Permanganato de potasio - Potassium permanganate

Permanganato de potasio
KMnO4simple.png
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Potasio-permanganato-muestra.jpg
Nombres
Nombre IUPAC
Manganato de potasio (VII)
Otros nombres
Permanganato de potasio
Mineral camaleón
Cristales de Condy
Permanganato de potasa
Hypermangan
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Tarjeta de información ECHA 100.028.874 Edita esto en Wikidata
Número CE
KEGG
Número RTECS
UNII
un numero 1490
  • InChI = 1S / K.Mn.4O / q + 1 ;;;;; - 1 chequeY
    Clave: VZJVWSHVAAUDKD-UHFFFAOYSA-N chequeY
  • [K +]. [O -] [Mn] (= O) (= O) = O
Propiedades
KMnO 4
Masa molar 158,034 g / mol
Apariencia Agujas púrpura-bronce-gris
Magenta-rosa en solución
Olor inodoro
Densidad 2,7 g / cm 3
Punto de fusion 240 ° C (464 ° F; 513 K) (se descompone)
76 g / L (25 ° C)
250 g / L (65 ° C)
Solubilidad se descompone en alcohol y disolventes orgánicos
+ 20.0 · 10 −6 cm 3 / mol
1,59
Estructura
Ortorrómbico , OP24
Pnma, No. 62
a  = 0,909 nm, b  = 0,572 nm, c  = 0,741 nm
4
Termoquímica
119,2 J / mol K
171,7 J K −1  mol −1
Entalpía
estándar de formación f H 298 )
−813,4 kJ / mol
-713,8 kJ / mol
Farmacología
D08AX06 ( OMS ) V03AB18 ( OMS )
Riesgos
Pictogramas GHS GHS03: oxidante GHS07: Nocivo GHS09: peligro ambiental
NFPA 704 (diamante de fuego)
2
0
1
Dosis o concentración letal (LD, LC):
LD 50 ( dosis media )
1090 mg / kg (oral, rata)
Compuestos relacionados
Otros aniones
Pertecnetato de
potasio Perrenato de potasio
Otros cationes
Permanganato de sodio Permanganato de
amonio Permanganato de
calcio Permanganato de
plata
Mangantes relacionados
Hipomanganato de potasio Manganato de
potasio
Compuestos relacionados
Heptóxido de manganeso
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referencias de Infobox
Permanganato de potasio
Datos clinicos
Datos de licencia
Identificadores
Tablero CompTox ( EPA )
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El permanganato de potasio es un compuesto inorgánico con la fórmula química KMnO 4 y compuesto por K + y MnO-
4
. Es una sal cristalina de color negro violáceo, que se disuelve en agua para dar soluciones intensamente rosadas o púrpuras.

El permanganato de potasio se usa ampliamente en la industria química y los laboratorios como un fuerte agente oxidante , y también como medicamento para la dermatitis , para la limpieza de heridas y desinfección general . Está en la Lista Modelo de Medicamentos Esenciales de la OMS , los medicamentos más seguros y eficaces que se necesitan en un sistema de salud . En 2000, la producción mundial se estimó en 30.000 toneladas.

Usos

Casi todas las aplicaciones de permanganato de potasio aprovechan sus propiedades oxidantes . Como oxidante fuerte que no genera subproductos tóxicos, el KMnO 4 tiene muchos usos específicos.

Usos médicos

El permanganato de potasio se usa para varias afecciones de la piel . Esto incluye infecciones fúngicas del pie , impétigo , pénfigo , heridas superficiales , dermatitis y úlceras tropicales . Está en la Lista de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud, los medicamentos más seguros y efectivos necesarios en un sistema de salud .

Tratamiento de aguas

El permanganato de potasio se usa ampliamente en la industria del tratamiento de agua. Se utiliza como un químico de regeneración para eliminar el hierro y el sulfuro de hidrógeno (olor a huevo podrido) del agua de pozo a través de un filtro de "manganeso de arena verde". "Pot-Perm" también se puede obtener en las tiendas de suministros para piscinas y se usa además para tratar aguas residuales. Históricamente se usó para desinfectar el agua potable y puede hacer que el agua se vuelva rosa. Actualmente encuentra aplicación en el control de organismos molestos como el mejillón cebra en los sistemas de recolección y tratamiento de agua dulce.

Síntesis de compuestos orgánicos.

Una solución de KMnO 4 en agua, en un matraz aforado

Una de las principales aplicaciones del KMnO 4 es como reactivo para la síntesis de compuestos orgánicos. Se requieren cantidades significativas para la síntesis de ácido ascórbico , cloranfenicol , sacarina , ácido isonicotínico y ácido pirazinoico .

El KMnO 4 se usa en análisis orgánicos cualitativos para probar la presencia de insaturación . A veces se lo conoce como reactivo de Baeyer en honor al químico orgánico alemán Adolf von Baeyer . El reactivo es una solución alcalina de permanganato de potasio. La reacción con enlaces dobles o triples (-C = C- o -C≡C-) hace que el color se desvanezca de rosa violáceo a marrón. Los aldehídos y el ácido fórmico (y formiatos ) también dan un resultado positivo. La prueba es anticuada.

Reacción del reactivo de Baeyer

Uso analítico

El permanganato de potasio se puede utilizar para determinar cuantitativamente el material orgánico oxidable total en una muestra acuosa. El valor determinado se conoce como valor de permanganato. En química analítica , a veces se utiliza una solución acuosa estandarizada de KMnO 4 como valorante oxidante para valoraciones redox ( permanganometría ). A medida que se titula el permanganato de potasio, la solución se vuelve de un tono magenta claro, que se oscurece a medida que se agrega un exceso del titulante a la solución. De manera relacionada, se utiliza como reactivo para determinar el número Kappa de pulpa de madera. Para la estandarización de las soluciones de KMnO 4 , a menudo se usa la reducción con ácido oxálico .

Las soluciones acuosas ácidas de KMnO 4 se utilizan para recolectar mercurio gaseoso en los gases de combustión durante las pruebas de emisiones de fuentes estacionarias.

En histología , se utilizó permanganato de potasio como agente blanqueador.

Conservación de frutas

Los absorbentes de etileno prolongan el tiempo de almacenamiento de los plátanos incluso a altas temperaturas. Este efecto puede aprovecharse empacando plátanos en polietileno junto con permanganato de potasio. Al eliminar el etileno por oxidación, el permanganato retrasa la maduración, aumentando la vida útil de la fruta hasta 4 semanas sin necesidad de refrigeración.

Kits de supervivencia

El permanganato de potasio a veces se incluye en los kits de supervivencia: como iniciador de fuego hipergólico (cuando se mezcla con anticongelante de glicerol del radiador de un automóvil; como esterilizador de agua) y para crear señales de socorro en la nieve.

Servicio de Bomberos

El permanganato de potasio se agrega a los "dispensadores de esferas de plástico" para crear contraataques, quemaduras y quemaduras controladas . Se inyectan con etilenglicol esferas de polímero que se asemejan a pelotas de ping-pong que contienen pequeñas cantidades de permanganato y se proyectan hacia el área donde se desea la ignición, donde se encienden espontáneamente segundos después. Se utilizan dispensadores de esferas de plástico de mano y montados en helicópteros o barcos.

Otros usos

El permanganato de potasio es uno de los principales productos químicos utilizados en las industrias del cine y la televisión para "envejecer" los accesorios y los vendajes. Su rápida conversión a MnO 2 marrón crea un aspecto "centenario" o "antiguo" en tela de arpillera (arpillera), cuerdas, madera y vidrio.

El permanganato de potasio se puede utilizar para oxidar la pasta de cocaína para purificarla y aumentar su estabilidad. Esto llevó a que la Administración de Control de Drogas lanzara la Operación Púrpura en 2000, con el objetivo de monitorear el suministro mundial de permanganato de potasio; sin embargo, los derivados y sustitutos del permanganato de potasio pronto se utilizaron a partir de entonces para evitar la operación.

En química agrícola, se utiliza para estimar el nitrógeno disponible en el suelo.

Historia

En 1659, Johann Rudolf Glauber fusionó una mezcla del mineral pirolusita (dióxido de manganeso, MnO 2 ) y carbonato de potasio para obtener un material que, cuando se disolvió en agua, dio una solución verde ( manganato de potasio ) que lentamente cambió a violeta y finalmente rojo. Este informe representa la primera descripción de la producción de permanganato de potasio. Poco menos de 200 años después, el químico londinense Henry Bollmann Condy estaba interesado en los desinfectantes; descubrió que al fusionar pirolusita con hidróxido de sodio (NaOH) y disolverla en agua se obtenía una solución con propiedades desinfectantes. Él patentó esta solución y la comercializó como 'Condy's Fluid'. Aunque eficaz, la solución no fue muy estable. Esto se superó utilizando hidróxido de potasio (KOH) en lugar de NaOH. Éste era más estable y tenía la ventaja de una fácil conversión en cristales de permanganato de potasio igualmente eficaces. Este material cristalino se conocía como 'cristales de Condy' o 'polvo de Condy'. El permanganato de potasio era relativamente fácil de fabricar, por lo que Condy se vio obligada posteriormente a pasar un tiempo considerable en litigios para evitar que los competidores comercializaran productos similares.

Los primeros fotógrafos lo usaron como un componente de polvo de flash . Ahora se reemplaza con otros oxidantes, debido a la inestabilidad de las mezclas de permanganato.

Preparación

El permanganato de potasio se produce industrialmente a partir del dióxido de manganeso , que también se presenta como el mineral pirolusita . En 2000, la producción mundial se estimó en 30.000 toneladas. El MnO 2 se fusiona con hidróxido de potasio y se calienta al aire o con otra fuente de oxígeno, como nitrato de potasio o clorato de potasio . Este proceso da manganato de potasio :

2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 → 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O

(Con el hidróxido de sodio, el producto final no es manganato de sodio, sino un compuesto de Mn (V), que es una de las razones por las que el permanganato de potasio se usa con más frecuencia que el permanganato de sodio . Además, la sal de potasio cristaliza mejor).

El manganato de potasio luego se convierte en permanganato por oxidación electrolítica en medios alcalinos:

2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O → 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2

Otros metodos

Aunque no tiene importancia comercial, el manganato de potasio puede oxidarse por cloro o por desproporción en condiciones ácidas. La reacción de oxidación del cloro es

2 K 2 MnO 4 + Cl 2 → 2 KMnO 4 + 2 KCl

Y la reacción de desproporción inducida por ácido puede escribirse como

3 K 2 MnO 4 + 4 HCl → 2 KMnO 4 + MnO 2 + 2 H 2 O + 4 KCl

Un ácido débil como el ácido carbónico es suficiente para esta reacción:

3 K 2 MnO 4 + 2 CO 2 → 2 KMnO 4 + 2 K 2 CO 3 + MnO 2

Las sales de permanganato también se pueden generar tratando una solución de iones Mn 2+ con oxidantes fuertes como dióxido de plomo (PbO 2 ), bismutato de sodio (NaBiO 3 ) o peroxidisulfato. Las pruebas de presencia de manganeso aprovechan el vivo color violeta del permanganato producido por estos reactivos.

Estructura

KMnO 4 forma cristales ortorrómbicos con constantes: a = 910.5  pm , b = 572.0 pm, c = 742.5 pm. El motivo general es similar al del sulfato de bario , con el que forma soluciones sólidas . En el sólido (como en solución), cada centro de MnO 4 - es tetraédrico. Las distancias Mn – O son 1,62 Å.

Reacciones

Química Orgánica

Las soluciones diluidas de KMnO 4 convierten los alquenos en dioles (glicoles). Este comportamiento también se utiliza como prueba cualitativa para la presencia de enlaces dobles o triples en una molécula, ya que la reacción decolora la solución de permanganato inicialmente púrpura y genera un precipitado marrón (MnO 2 ). En este contexto, a veces se le llama reactivo de Baeyer . Sin embargo, el bromo sirve mejor para medir la insaturación (enlaces dobles o triples) cuantitativamente, ya que el KMnO 4 , al ser un agente oxidante muy fuerte, puede reaccionar con una variedad de grupos.

En condiciones ácidas, el doble enlace alqueno se escinde para dar el ácido carboxílico apropiado :

CH 3 (CH 2 ) 17 CH = CH 2 + 2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 → CH 3 (CH 2 ) 17 COOH + CO 2 + 4 H 2 O + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4

El permanganato de potasio oxida los aldehídos a ácidos carboxílicos, como la conversión de n - heptanal en ácido heptanoico:

5 C 6 H 13 CHO + 2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 13 COOH + 3 H 2 O + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4

Incluso se oxida un grupo alquilo (con un hidrógeno bencílico) en un anillo aromático , por ejemplo, tolueno a ácido benzoico .

5 C 6 H 5 CH 3 + 6 KMnO 4 + 9 H 2 SO 4 → 5 C 6 H 5 COOH + 14 H 2 O + 3 K 2 SO 4 + 6 MnSO 4

Los glicoles y polioles son muy reactivos frente al KMnO 4 . Por ejemplo, la adición de permanganato de potasio a una solución acuosa de azúcar e hidróxido de sodio produce la reacción química del camaleón , que implica cambios de color dramáticos asociados con los diversos estados de oxidación del manganeso . Una reacción vigorosa relacionada se explota como iniciador de incendios en los kits de supervivencia. Por ejemplo, una mezcla de permanganato de potasio y glicerol o glucosa pulverizada se enciende fácilmente. Sus propiedades esterilizantes son otra razón para la inclusión de KMnO 4 en un kit de supervivencia.

Por sí solo, el permanganato de potasio no se disuelve en muchos disolventes orgánicos. Si se desea una solución orgánica de permanganato, se puede preparar "benceno púrpura", ya sea tratando una mezcla de dos fases de permanganato de potasio acuoso y benceno con una sal de amonio cuaternario o secuestrando el catión de potasio con un éter corona .

Reacción con ácidos

La reacción de permanganato con ácido clorhídrico concentrado da cloro . Los productos que contienen Mn de las reacciones redox dependen del pH . Las soluciones ácidas de permanganato se reducen al ión manganeso (II) ligeramente rosado (Mn 2+ ) y al agua. En solución neutra , el permanganato solo se reduce en tres electrones para dar dióxido de manganeso (MnO 2 ), donde el manganeso está en un estado de oxidación +4. Este es el material que mancha la piel al manipular KMnO 4 . El KMnO 4 se reduce espontáneamente en una solución alcalina a K 2 MnO 4 verde , en el que el manganeso se encuentra en el estado de oxidación +6.

Se produce una reacción curiosa tras la adición de ácido sulfúrico concentrado al permanganato de potasio. El ácido sulfúrico concentrado reacciona con KMnO 4 para dar Mn 2 O 7 , que puede ser explosivo . Aunque puede que no se observe ninguna reacción, el vapor sobre la mezcla encenderá el papel impregnado con alcohol. El permanganato de potasio y el ácido sulfúrico reaccionan para producir algo de ozono , que tiene un alto poder oxidante y oxida rápidamente el alcohol, provocando su combustión. Como la reacción también produce Mn 2 O 7 explosivo , esto solo debe intentarse con mucho cuidado.

Descomposición térmica

El permanganato de potasio sólido se descompone cuando se calienta:

2 KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 (s) + O 2

Aquí, el estado de oxidación del manganeso cambia a medida que el permanganato de potasio (estado de oxidación +7) se descompone en manganato de potasio (estado de oxidación +6) y dióxido de manganeso (estado de oxidación +4). También se libera oxígeno gaseoso.

Seguridad y manejo

El permanganato de potasio presenta riesgos como oxidante . El contacto con la piel dará como resultado una mancha marrón de larga duración.

Referencias

enlaces externos