Kālija hipomanganāts: īpašības, sintēze un disproporcionēšanās

Kālija hipomanganāts — spilgti zila, nestabila viela: īpašības, sintēzes metodes (reducēšana, disproporcionēšanās) un disproporcionēšanās apturēšana ar spēcīgu bāzi.

Kālija hipomanganāts ir ķīmisks savienojums, kurā atrodas kālija joni un hipomanganāta joni. Tā ķīmiskā formula parasti apzīmējama kā K3MnO4, kur mangāna oksidācijas pakāpe hipomanganāta jonā ir +5 (Mn(V)). Savienojums parasti ir spilgti zila (vai zili zaļa) cieta viela, taču ir ļoti nestabils un laboratorijās sastopams reti.

Īpašības

• Krāsa: spoži zila / zilgani zaļa cieta viela vai šķīdums.
• Stāvoklis un stabilitāte: hipomanganāts viegli disproporcionējas — pārveidojas par kālija manganātu (MnO4 2-, zaļš) un mangāna dioksīdu (MnO2, brūns), ja nav pietiekami spēcīgas bāzes vidi.
• Ķīmiskā uzvedība: darbojas kā starpprodukts oksidēšanas/reducēšanas reakcijās; ir jutīgs pret skābināšanu, siltumu un slāpekļa oksīdus (atkarībā no apstākļiem).
• Šķīdība: hipomanganāta sāļi parasti šķīst ūdenī, bet nepieciešams ļoti spēcīgs bāziskums, lai tie būtu stabilāki šķīdumā.

Sintēze

Kālija hipomanganātu var iegūt vairākos veidos:

• no kālija permanganāta (KMnO4) reducēšanas ar piemērotiem reduktoriem, piemēram, kālija sulfītu;
• no kālija manganāta (K2MnO4) reducējot ar piemērotu reduktoru, piemēram, ar ūdeņraža peroksīdu bāziskā vidē kopā ar kālija hidroksīdu;
• reizēm var iegūt arī, reaģējot vai risinot mangāna dioksīdu bāziskā šķīdumā — šādā gadījumā notiek kompleksākas redoks-reakcijas un daļēja disproporcionēšana, kas var dot hipomanganāta jonus īslaicīgi.

Praktiski hipomanganātu parasti sagatavo rūpnieciskās vai laboratorijas procedūrās, kur kontrolē pH un ķīmisko vidi, jo bez ļoti stipras bāzes tas ātri pārvēršas citos mangāna savienojumos.

Disproporcionēšana un stabilitāte

Hipomanganāts ir termodinamiski nepakārtots pret gan augstāka (manganāts, Mn(+6)), gan zemāka (MnO2, Mn(+4)) oksidācijas pakāpju produktiem. Tipiska disproporcionēšanas reakcija ūdens bāziskā vidē (jonu līmenī) ir:

2 MnO4³⁻ + 2 H2O → MnO4²⁻ + MnO2 + 4 OH⁻

Attiecīgi kālija sāļiem šo var rakstīt arī kā:

2 K3MnO4 + 2 H2O → K2MnO4 + MnO2 + 4 KOH

Praktiski, disproporcionēšanu var apturēt vai palēnināt, uzturot ļoti spēcīgi bāzisku vidi (augsts OH− koncentrācijas līmenis). Ja bāze nav pietiekami spēcīga, hipomanganāts ātri pārvēršas par zaļu kālija manganātu un brūnu nogulsnējumu MnO2.

Izmantošana

Sakarā ar nestabilitāti kālija hipomanganāts nav plaši izmantots komerciāli; tas parādās galvenokārt kā starpprodukts redoks-ķīmijas pētījumos vai speciālajās sintēzēs, kur nepieciešama mangāna vidēja oksidācijas pakāpe. Dažkārt to izmanto arī, lai pētītu mangāna oksidācijas stāvokļu pārejas un reakciju mehānismus.

Drošība un uzglabāšana

• Uzglabāt tikai labi noslēgtos traukos stipri bāziskā vidē un zem zemas temperatūras, ja iespējams.
• Izvairīties no skābēm un siltuma, jo tās veicina disproporcionēšanu un var izraisīt nogulsnēšanos vai ķīmiskas reakcijas.
• Strādāt ar gumijas cimdiem, aizsargbrillēm un ventilāciju — mangāna oksīdi var kairināt ādu, acis un elpceļus; neiekļaut mutē vai izliet kanalizācijā bez neitralizācijas.

Kopsavilkumā: kālija hipomanganāts (K3MnO4) ir spilgti zila, bet ķīmiski nestabila mangāna(V) sāls, kuru var sagatavot vairākos redoksceļos, taču tas viegli disproporcionējas līdz kālija manganātam un mangāna dioksīdam — procesu var kavēt, uzturot ļoti stipru bāzisku vidi (bāze).

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir kālija hipomanganāts?

J: Kādas krāsas ir kālija hipomanganāts?

J: Vai kālija hipomanganāts ir stabils?

J: Kā var pagatavot kālija hipomanganātu?

J: Par ko disproporcionējas kālija hipomanganāts?

J: Kas var apturēt kālija hipomanganāta disproporcionēšanos?

J: Vai kālija hipomanganāts ir bieži sastopams savienojums?

Meklēt pēc burta