Kālija permanganāts

Vēsture

1659. gadā vācu ķīmiķis Johans Rūdolfs Glaubers (Johann Rudolf Glauber) izkausēja minerālu pirolusīta un kālija karbonāta maisījumu, lai iegūtu materiālu, kas, izšķīdināts ūdenī, veidoja zaļu šķīdumu (kālija manganātu). Tas lēnām mainīja krāsu uz violetu (kālija permanganāts) un pēc tam uz sarkanu. Šis ziņojums ir pirmais kālija permanganāta ražošanas apraksts.

Nedaudz mazāk nekā 200 gadus vēlāk kāds londonietis vārdā Henrijs Bollmans Konijs bija ķīmiķis. Viņš interesējās par dezinfekcijas līdzekļiem un radīja tādas lietas kā ozonēts ūdens. Viņš atklāja, ka, izkausējot pirolūzītu ar nātrija hidroksīdu un izšķīdinot to ūdenī, rodas šķīdums, kam piemīt labas dezinfekcijas īpašības. Viņš šo šķīdumu patentēja un pārdeva kā Condy's Fluid. Problēma bija tā, ka šķīdums nebija ļoti stabils. To atrisināja, izmantojot kālija hidroksīdu, nevis nātrija hidroksīdu. Tādējādi tika iegūts stabilāks materiāls. To varēja arī izžāvēt, iegūstot tikpat labu kālija permanganāta pulveri. Šo pulveri sauca par Konija kristāliem vai Konija pulveri. Kālija permanganātu bija viegli pagatavot, tāpēc Konijs centās atturēt citus cilvēkus no tā izgatavošanas un pārdošanas.

Agrīnie fotogrāfi to izmantoja zibspuldzes pulverī.

Izmanto

Ķīmiskie lietojumi

Kālija permanganātu izmanto kā oksidētāju.^[3] To izmanto arī dezinfekcijas līdzekļos un dezodorantos. To var izmantot daudzu dažādu ķīmisko vielu izgatavošanai. Notekūdeņu attīrīšanā to izmanto, lai atbrīvotos no sērūdeņraža - smirdīgas toksiskas gāzes. Analītiskajā ķīmijā dažkārt izmanto precīzu KMnO koncentrāciju₄ , lai noskaidrotu, cik daudz noteikta reducējošā aģenta ir titrējumā. Saistītā veidā to izmanto kā reaģentu koksnes celulozes ražošanā. Kālija permanganāta un formaldehīda sajaukšana rada vieglu asaru gāzi.

Kā oksidētājs organiskajā sintēzē

Atšķaidīti KMnO šķīdumi₄ pārvērš alķeņus par dioliem (glikoliem). Šo reakciju izmanto arī kā kvalitatīvu testu, lai noteiktu, vai molekulā ir dubultās vai trīskāršās saites, jo reakcijas rezultātā permanganāta šķīdums kļūst bezkrāsains. Reakciju dažkārt dēvē par Beijera reaģentu.

Koncentrēti šķīdumi oksidē metilgrupu uz aromātiskā gredzena, piemēram, toluolu, līdz benzoskābei.

KMnO₄ oksidē pseidoefedrīna hidrohlorīdu, lai iegūtu metkatinonu, kas Amerikas Savienotajās Valstīs ir I sarakstā iekļauta narkotika. Līdz ar to DEA ir ierobežojusi tā lietošanu un pārdošanu, klasificējot to kā I saraksta kontrolējamo prekursoru. Kālija permanganāts ir iekļauts I saraksta prekursoru sarakstā saskaņā ar Apvienoto Nāciju Organizācijas Konvenciju pret narkotisko un psihotropo vielu nelikumīgu tirdzniecību.

Skābes un kālija permanganāts

Koncentrēta sērskābe reaģē ar kālija permanganātu, veidojot mangāna(VII) oksīdu, kas var būt sprādzienbīstams. ^[4][5][6]. Šī reakcija rada arī ozonu. Ozons var aizdedzināt spirta šķīdumā samērcētu papīru. Šī reakcija ir ļoti bīstama.

6 KMnO₄ + 9 H₂ SO₄ → 6 MnSO₄ + 3 K₂ SO₄ + 9 H₂ O + 5 O₃

Koncentrēta HCl veido hloru.

2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 MnCl₂ + 2 KCl + 8 H₂ O + 5 Cl₂

Mn saturoši redoks reakciju produkti ir atkarīgi no pH. Skābi permanganāta šķīdumi reducējas līdz vāji rozā Mn²⁺ jonam, tāpat kā mangāna(II) hlorīds. Neitrālā šķīdumā permanganāts reducējas līdz brūnam mangāna(IV) oksīdam, kur Mn ir +4 oksidācijas stāvoklī. Mangāna(IV) oksīds ir tas, kas iekrāso ādu, kad uz tās uzklāj kālija permanganātu. Kālija permanganāts bāziskā šķīdumā spontāni reducējas līdz zaļas krāsas kālija manganātam, kurā mangāns ir +6 oksidācijas stāvoklī.

Biomedicīniskie lietojumi

• Atšķaidītus šķīdumus lieto kā ārstniecisku līdzekli vēža čūlu ārstēšanai (0,25 %), kā roku dezinfekcijas līdzekli (apmēram 1 %) un viegla roku vai kāju dermatīta vai sēnīšu infekciju ārstēšanai.
• Atšķaidītu paskābināta kālija permanganāta šķīdumu izmanto histoloģijā, lai balinātu melanīnu, kas aizsedz audu detaļas.
• Kālija permanganātu var izmantot, lai atšķirtu amiloīda AA no citiem amiloīda veidiem, kas patoloģiski nogulsnējas ķermeņa audos. Inkubējot fiksētus audus ar kālija permanganātu, amiloīda AA neļauj iekrāsoties ar kongo sarkano krāsu, bet citi amiloīda veidi netiek ietekmēti.^[7][8]

Dažādi lietojumi

• KMnO šķīdumi₄ kopā ar 80 % ūdeņraža peroksīdu ir izmantoti raķetes piedziņai. Šim lietojumam to sauca par Z-Stoff. Šo propelentu joprojām izmanto torpēdās.
• Atšķaidītu (10 mg/l) kālija permanganāta šķīdumu var izmantot, lai no augiem iznīcinātu gliemežus, pirms tos ievieto saldūdens akvārijā.
• Augstas kvalitātes kālija permanganātu var atrast baseinu piederumu veikalos, un lauku apvidos to izmanto, lai no akas ūdens atdalītu dzelzi un sērūdeņradi (sapuvušas olas smarža).
• KMnO₄ bieži ir iekļauts izdzīvošanas komplektos kopā ar glicerīnu vai glikozes tableti uguns kurināšanai. Glikozes tableti var sasmalcināt, sajaukt ar kālija permanganātu, un, to berzējot, tā degs. To var arī sajaukt ar antifrīzu no transportlīdzekļa, lai iekurinātu uguni. Tas var būt bīstami, un tas jādara uzmanīgi, iemērcot antifrīzu papīru un pēc tam pievienojot nelielu daudzumu kālija permanganāta. Tas var arī sterilizēt ūdeni un brūces, tāpēc tas ir noderīgs izdzīvošanas komplektā.
• KMnO₄ izmanto dažu zivju parazitāro slimību ārstēšanai, dzeramā ūdens attīrīšanai, kā arī kā pretlīdzekli saindēšanās ar fosforu gadījumos. Āfrikā to izmanto kā dezinfekcijas līdzekli dārzeņiem, piemēram, salātiem.

Izšķīdināts kālija permanganāts

Briesmas

Cietais kālija permanganāts ir spēcīgs oksidētājs, un parasti tas jātur atsevišķi no reducētājiem. Dažām reakcijām nepieciešams nedaudz ūdens. Piemēram, pulverveida kālija permanganāts un pulverveida cukurs uzliesmo (bet nesprāgst) dažas sekundes pēc ūdens piliena pievienošanas. Atšķaidīti KMnO šķīdumi₄ nav bīstami. KMnO₄ sajaucot ar koncentrētām skābēm, veidojas bīstami produkti.

Kālija permanganāts iekrāso ādu un apģērbu, un ar to jārīkojas uzmanīgi. Apģērbu traipus var nomazgāt, izmantojot etiķskābi. Ādas traipi izzūd 48 stundu laikā.