عمليات تقليل الأكسدة تكمن وراء أهم ظواهر الطبيعة الحية وغير الحية: الاحتراق ، تحلل المواد المعقدة ، تخليق المركبات العضوية. برمنجنات البوتاسيوم ، خصائصها التي سوف ندرسها في مقالتنا ، هي واحدة من أقوى العوامل المؤكسدة المستخدمة في المختبر والظروف الصناعية. تعتمد قدرته على الأكسدة على حالة أكسدة الذرة ، والتي تتغير أثناء التفاعل. دعونا نفكر في هذا في أمثلة محددة للعمليات الكيميائية التي تحدث بمشاركة جزيئات KMnO4.
خاصية المادة
المركب الذي ندرسه (برمنجنات البوتاسيوم) هو أحد أكثر المواد المستخدمة على نطاق واسع في الصناعة - مركبات المنجنيز. يتم تمثيل الملح بواسطة بلورات على شكل مناشير أرجوانية داكنة منتظمة. يذوب جيدًا في الماء ويشكل محلولًا بلون التوت مع خصائص ممتازة للجراثيم.مميزات. لذلك ، وجدت المادة تطبيقًا واسعًا في الطب وفي الحياة اليومية كعامل مبيد للجراثيم. مثل المركبات الأخرى من المنغنيز سباعي التكافؤ ، فإن الملح قادر على أكسدة العديد من المركبات ذات الطبيعة العضوية وغير العضوية. يتم استخدام تحلل برمنجنات البوتاسيوم في المختبرات الكيميائية للحصول على كميات صغيرة من الأكسجين النقي. يؤكسد المركب حامض الكبريتيت إلى كبريتات. في الصناعة ، KMnO4يستخدم لاستخراج غاز الكلور من حمض الهيدروكلوريك. كما أنه يؤكسد معظم المواد العضوية وهو قادر على تحويل الأملاح الحديدية إلى مركباتها الحديدية.
تجارب مع برمنجنات البوتاسيوم
مادة تسمى عادة برمنجنات البوتاسيوم تتحلل عند تسخينها. تحتوي منتجات التفاعل على أكسجين حر وثاني أكسيد المنغنيز وملح جديد - K2MnO4. في المختبر ، يتم تنفيذ هذه العملية للحصول على أكسجين نقي. يمكن تمثيل المعادلة الكيميائية لتحلل برمنجنات البوتاسيوم على النحو التالي:
2KMnO4=K2MnO4+ MnO2+ O2.
المادة الجافة ، وهي بلورات أرجوانية على شكل موشورات منتظمة ، يتم تسخينها إلى درجة حرارة +200 درجة مئوية. الكاتيون المنغنيز ، وهو جزء من الملح ، له حالة أكسدة +7. ينخفض في نواتج التفاعل إلى +6 و +4 على التوالي.
أكسدة الإيثيلين
غاز الهيدروكربونات التي تنتمي إلى فئات مختلفةتحتوي المركبات العضوية على روابط مفردة ومتعددة بين ذرات الكربون في جزيئاتها. كيفية تحديد وجود روابط pi الكامنة وراء الطبيعة غير المشبعة لمركب عضوي؟ لهذا ، يتم إجراء التجارب الكيميائية عن طريق تمرير مادة الاختبار (على سبيل المثال ، الإيثين أو الأسيتيلين) من خلال محلول أرجواني من برمنجنات البوتاسيوم. لوحظ تلونها ، حيث يتم تدمير الرابطة غير المشبعة. يتأكسد جزيء الإيثيلين ويتحول من هيدروكربون غير مشبع إلى كحول مشبع ثنائي الهيدروجين - إيثيلين جلايكول. يعتبر رد الفعل هذا نوعيًا لوجود روابط ثنائية أو ثلاثية.
ملامح المظاهر الكيميائية لـ KMnO4
إذا تغيرت حالات أكسدة المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل ، عندها يحدث تفاعل الأكسدة والاختزال. يقوم على ظاهرة حركة الإلكترونات من ذرة إلى أخرى. كما في حالة تحلل برمنجنات البوتاسيوم ، وفي التفاعلات الأخرى ، تُظهر المادة خصائص واضحة لعامل مؤكسد. على سبيل المثال ، في محلول محمض من كبريتات الصوديوم وبرمنجنات البوتاسيوم ، تتشكل كبريتات الصوديوم والبوتاسيوم والمنغنيز ، وكذلك الماء:
5Na2SO3+ 2KMnO4+ 3H2SO4=2MnSO4+ 5Na2SO4+ K2SO4+ 3H20.
في هذه الحالة ، أيون الكبريت هو عامل مختزل ، والمنغنيز ، وهو جزء من الأنيون المركب MnO4-، يعرض خصائص عامل مؤكسد. يقبل خمسة إلكترونات ، لذلك تنتقل حالة الأكسدة من +7 إلى + 2.
تأثير البيئة علىتدفق تفاعل كيميائي
اعتمادًا على تركيز أيونات الهيدروجين أو مجموعات الهيدروكسيل ، تتميز الطبيعة الحمضية أو القلوية أو المحايدة للمحلول الذي يحدث فيه تفاعل الأكسدة والاختزال. على سبيل المثال ، مع وجود نسبة زائدة من كاتيونات الهيدروجين ، فإن أيون المنغنيز مع حالة أكسدة +7 في برمنجنات البوتاسيوم يخفضه إلى +2. في بيئة قلوية ، عند التركيز العالي لمجموعات الهيدروكسيل ، يتأكسد كبريتات الصوديوم ، المتفاعل مع برمنجنات البوتاسيوم ، إلى كبريتات. أيون المنغنيز مع حالة أكسدة +7 يذهب إلى كاتيون بشحنة +6 ، والتي هي في تكوين K2MnO4 ، الحل الذي له لون أخضر. في بيئة محايدة ، يتفاعل كبريتيت الصوديوم وبرمنجنات البوتاسيوم مع بعضهما البعض ، ويترسب ثاني أكسيد المنجنيز. تنخفض حالة أكسدة كاتيون المنغنيز من +7 إلى +4. توجد أيضًا كبريتات الصوديوم والقلويات - هيدروكسيد الصوديوم في منتجات التفاعل.
استخدام أملاح حمض المنغنيز
غالبًا ما يتم استخدام تفاعل تحلل برمنجنات البوتاسيوم عند التسخين وعمليات الأكسدة والاختزال الأخرى التي تتضمن أملاح حمض المنغنيز في الصناعة. على سبيل المثال ، أكسدة العديد من المركبات العضوية ، وإطلاق الكلور الغازي من حمض الهيدروكلوريك ، وتحويل الأملاح الحديدية إلى ثلاثي التكافؤ. في الزراعة ، يتم استخدام محلول KMnO4لعلاج البذور والتربة مسبقًا ، وفي الطب يعالجون سطح الجروح ويطهرون الأغشية المخاطية الملتهبة في تجويف الأنف ،تستخدم لتطهير مواد النظافة الشخصية.
في مقالتنا ، لم ندرس فقط بالتفصيل عملية تحلل برمنجنات البوتاسيوم ، ولكننا نظرنا أيضًا في خصائصه المؤكسدة وتطبيقاته في الحياة اليومية والصناعة.
