Введение
Вы зашли в аптеку, и на прилавке увидели небольшой пузырек с надписью "Перманганат калия". В голове тут же включилось мышление любопытного химика: что же это за вещество, для чего предназначено и какие свойства имеет? В общем, из аптеки вы уходите с твердым намерением узнать о нем побольше. Такова стандартная схема знакомства человека с перманганатом калия. Узнать-то вы хотите, но зачастую просто не находите (или не имеете возможности найти) нужную информацию. Сегодня я постараюсь ответить на все ваши вопросы, касающиеся данного соединения.
Определение
Перманганат калия является калиевой солью, источник остатка которой - марганцевая кислота. Иногда его могут назвать "марганцовокислым калием" или "марганцовкой".
Перманганат калия: физические свойства
Это вещество представлено темно-фиолетовыми кристаллами, имеющими металлический блеск. Они растворяются водой, ацетоном, жидким аммиаком, метанолом и пиридином. Чем больше температура воды, тем больше показатель растворимости перманганата калия в ней. А с ацетоном он взаимодействует только при условии, что числовое отношение этой жидкости к марганцовке равняется 100:2.
Перманганат калия: химические свойства
Если вы внимательно взглянете на периодическую систему Д.И.Менделеева, то увидите, что марганец имеет переменную валентность: II, IV и VI. И факторами приобретения того или иного показателя являются среды, в условиях которых находится перманганат калия. Реакции происходят в кислой среде - значит, эта соль получает валентность II, в нейтральной - IV, а в сильно щелочной - VI. Это можно доказать, соединив в разных условиях кристаллы марганцовки и, например, сульфита калия (это одна из солей сернистой кислоты). Итак, сначала кислотная среда. Высыплем эту порошкообразную смесь в серную кислоту. Последует реакция, продуктами которой станут сульфаты калия и двухвалентного марганца, а также вода. Далее рассмотрим поведение перманганата калия в нейтральной среде. Опустим вышеназванную смесь в воду. При данном взаимодействии образуются сульфат калия, оксид четырехвалентного марганца и гидроксид калия. И, наконец, щелочная среда. Пусть уже известная нам смесь (марганцовка + сульфит калия) встретится с тем же основанием (калиевым щёлоком). Продукты этой реакции: вода, сульфат калия и манганат того же металла. В последней соли марганец имеет валентность VI. Взаимодействие чистого перманганата калия и концентрированной серной кислоты (а также сахарозы, глицерина (фото), танинов и других органических веществ) сопровождается взрывом, однако его аккуратное соединение с холодной кислотой дает продукты, представленные водой, гидросульфатом калия и неустойчивым оксидом семивалентного марганца.
Получение перманганата калия
Его получают химическим или электрохимическим окислением веществ, которые содержат марганец, а также диспропорционированием манганата калия.
Применение
Наиболее широкое распространение эта соль получила в медицине. Ее раствором полоскают горло, промывают раны и обрабатывают ожоги, также это хороший антисептик. Марганцовка необходима как рвотное средство, которое принимают внутрь, когда получают отравление некоторыми алкалоидами (например аконитином, морфином и т.п.). Однако следует учитывать, что чистый перманганат калия смертельно опасен для человека, и поэтому перед принятием даже его раствора перорально или внутрь следует обсуждать концентрацию, дозировку и возможность появления аллергических реакций со своим лечащим врачом. Но данная соль находит применение и во многих других отраслях: например, в тонировании фотографий, выведении татуировок, очищении лабораторной посуды от жира или любого другого органического соединения и т.д.
Заключение
Вот сколько интересных и необычных свойств имеет, казалось бы, обычная марганцовка. Как видите, эта соль является незаменимым помощником человека, но только при аккуратном обращении с ней.
В окислительно-восстановительных реакциях органические вещества чаще проявляют свойства восстановителей, а сами окисляются. Легкость окисления органических соединений зависит от доступности электронов при взаимодействии с окислителем. Все известные факторы, вызывающие увеличение электронной плотности в молекулах органических соединений (например, положительные индуктивный и мезомерные эффекты), будут повышать их способность к окислению и наоборот.
Склонность органических соединений к окислению возрастает с ростом их нуклеофильности , что соответствует следующим рядам:
Рост нуклеофильности в ряду
Рассмотрим окислительно-восстановительные реакции представителей важнейших классов органических веществ с некоторыми неорганическими окислителями.
Окисление алкенов
При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты). Атомы-восстановители в этих реакциях – атомы углерода, связанные двойной связью.
Реакция с раствором перманганата калия протекает в нейтральной или слабо щелочной среде следующим образом:
3C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
В более жестких условиях окисление приводит к разрыву углеродной цепи по двойной связи и образованию двух кислот (в сильно щелочной среде – двух солей) или кислоты и диоксида углерода (в сильно щелочной среде – соли и карбоната):
1) 5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O
2) 5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O
3) CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 10KOH → CH 3 COOK + C 2 H 5 COOK + 6H 2 O + 8K 2 MnO 4
4) CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 13KOH → CH 3 COOK + K 2 CO 3 + 8H 2 O + 10K 2 MnO 4
Дихромат калия в сернокислотной среде окисляет алкены аналогично реакциям 1 и 2.
При окислении алкенов, в которых атомы углерода при двойной связи содержат по два углеродных радикала, происходит образование двух кетонов:
Окисление алкинов
Алкины окисляются в несколько более жестких условиях, чем алкены, поэтому они обычно окисляются с разрывом углеродной цепи по тройной связи. Как и в случае алкенов, атомы-восстановители здесь – атомы углерода, связанные кратной связью. В результате реакций образуются кислоты и диоксид углерода. Окисление может быть проведено перманганатом или дихроматом калия в кислотной среде, например:
5CH 3 C≡CH + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O
Ацетилен может быть окислен перманганатом калия в нейтральной среде до оксалата калия:
3CH≡CH +8KMnO 4 → 3KOOC –COOK +8MnO 2 +2КОН +2Н 2 О
В кислотной среде окисление идет до щавелевой кислоты или углекислого газа:
5CH≡CH +8KMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4К 2 SO 4 +12Н 2 О
CH≡CH + 2KMnO 4 +3H 2 SO 4 → 2CO 2 + 2MnSO 4 + 4H 2 O + K 2 SO 4
Окисление гомологов бензола
Бензол не окисляется даже в довольно жестких условиях. Гомологи бензола могут быть окислены раствором перманганата калия в нейтральной среде до бензоата калия:
C 6 H 5 CH 3 +2KMnO 4 → C 6 H 5 COOK + 2MnO 2 + KOH + H 2 O
C 6 H 5 CH 2 CH 3 + 4KMnO 4 → C 6 H 5 COOK + K 2 CO 3 + 2H 2 O + 4MnO 2 + KOH
Окисление гомологов бензола дихроматом или перманганатом калия в кислотной среде приводит к образованию бензойной кислоты.
5С 6 Н 5 СН 3 +6КMnO 4 +9 H 2 SO 4 → 5С 6 Н 5 СООН+6MnSO 4 +3K 2 SO 4 + 14H 2 O
5C 6 H 5 –C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 → 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 + 12MnSO 4 + 6K 2 SO 4 + 28H 2 O
Окисление спиртов
Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны.
Образующиеся при окислении спиртов альдегиды легко окисляются до кислот, поэтому альдегиды из первичных спиртов получают окислением дихроматом калия в кислотной среде при температуре кипения альдегида. Испаряясь, альдегиды не успевают окислиться.
3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 CHO + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
С избытком окислителя (KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7) в любой среде первичные спирты окисляются до карбоновых кислот или их солей, а вторичные – до кетонов.
5C 2 H 5 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O
3CH 3 –CH 2 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 → 3CH 3 –COOH + 2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O
Третичные спирты в этих условиях не окисляются, а метиловый спирт окисляется до углекислого газа.
Двухатомный спирт, этиленгликоль HOCH 2 –CH 2 OH, при нагревании в кислой среде с раствором KMnO 4 или K 2 Cr 2 O 7 легко окисляется до щавелевой кислоты, а в нейтральной – до оксалата калия.
5СН 2 (ОН) – СН 2 (ОН) + 8КMnO 4 +12H 2 SO 4 → 5HOOC –COOH +8MnSO 4 +4К 2 SO 4 +22Н 2 О
3СН 2 (ОН) – СН 2 (ОН) + 8КMnO 4 → 3KOOC –COOK +8MnO 2 +2КОН +8Н 2 О
Окисление альдегидов и кетонов
Альдегиды – довольно сильные восстановители, и поэтому легко окисляются различными окислителями, например: KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , OH, Cu(OH) 2 . Все реакции идут при нагревании:
3CH 3 CHO + 2KMnO 4 → CH 3 COOH + 2CH 3 COOK + 2MnO 2 + H 2 O
3CH 3 CHO + K 2 Cr 2 O 7 + 4H 2 SO 4 → 3CH 3 COOH + Cr 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O
CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3KOH → CH 3 COOK + 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O
5CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
CH 3 CHO + Br 2 + 3NaOH → CH 3 COONa + 2NaBr + 2H 2 O
реакция «серебряного зеркала»
C аммиачным раствором оксида серебра альдегиды окисляются до карбоновых кислот которые в аммиачном растворе дают соли аммония (реакция «серебрянного зеркала»):
CH 3 CH=O + 2OH → CH 3 COONH 4 + 2Ag + H 2 O + 3NH 3
CH 3 –CH=O + 2Cu(OH) 2 → CH 3 COOH + Cu 2 O + 2H 2 O
Муравьиный альдегид (формальдегид) окисляется, как правило, до углекислого газа:
5HCOH + 4KMnO 4 (изб ) + 6H 2 SO 4 → 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 5CO 2 + 11H 2 O
3СН 2 О + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 → 3CO 2 +2K 2 SO 4 + 2Cr 2 (SO 4) 3 + 11H 2 O
HCHO + 4OH → (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag↓ + 2H 2 O + 6NH 3
HCOH + 4Cu(OH) 2 → CO 2 + 2Cu 2 O↓+ 5H 2 O
Кетоны окисляются в жестких условия сильными окислителями с разрывом связей С-С и дают смеси кислот:
Карбоновые кислоты. Среди кислот сильными восстановительными свойствами обладают муравьиная и щавелевая, которые окисляются до углекислого газа.
НСООН + HgCl 2 =CO 2 + Hg + 2HCl
HCOOH+ Cl 2 = CO 2 +2HCl
HOOC-COOH+ Cl 2 =2CO 2 +2HCl
Муравьиная кислота , кроме кислотных свойств, проявляет также некоторые свойства альдегидов, в частности, восстановительные. При этом она окисляется до углекислого газа. Например:
2KMnO4 + 5HCOOH + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2 + 8H2O
При нагревании с сильными водоотнимающими средствами (H2SO4 (конц.) или P4O10) разлагается:
HCOOH →(t) CO + H2O
Каталитическое окисление алканов:
Каталитическое окисление алкенов:
Окисление фенолов:
Полезные свойства перманганата калия известны на протяжении многих лет. Это химическое соединение демонстрирует высокую устойчивость и легкость использования. Кроме того, он имеет сильные окислительные свойства, что делает его широко используемым в различных областях, и особенно медицине. Его используют для дезинфекции ран и ожогов .
Что такое калия перманганат
Калия перманганат (с лат. kalium hypermanganicum) – это неорганическое химическое соединение, калиевая соль пермангановой кислоты , с полной формулой KMnO 4 .
Является твердым веществом, которое имеет кристаллическую форму темно-фиолетового цвета с металлическим блеском, однако, в зависимости от концентрации и присутствия других соединений меняет внешний вид. Легко растворяется в воде. Имеет терпкий, горький и металлический привкус.
Калия перманганат можно приобрести в виде порошка или таблеток в аптеке.
Калия перманганат – свойства
Калия перманганат имеет многочисленные полезные свойства, такие как антиоксидантное, бактерицидное, фунгицидное, антисептическое, дезинфицирующее, дезодорирующее, вяжущее, противовоспалительное, бактериостатическое, фунгистатическое, противовирусное, антипротозойное, противоотечное действия.
Концентрированные растворы перманганата калия имеют коррозионные свойства.
Применение перманганата калия в медицине
Калия перманганат применяется в традиционной и нетрадиционной медицине, и в косметологии. Используется в частности для промывания и обеззараживания ран, ожогов и язв кожи . Для этого используют раствор с концентрацией 0,05%.
Применение имеет также раствор 0,025%, который используется для полоскания полости рта , слухового канала, глотки, конъюнктивы и полости носа.
Это вещество используется при заболеваниях дёсен и воспалении гортани и глотки. Также было отмечено, что ускоряет процесс заживления ран. Доказано, что сжимает мелкие кровеносные сосуды, благодаря чему замедляет кровотечения.
Калия перманганат действует благотворно на волосы и кожу, поскольку уменьшает секрецию кожного сала и оказывает отшелушивающие действие на кожу. Используется в борьбе с акне . Лечит выделения из операционной раны, гнойнички, сыпь, появление волдырей, кожные изменения в ходе оспы и себорейный дерматит .
Как использовать калия перманганат
Наиболее известный способ использования перманганата калия – добавление в ванну. В такой форме можно вылечить чрезмерную потливость, микозы, псориаз, себорею или акне . Такие ванны не должны длиться дольше 15 минут, а температура воды не должна превышать 40°C.
Это соединение применяется в лечении стойких геморроидальных узлов. Для приготовления лечебной ванны из марганцовокислого калия при варикозном расширении вен заднего прохода необходимо: 3 литра воды, несколько кристалликов перманганата калия, 1 чайная ложка растительного масла, 1 чайная ложка соды и 200 г вареного молока. Все ингредиенты нужно соединить и довести до кипения. После легкого охлаждения приготовленный раствор добавляют в ванну. Ванна не должна длиться дольше, чем 20 минут.
Калия перманганат быстро снимает боль в ногах у людей, борющихся с мозолями. В воду добавляют раствор марганцовокислого калия и косметическую соль, а затем замачивают ноги на 20 минут. После процедуры необходимо их тщательно вытереть.
Побочные эффекты перманганата калия
Абсолютно противопоказано применение перманганата калия для замачивания ног и лица у больных диабетом , борющихся с синдромом диабетической стопы . Не следует использовать его людям, демонстрирующим гиперчувствительность и женщин при беременности и во время лактации.
Неправильное использование перманганата калия, и особенно несоблюдение правильной концентрации этого химического вещества, может привести к серьезным осложнениями.
Среди побочных эффектов перманганата калия можно отметить: судороги, едкое и раздражающее действие на кожу и глаза (может вызвать ожог), раздражает дыхательные пути и кожу, канцерогенное, мутагенное действие на половые клетки , двигательные нарушения и паркинсонизм , вызванный хроническим употреблением марганцовки.
Калия перманганат для младенцев
Калия перманганат применяют некоторые мамы в уходе за новорожденным. Добавленный в небольшом количестве в воду во время купания ребёнка, он поднимет дезинфицирующие свойства ежедневной гигиены. Рекомендуется особенно для детей с воспалением кожи.
Не бросайте вещество непосредственно в воду для купания. Его нужно предварительно растворить в стакане теплой воды до получения светло-розового цвета, после чего влить в ванну .
Выпуск 15Состав марганцовки
В новом видеоуроке химии профессор Дмитрий Иванович расскажет о составе марганцовки (перманганата калия). Марганцовка или перманганат калия (КМnO4) используется в медицине, ветеринарии. Это вещество — одно из самых известных соединений металла, известного под названием марганца.
Как видно из формулы, состав марганцовки включает в себя калий, марганец и кислород. С виду марганцовка ничем не примечательна, — это тёмно-фиолетовое кристаллическое вещество, кристаллы которого имеют металлический блеск. Она хорошо растворима в воде и представляет собой сильный окислитель. Нагревание заставляет марганцовку разлагаться, высвобождая связанный кислород. Этим пользуются химики, если нужно получить чистый кислород.
Состав марганцовки делает её хорошим антисептическим средством. Контактируя с органикой перманганат калия начинает выделять атомарный кислород. При этом образуется окись марганца. Поэтому марганцовку используют при лечении ран. Состав марганцовки таков, что при её взаимодействии с некоторыми химическими веществами может произойти взрыв. Поэтому не следует смешивать это вещество с углём, танином или сахаром.
Активное вещество в чистом виде.
Форма выпуска
Порошок для приготовления раствора для местного и наружного применения. Расфасовывается в хорошо закупоренную тару (жестянки, банки или - если предназначен для индивидуального пользования - в мелкую упаковку).
Фармакологическое действие
Дезодорирующее, антисептическое.
Фармакодинамика и фармакокинетика
Марганцовокислый Калий - что это?
Марганцовокислый калий или перманганат калия - это марганцовка. Препарат имеет вид мелкого порошка (кристаллов) красно- или темно-фиолетового цвета с металлическим блеском. В воде вещество растворяется в соотношении 1:18, слабый водный раствор розоватый, концентрированный раствор окрашен в темно-фиолетовый цвет.
Фармакодинамика
Антисептик . При соприкосновении перманганата калия (марганцовокислого калия) с органическими веществами образуется атомарный кислород.
Оксид, который образуется при восстановлении препарата, образует комплексные соединения с белками - альбуминаты . За счет чего марганцевокислый калий в малых концентрациях обладает вяжущими свойствами, а в концентрированных растворах проявляет прижигающее, раздражающее и дубящее действие.
Проявляет дезодорирующие свойства . Эффективен при лечении язв и ожогов.
Перманганат калия обладает способностью обезвреживать отдельные яды, и это его свойство нередко используется в ситуациях, когда необходимо сделать промывание желудка при пищевых токсикоинфекциях и отравлении неизвестными веществами.
Фармакокинетика
При попадании внутрь всасывается, может стать причиной развития метгемоглобинемии (гематотоксическое действие).
Показания к применению Марганцовокислого калия: для чего нужна марганцовка?
В качестве антисептика применяются водные растворы с концентрацией около 0,1%.
Средство используют для обработки обожженных участков тела, для промывания язв и инфицированных ран, для полоскания ротоглотки и горла при инфекционно-воспалительных заболеваниях слизистой ротовой полости и ротоглотки (в том числе при ангине ), а также для обработки кожи при попадании на нее фениламина (анилина ) и глаз в случае их поражения ядовитыми насекомыми.
В качестве рвотного средства перманганат калия принимают внутрь при отравлении алкалоидами (например, аконитином, морфином или никотином), хинином, фосфором, синильной кислотой. Оптимальная концентрация раствора марганцовки при отравлении - 0,02-1%.
С добавлением марганцовокислого калия готовят раствор для купания новорожденного.
Можно ли подмываться раствором Перманганата Калия?
Спринцевание марганцовкой в гинекологии иногда применяют при воспалительных процессах и .
Мужчинам при молочнице и ряде урологических заболеваний рекомендуют подмывание с марганцовкой.
Спринцевания при молочнице проводят раствором слабо-розового цвета (концентрация не выше 0,1%). Следует помнить, что такое средство как перманганат калия дает краткосрочный противомикробный эффект (патогенная флора уничтожается только на время проведения процедуры), поэтому использовать его следует только как дополнение к основному лечению.
Кристаллы препарата имеют свойство растворяться не сразу. В связи с этим, чтобы не спровоцировать ожог слизистой половых органов, раствор для подмывания/спринцевания готовят следующим образом: вначале в отдельной посуде делают концентрированный (ярко-малинового цвета) раствор, а затем его понемногу вливают в кипяченую воду.
Перманганат Калия при поносе
Водный раствор марганцовокислого калия в народной медицине нередко применяется для лечения поноса. При взрослые обычно принимают средство внутрь, детям же (в том числе младенческого возраста) чаще делают клизму с марганцовкой.
При поносе в стакане воды растворяют несколько кристалликов перманганата калия, а затем вливают полученный раствор в другую емкость с водой. Разовая доза для взрослого - 200 мл, для ребенка - 100 мл. В некоторых случаях для прекращения диареи достаточно выпить 1 разовую дозу лекарства.
Марганцовка - это соль марганцовой кислоты. Ее эффективность при рвоте и поносе обусловлена высокой окисляющей способностью перманганат-иона, которая обеспечивает антисептическое действие средства.
Перманганат Калия при геморрое
Люди, советующие, чем отмыть с кожи марганцовку, также отмечают эффективность универсального моющего средства, которое готовят из 100 г мыла (детского или хозяйственного, натертого на мелкую терку), 100 мл горячей воды, пищевой соды (2-3 ст. ложки) и 2-3 капель эфирного масла.
Марганцовка плюс сахар: развести костер подручными средствами
Чтобы развести огонь без спичек, нужно взять палочку, плоскую дощечку, марганцовку и сахар. Палочкой сильно трут марганцовку с сахаром. В результате химической реакции смесь самовоспламеняется.
Меры предосторожности
Не следует растворять и хранить перманганат калия в металлических емкостях, поскольку марганцовка вступит с ними во взаимодействие и утратит часть лечебных свойств. Оптимально использовать для приготовления водных растворов стеклянную посуду.
Если марганцовка спровоцировала ожог - что делать?
При ожоге ротовой полости, пищевода и желудка концентрированным раствором марганцовокислого калия следует немедленно промыть пострадавшему желудок, дать ему и слабый раствор перекиси водорода с уксусом (полстакана перекиси и 1 стакан столового уксуса на 2 л воды).
Чем можно заменить марганцовку?
Аналоги перманганата калия: Аммиак+глицерол+этанол , , Анмарин , Бактодерм , , Дерматоло-дегтярный линимент , ЗеленКа , Калефлон , Катапол , Катацел , Нафталанная мазь , Спирт этиловый , Протол , Перекись водорода , Тамбуканская грязь , , , , Этол 96% , Цинково-салициловая паста , Чага .
При беременности
При допускается только наружное применение марганцовки. Прием раствора перманганата калия внутрь противопоказан.
Определение беременности при помощи Марганцовки
Этот метод определения беременности относится к категории “бабушкиных”, однако многие беременные женщины утверждают, что он является достаточно точным.
В 500 л теплой воды разводят небольшое количество порошка перманганата калия (чтобы жидкость окрасилась в бледно-розовый цвет) и добавляют к полученному раствору немного мочи.
Если жидкость светлеет, беременности нет, если на дно банки выпал осадок в виде хлопьев — есть основания предполагать беременность.