Permanganato de Potássio (KMnO4): Estrutura, Propriedades
Permanganato de potássio (KMnO 4) é um composto inorgânico formado por manganês - metal de transição do grupo 7 (VIIB) -, oxigênio e potássio. É um sólido vítreo roxo escuro. Suas soluções aquosas também são roxas escuras; Essas soluções tornam-se menos violetas à medida que são diluídas em grandes quantidades de água.
O KMnO 4 então começa a sofrer reduções (ganho de elétrons) em uma sucessão de cores na seguinte ordem: roxo> azul> verde> amarelo> incolor (com marrom precipitado de MnO 2 ). Esta reação demonstra uma importante propriedade do permanganato de potássio: é um agente oxidante muito forte.
Fórmula
Sua fórmula química é KMnO 4 ; ou seja, para cada cátion K + há um ânion MnO 4 - interagindo com este
Estrutura química
A imagem superior mostra a estrutura cristalina do KMnO 4, que é ortorrômbica. As esferas púrpuras correspondem aos cátions K +, enquanto o tetraedro formado pelas quatro esferas vermelhas e pela esfera azul corresponde ao ânion MnO 4 .
Por que o ânion tem uma geometria tetraédrica? Sua estrutura de Lewis responde a essa pergunta. As linhas pontilhadas significam que as ligações duplas estão ressoando entre o Mn e o O. Para poder adotar essa estrutura, o centro metálico deve ter uma hibridização sp3.
Como o manganês não possui pares de elétrons sem compartilhar, as ligações Mn-O não são empurradas para o mesmo plano. Da mesma forma, a carga negativa é distribuída entre os quatro átomos de oxigênio, sendo responsável pela orientação dos cátions K + dentro dos arranjos cristalinos.
Usos
Medicina e veterinária
Devido à sua ação bactericida, é utilizado em inúmeras doenças e condições que produzem lesões cutâneas, tais como: infecções dos pés com fungos, impetigo, feridas superficiais, dermatites e úlceras tropicais.
Devido à sua ação prejudicial, o permanganato de potássio deve ser usado em baixas concentrações (1: 10000), o que limita a eficácia de sua ação.
Também é usado no tratamento de parasitas de peixes em aquários que causam infecções branquiais e úlceras cutâneas.
Tratamento de água
É um regenerador químico usado para remover ferro, magnésio e sulfeto de hidrogênio (de um odor desagradável) da água e pode ser usado para purificar águas residuais.
O ferro e o magnésio precipitam na forma dos seus óxidos insolúveis na água. Além disso, ajuda a remover a ferrugem presente nos tubos.
Preservação de frutas
O permanganato de potássio remove por oxidação o etileno gerado na banana durante seu armazenamento, permitindo que permaneça por mais de 4 semanas sem amadurecer, mesmo à temperatura ambiente.
Na África eles usam para embeber legumes, a fim de neutralizar e eliminar qualquer agente bacteriano presente.
Ação em chamas
Permanganato de potássio é usado para limitar a propagação de incêndios. Com base na capacidade do permanganato de iniciar o fogo, ele é usado para criar quebras de fogo em incêndios florestais.
Titulante redox
Em química analítica, suas soluções aquosas padronizadas são usadas como titulante oxidante em determinações redox.
Reagente em síntese orgânica
Serve para converter alcenos em dióis; ou seja, dois grupos OH são adicionados à ligação dupla C = C. A seguinte equação química:
Da mesma forma, em solução de ácido sulfúrico com ácido crômico (H 2 CrO 4 ) é utilizado para a oxidação dos álcoois primários (R-OH) para ácidos carboxílicos (R-COOH ou RCO 2 H).
O seu poder oxidante é suficientemente forte para oxidar os grupos alquilo primários ou secundários dos compostos aromáticos que os "carboxilam"; isto é, transformando a cadeia lateral R (por exemplo, um CH3) em um grupo COOH.
Usos históricos
Era parte do pó usado como flash na fotografia ou para iniciar a reação termite.
Foi usado na Segunda Guerra Mundial para camuflar cavalos brancos durante o dia. Para isso, eles usaram dióxido de manganês (MnO 2 ), que é de cor marrom; assim, passaram despercebidos.
Como se faz?
O mineral pirolusito contém dióxido de manganês (MnO 2 ) e carbonato de potássio (CaCO 3 ).
Em 1659, o químico Johann R. Glauber derretia o mineral e o dissolveu em água, observando a aparência de uma coloração verde na solução, que depois se transformou em violeta e finalmente em vermelho. Esta última cor correspondia à geração de permanganato de potássio.
Em meados do século XIX, Henry Condy estava procurando um produto anti-séptico e inicialmente tratou o pirolusita com NaOH e depois com KOH, produzindo os chamados cristais Condy; isto é, permanganato de potássio.
O permanganato de potássio é produzido industrialmente a partir do dióxido de manganês presente na pirolusita mineral. O MnO2 presente no mineral reage com o hidróxido de potássio e é subsequentemente aquecido na presença de oxigênio.
2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 => 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O
O manganato de potássio (K 2 MnO 4 ) é convertido em permanganato de potássio por oxidação eletrolítica em meio alcalino.
2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O => 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2
Em outra reação para produzir permanganato de potássio, o manganato de potássio é reagido com CO 2, acelerando o processo de desproporcionamento:
3 K 2 MnO 4 + 2 CO 2 => 2 KMnO 4 + MnO 2 + K 2 CO 3
Devido à geração de MnO 2 (dióxido de manganês), o processo é desfavorável, KOH deve ser gerado a partir de K 2 CO 3 .
Propriedades
É um sólido cristalino púrpura que funde a 240 ° C, que tem uma densidade de 2, 7 g / mL, e um peso molecular de 158 g / mol aproximadamente.
É pouco solúvel em água (6, 4 g / 100 ml a 20 ºC), o que indica que as moléculas de água não solucionam os íons MnO 4 -, devido ao fato de suas geometrias tetraédricas poderem exigir muita água sua dissolução Da mesma forma, também pode ser dissolvido em álcool metílico, acetona, ácido acético e piridina.
Decomposição
Decompõe-se a 240 ° C, liberando oxigênio:
2KMnO 4 => K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
Pode sofrer decomposição pela ação do álcool e outros solventes orgânicos, bem como pela ação de ácidos fortes e agentes redutores.
Poder de oxidação
Neste sal manganês exibe seu maior estado de oxidação (+7), ou o que é o mesmo, para a quantidade máxima de elétrons que podem ser perdidos de maneira iônica. Por sua vez, a configuração eletrônica do manganês é 3 d 54 s 2; portanto, no permanganato de potássio, toda a camada de valência do átomo de manganês está "vazia".
Assim, o átomo de manganês tem uma tendência natural para ganhar elétrons; isto é, para ser reduzido a outros estados de oxidação em meio alcalino ou ácido. Esta é a explicação de por que o KMnO 4 é um poderoso agente oxidante.
