Permanganato de potasio - Potassium permanganate
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 |
Número CE | |
KEGG | |
PubChem CID
|
|
Número RTECS | |
UNII | |
un numero | 1490 |
Tablero CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
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 | |
Índice de refracción ( n D )
|
1,59 |
Estructura | |
Ortorrómbico , OP24 | |
Pnma, No. 62 | |
a = 0,909 nm, b = 0,572 nm, c = 0,741 nm
|
|
Unidades de fórmula ( Z )
|
4 |
Termoquímica | |
Capacidad calorífica ( C )
|
119,2 J / mol K |
Entropía molar estándar ( S |
171,7 J K −1 mol −1 |
−813,4 kJ / mol | |
Energía libre de Gibbs (Δ f G ˚)
|
-713,8 kJ / mol |
Farmacología | |
D08AX06 ( OMS ) V03AB18 ( OMS ) | |
Riesgos | |
Pictogramas GHS | |
NFPA 704 (diamante de fuego) | |
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). |
|
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Datos clinicos | |
---|---|
Datos de licencia | |
Identificadores | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
Tarjeta de información ECHA | 100.028.874 |
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 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.
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
- Tarjeta internacional de seguridad química 0672
- "Permanganato de potasio" . Portal de información sobre medicamentos . Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Inventario Nacional de Contaminantes: Hoja de datos de manganeso y compuestos
- El uso de permanganato de potasio en estanques de peces.