'industria. Ad esempio, l'ossidazione di molti composti organici, il rilascio di cloro gassoso dall'acido cloridrico, la conversione di sali ferrosi in trivalenti. In agricoltura, una soluzione di KMnO4 viene utilizzata per il trattamento pre-semina di semi e terreno, in medicina trattano la superficie delle ferite, disinfettano le mucose infiammate della cavità nasale,utilizzato per disinfettare gli articoli per l'igiene personale.
Nel nostro articolo, non solo abbiamo studiato in dettaglio il processo di decomposizione del permanganato di potassio, ma abbiamo anche considerato le sue proprietà ossidanti e le sue applicazioni nella vita quotidiana e nell'industria.
