Перманганат калия

Пермангана́т ка́лия (лат. Kalii permanganas, распространённое название в быту — марганцо́вка) — марганцовокислый калий, калиевая соль марганцовой кислоты. Химическая формула — KMnO₄. Представляет собой тёмно-фиолетовые, почти чёрные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор цвета фуксии.

Внешний вид: тёмно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском. Показатель преломления составляет 1,59 (при 20 °C).

Растворяется в воде (см. таблицу), жидком аммиаке, ацетоне (2:100), метаноле, пиридине.

Является сильным окислителем. В зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде — до соединений марганца(II), в нейтральной — до соединений марганца(IV), в сильно щелочной — до соединений марганца(VI). Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия):

• в кислой среде:

${\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 -> 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O}}}$;

• в нейтральной среде:

${\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O -> 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH}}}$;

• в щелочной среде:

${\displaystyle {\ce {2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH -> K2SO4 + 2K2MnO4 + H2O}}}$.

Однако последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

При соприкосновении с концентрированной серной кислотой перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII):

${\displaystyle {\ce {2KMnO4 + H2SO4 -> K2SO4 + Mn2O7 + H2O}}}$.

При этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца ${\displaystyle {\ce {MnO3HSO4}}}$. По реакции с фторидом иода(V) можно получить аналогичный оксофторид:

${\displaystyle {\ce {KMnO4 + IF5 -> KF + IOF3 + MnO3F}}}$.

При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода). Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:

${\displaystyle {\ce {2KMnO4->[^{\circ }t]K2MnO4\ +MnO2\ +O2}}}$.

На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:

${\displaystyle {\ce {5KMnO4->[^{\circ }t]K2MnO4\ +K3MnO4\ +3MnO2\ +3O2}}}$.

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

${\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O -> 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4}}}$.

Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) : : ${\displaystyle {\ce {K2MnO4}}}$ на ${\displaystyle {\ce {MnO2}}}$ и ${\displaystyle {\ce {KMnO4}}}$.

Окисляет органические вещества. В частности, разбавленные растворы перманганата калия в щелочной и нейтральной среде окисляют алкены до диолов (реакция Вагнера):

Водные растворы перманганата калия термодинамически нестабильны, но кинетически довольно устойчивы. Их сохранность резко повышается при хранении в темноте.

При смеси с пероксидом водорода протекает следующая реакция:

${\displaystyle {\ce {2KMnO4 +3H2O2 -> 2MnO2 + 3O2 ^ + 2H2O + 2KOH}}}$.

Перманганат калия реагирует с концентрированной соляной, бромоводородной или иодоводородной кислотой. В результате выделяются свободные галогены:

${\displaystyle {\ce {2KMnO4 + 16HCl -> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 ^ + 8H2O}}}$

Во время химической реакции хлорид-анион ${\displaystyle {\ce {Cl^{-}}}}$ окисляется до элементарного хлора, а ион ${\displaystyle {\ce {Mn^{7+}}}}$ в перманганат-анионе восстанавливается до катиона ${\displaystyle {\ce {Mn^{2+}}}}$:

${\displaystyle {\ce {2Cl^{-}-> Cl2 ^}}}$

${\displaystyle {\ce {Mn^{7+}-> Mn^{2+}}}}$

Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.

Разбавленные растворы (около 0,1 %) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. В качестве рвотного средства для приёма внутрь при отравлениях морфином, аконитином и некоторыми другими алкалоидами используют разбавленный (0,02—0,1 %) раствор перманганата калия^[1].

Антисептическое средство. При соприкосновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения — альбуминаты (за счёт этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах — раздражающее, прижигающее и дубящее действие). Обладает также дезодорирующим эффектом. Эффективен при лечении ожогов и язв. Способность калия перманганата обезвреживать некоторые яды лежит в основе использования его растворов для промывания желудка при отравлениях неизвестным ядом и пищевых токсикоинфекциях. При попадании внутрь всасывается, оказывая гематотоксическое действие (приводит к развитию метгемоглобинемии).

Смазывание язвенных и ожоговых поверхностей — инфицированные раны, язвы и ожоги кожи. Полоскание полости рта и ротоглотки — при инфекционно-воспалительных заболеваниях слизистой оболочки полости рта и ротоглотки (в том числе при ангинах). Для промывания и спринцеваний при гинекологических и урологических заболеваниях — кольпиты и уретриты. Для промываний — желудка при отравлениях, вызванных приёмом внутрь алкалоидов (морфин, аконитин, никотин), синильной кислотой, фосфором, хинином; кожи — при попадании на неё анилина; глаз — при поражении их ядовитыми насекомыми.

Гиперчувствительность.

При передозировке: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки — отёчная, тёмно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отёк гортани, развитие механической асфиксии, ожогового шока, двигательного возбуждения, судорог, явлений паркинсонизма, геморрагического колита, нефропатии, гепатопатии. При пониженной кислотности желудочного сока возможно развитие метгемоглобинемии с выраженным цианозом и одышкой. Смертельная доза для детей — около 3 г, для взрослых — 0,3—0,5 г/кг.

Лечение: метиленовый синий (50 мл 1 % раствора), аскорбиновая кислота (внутривенно — 30 мл 5 % раствора), цианокобаламин — до 1 мг, пиридоксин (внутримышечно — 3 мл 5 % раствора).

В водных растворах для промывания ран (0,1—0,5 %), для полоскания рта и горла (0,01—0,1 %), для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей (2—5 %), для спринцевания (0,02—0,1 %) в гинекологической и урологической практике, а также промывания желудка при отравлениях.

Активно взаимодействует при нагреве и даже при комнатной температуре с большинством восстановителей, например, органическими веществами (сахарозой, танинами, глицерином и многими другими), легкоокисляющимися веществами, поэтому при смешивании происходит саморазогревание, что иногда вызывает самовоспламенение смеси (с концентрированным раствором глицерина, или безводным — всегда) и может привести к взрыву.

Очень опасно растирание сухого перманганата калия с органическими веществами и порошками активных металлов и неметаллов (кальцием, алюминием, магнием, фосфором, серой и др.) — весьма вероятен взрыв.

Благодаря сильным окислительным способностям перманганат-иона в кислой среде и его крайне яркой окраске, он часто используется в качестве титранта, которому не требуется индикатор (конец титрования определяется по неисчезающей розоватой окраске). Для стандартизации раствора, в качестве первичного стандарта используется оксалат натрия. Стандартизация производится при нагревании.

• 1—2%-й раствор используется садоводами для протравливания семян перед посадкой^[2]
• Применяется для определения перманганатной окисляемости при оценке качества воды согласно ГОСТ 2761-84 по методу Кубеля^[3].
• Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
• Растворы (концентрации примерно 3 г/л) широко применяются при тонировании фотографий.
• В пиротехнике применяют в качестве сильного окислителя.
• Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в жидкостных ракетных двигателях.
• Водный раствор перманганата калия используется для травления дерева, в качестве морилки.
• Водный раствор применяется также для выведения татуировок. Результат достигается посредством химического ожога, при котором отмирают ткани, в которых содержится красящее вещество. Данный метод немногим отличается от простого срезания кожи, обычно он менее эффективен и более неприятен, так как ожоги заживают намного дольше. Татуировка не удаляется полностью, на её месте остаются шрамы.
• Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении мета- и парафталевых кислот из мета- и параксилолов, соответственно (см. Терефталевая кислота).
• Перманганат калия является прекурсором в синтезе мефедрона и меткатинона (эфедрона).

Часто для получения небольших количеств, сплавляют диоксид марганца с нитратом или хлоратом калия и гидроксидом калия. Получающийся манганат(VI) калия далее либо окисляют хлором или электролизом, либо пропускают углекислый газ, создающий кисловатую (или примерно нейтральную) среду, в которой K₂MnO₄ дисмутирует, что, однако, уменьшает выход ввиду удаления марганца как MnO₂.

${\displaystyle {\ce {3MnO2 + KClO3 + 6KOH ->[t] 3K2MnO4 + KCl + 3H2O}}}$,

${\displaystyle {\ce {3K2MnO4 + 2H2O ->[{\ce {H^+}}] 2KMnO4 + MnO2 v + 4KOH}}}$,

${\displaystyle {\ce {2K2MnO4 + Cl2 -> 2KMnO4 + 2KCl}}}$,

${\displaystyle {\ce {2K2MnO4 + 2H2O -> 2KMnO4 + H2 ^ + 2KOH}}}$.

Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и эндотермична, она является основным промышленным способом получения перманганата калия.

Входит в IV список прекурсоров ПККН в России^[4] (допускается исключение некоторых мер контроля).

14 июня 2013 года на Украине был признан прекурсором и внесён в список наркотических веществ^[5].

По этой причине продающаяся в розничной сети «марганцовка» содержит лишь 44,5 % перманганата калия, а остальное — инертный наполнитель (обычно сульфат калия или феррат натрия).

• Вульфсон Н. С. Препаративная органическая химия. — С. 656, 657.
• Казанский Б. А. (ред.). Синтезы органических препаратов (сборник 3). — С. 145.
• Реми Г. Курс неорганической химии (том 1). — С. 817.

• International Chemical Safety Card 0672