^ Наверх ^
Готовые уроки для учителей

Сайт учителя для учителей

Химия архив

Перманганат калия

Автор: Артур Гуринович

Дата добавления: 25.11.2012

Марганцовка

В каждой домашней аптечке обязательно есть марганцовка —бытовое дезинфицирующее средство.

Научное название этого соединения — перманганат калия КМnО4. Оно представляет собой калиевую соль сильной марганцевой кислоты НМnO4, в которой марганец находится в высшей степени окисления (+7). Поэтому не­удивительно, что КМnO4 является сильным окислителем. На свету он окисляет даже воду с выделением молекулярного кислорода.

Растворите в воде несколько кристалликов КМnO4 и подождите некоторое время. Вы заметите, что малиновая окраска раствора постепенно станет более бледной, а затем и совсем исчезнет. На стенках сосуда образуется коричневый налет оксида марганца (IV):

4 КМп04 + 2 Н20 = 4 MnO2 + 4 КОН + 3O2.

Многие считают, что перманганат калия хорошо растворим в воде. На самом деле растворимость этой соли при комнатной температуре (20°С) составляет всего 6,4 г на 100 г воды. Однако раствор имеет настолько интенсивную окраску, что кажется концентрированным.

В промышленности КМпO4 получают электролизом концентрированного раствора гидроксида калия с марганцевым анодом (анод — это электрод, на котором идет процесс окисления).

В процессе электролиза материал анода постепенно растворяется с образованием знакомого всем фиолетового раствора, содержащего перманганат-ионы.

На катоде происходит выделение молекулярного водорода. Схему электролиза можно представить в виде уравнений реакций:

Мn + 8 ОН - 7 е = МпO4ˉ+ 4 Н20 (анод);

4 Н2O + 2 е = Н2 + 2 ОНˉ (катод).

Суммарное уравнение реакции можно записать следующим образом:

2 Мn + 2 КОН+ 6 Н20 = 2 КМпO4 + 7 Н2.

Умеренно растворимый в воде перманганат калия выделяется в виде осадка.

Было бы заманчиво вместо привычной марганцовки производить перманганат натрия, ведь гидроксид натрия доступнее, чем гидроксид калия. Однако в этих условиях выделить NaMn04 практически невозможно: в отличие перманганата калия, он прекрасно растворим в воде — при 20°С его растворимость составляет 144 г на 100 г воды.

Перманганат калия — очень сильный окислитель. Он может реагировать со многими органическими и неорганическими соединениями. Чем больше электронов способен принять окислитель в ходе реакции, тем большее количество молей другого вещества он окислит.

Число электронов, переходящих к окислителю, зависит от условий проведения реакции, например от кислотности среды. Так, в нейтральной или слабощелочной среде перманганат-ион восстанавливается до диоксида марганца:

МnO4ˉ+ 2 Н2O + 3 еˉ = MnO2 + 4ОНˉ

Но особенно ярко окисляющая способность перманганата проявляется в кислой среде:

МnO4ˉ+ 8 Н+ + 5 еˉ = Мn2+ + 4 Н2O

Подкисленный крепкий раствор перманганата буквально сжигает многие органические соединения, превращая их в углекислый газ и воду. Этим иногда пользуются химики для мытья лабораторной посуды, загрязненной плохо смываемыми остатками органических веществ.

В домашних условиях тоже можно использовать марганцовку для пользы дела, например, чтобы почистить фаянсовую раковину в ван­ной.

Для того чтобы получить самодельное "моющее средство", надо смешать марганцовку с кислотой. Конечно, не со всякой. Некоторые кислоты могут сами окисляться. В частности, если взять соляную кислоту, то из нее выделится ядовитый хлор:

2 КМпO4 + 16 HCI = 5 CI2 + 2 MnCI2 + 2 KCI + 8 Н20.

Так его часто и получают в лабораторных условиях. Поэтому для наших цепей лучше использовать разбавленную (примерно 5-процент­ную серную кислоту). В крайнем случае, ее можно заменить разбавленной уксусной кислотой — столовым уксусом.

Возьмем примерно 50 мл (четверть стакана) раствора кислоты, добавим 1-2 г перманганата калия (на кончике ножа) и тщательно перемешаем деревянной палочкой. Затем промоем ее под струей воды и привяжем к концу кусок поролоновой губки.

Вот этой "кисточкой" быстро, но аккуратно размажем окислительную смесь по загрязненному участку раковины. Вскоре жидкость начнет менять цвет на темно-вишневый, а затем - на коричневый. Значит, реакция окисления пошла полным ходом.

Здесь необходимо сделать несколько замечаний.

Работать надо очень осторожно. Чтобы смесь не попала на руки и одежду, хорошо бы надеть клеенчатый фартук.

И не следует медлить, так как окислительная смесь очень едкая и со временем съедает даже поролон.

После использова­ния поролоновую "кисть" нужно погрузить в заранее приготовленную банку с водой, промыть и выбросить.

Во время подобной очистки раковины может появить­ся неприятный запах, издаваемый продуктами неполного окисления органических загрязнений на фаянсе и самой уксусной кислоты. Поэтому помещение должно проветриваться.

Минут через 15-20 побуревшую смесь следует смыть струей воды. И хотя раковина предстанет в ужасном виде — вся в бурых пятнах, волноваться не стоит: продукт восстановления перманганата калия (диоксид марганца Мп02) легко удалить, восстановив его до хорошо растворимой соли марганца (II).

Сделать это лучше всего с помощью такого восстановителя как пероксид водорода Н2O2. Лучше взять, аптечный 3-процентный раствор. Вместо аптечного пероксида можно использовать таблетки гидроперита - соединения пероксида водорода с мочевиной состава CO(NH2)2∙H2O2.

Это не химическое соединение, поскольку между молекулами мочевины и пероксида водорода нет химических связей. Молекулы Н2O2 как бы включаются в длинные узкие каналы в кристаллах мочевины и не могут оттуда выйти, пока вещество не растворят в воде. Поэтому такие соединения называют соединениями включения.

Одна таблетка гидроперита соответствует 15 мл (столовая лож­ка) 3-процентного раствора пероксида водорода. Для получения 1-процентного раствора Н2O2 берут две таблетки гидроперита и 100 мл воды.

Используя Н2O2 в качестве восстановителя Мп02, нужно знать одну тонкость. Мп02 — хороший катализатор разложения пероксида водорода на воду и кислород:

2Н2O2 = 2Н2O + O2.

И если просто обработать раковину раствором Н202, то он мгновенно "вскипит", выделяя кислород, а бурый налет так и останется (ведь катализатор не должен расходоваться в ходе реакции). Кстати аналогичную реакцию иногда рекомендуют для лечения больных де­сен: их сначала обрабатывают слабым раствором марганцовки, а потом пероксидом водорода. Выделяющийся при реакции молекулярный кислород и является главным лечебным средством. Поэтому процедуру так и называют — «кислородные ванночки»

Чтобы избежать каталитического разложения Н2O2, нужна кислая среда. Здесь тоже подойдет уксус. Сильно разбавим аптечную перекись, добавим немного уксуса и этой смесью промоем раковину. Произойдет настоящее чудо: грязно-бурая поверхность засверкает белиз­ной и станет как новая. А чудо случится в полном соответствии с реакцией:

МnO2 + Н2O2 + 2 Н+ = O2 + Мn2+ + 2 Н2O.

Остается только смыть хорошо растворимую соль марганца струей воды.

Для снятия налета МпO2 можно использовать в качестве восстановителей также водные растворы органических кислот: щавелевой, лимонной, винной и др. Причем специально подкислять их не понадобится — кислоты сами создают в водном растворе достаточно кислую среду.

Просмотров: 2129

Поделиться ВКонтакте   Поделиться в Одноклассниках   Поделиться в Facebook   Поделиться в Twitter   Поделиться в Mail.ru  

Комплект готовых уроков по химии для 8-го класса

Добавить ваш комментарий


Для перехода на новую строку просто нажмите enter


* Ваш комментарий появится выше всех остальных

Прочие материалы этого раздела:

Ртуть

Ртуть— самая загадочная жидкость для непосвящённых. Ещё более удивителен тот факт, что это - металл. Узнайте о ней больше!

Химия. По каким учебникам и программам работать?

Опрос учителей химии по каким учебникам и программам вы работаете, а так же прием любых пожеланий по разработке учебно - методических материалов для учителей химии

Степень окисления. Бинарные соединения

Этот урок формирует у учащихся новые понятия, такие, как «степень окисления», «бинарные соединения». Учащиеся вспомнят, как образуются ионы, узнают, чем валентность отличается от степени окисления, заряды ионов от степени окисления. Они смогут посмотреть, как определяется степень окисления, познакомятся с номенклатурой бинарных соединений, узнают, как составляются формулы этих соединений.

Благородные газы

Что мы знаем о инертных газах? Что скрывается за их "благородностью"? Статья о химических свойствах элементов VIII группы.

 

Рекомендую
Разное