بيرمنغنات البوتاسيوم

مركب كيميائي

☰ جدول المحتويات

نبذة تمهيدية
الخواص
- الخواص العامة
- الخواص المؤكسدة
التحضير
الاستخدامات
المراجع

فوق منغنات البوتاسيوم (أو برمنغنات البوتاسيوم) هو مركب كيميائي صيغته الكيميائية KMnO₄ وفي هذا الملح يكون المنغنيز في حالة الأكسدة +7، وهي أعلى حالة أكسدة لذلك العنصر، من هنا أتت السابقة "فوق (per)"، وهو يسمى أيضا برمنغنات ملح القلي. ويكون على شكل بلورات بنفسجية محمرة، لها بريق معدني.

بيرمنغنات البوتاسيوم




الاسم النظامي (IUPAC)
برمنغنات البوتاسيوم
المعرفات
رقم CAS	7722-64-7
بوب كيم (PubChem)	24400
مواصفات الإدخال النصي المبسط للجزيئات [O-][Mn](=O)(=O)=O.[K+]^[1]

المعرف الكيميائي الدولي 1S/K.Mn.4O/q+1;;;;;-1^[1] InChIKey:VZJVWSHVAAUDKD-UHFFFAOYSA-N^[1]
الخواص
الصيغة الجزيئية	KMnO₄
الكتلة المولية	158.04 غ/مول
المظهر	بلورات إبرية قرمزية
الكثافة	2.70 غ/سم³
نقطة الانصهار	270 °س يتفكك
الذوبانية في الماء	6.38 غ/100 مل ماء
المخاطر
ترميز المخاطر	O Xn N
توصيف المخاطر	R8-R22-R50/53
تحذيرات وقائية	S60-S61 ^[2]
في حال عدم ورود غير ذلك فإن البيانات الواردة أعلاه معطاة بالحالة القياسية (عند 25 °س و 100 كيلوباسكال)

يعتبر أيون البرمنغنات عامل مؤكسد قوي وهو له القدرة على الذوبان في الماء ليعطي محلول ذو لون قرمزي غامق، وتبخيره يعطي بلورات قرمزية-سوداء موشورية.^[3]

الخواص

الخواص العامة

بلورات برمنغات البوتاسيوم لها بنية بلورية من النمط المعيني القائم، وتكون ثوابت الشبكة البلورية كالتالي: a = 910.5 pm وb = 572.0 pm وc = 742.5 pm ، في حين أن طول الرابطة Mn-O تبلغ 162.9 بيكومتر.
ينحل فوق منغنات البوتاسيوم بشكل جيد في الماء، وتكون محاليله ذات لون لون قرمزي غامق. يستخدم حمض الأكساليك من أجل تقييس تلك المحاليل وذلك في الكيمياء التحليلية.^[4]
عند تسخين بلورات فوق منغنات البوتاسيوم إلى درجات حرارة تصل إلى 240°س يتفكك المركب إلى كل من منغنات البوتاسيوم وأكسيد المنغنيز الرباعي (ثنائي أكسيد المنغنيز) وأكسيد البوتاسيوم، ويطلق غاز الأكسجين ^[5] حسب المعادلة التالية:

10KMnO₄ –^Δ→ 3K₂MnO₄ + 7MnO₂ + 2K₂O + 6O₂

ويؤدي التسخين إلى درجات حرارة أعلى إلى تفكك المنغنات أيضاً:

2K₂MnO₄ –^Δ→ 2MnO₂ + K₂O + O₂

الخواص المؤكسدة

محلول مائي من KMnO₄ في دورق حجمي

يتميز فوق منغنات البوتاسيوم بخواصه المؤكسدة القوية، وذلك لأن المنغنيز يكون بأعلى حالة أكسدة له. لذلك فإن أغلب تفاعلاته الكيميائية مع المركبات المختلفة تتأثر بتلك الخاصية، وذلك عند التفاعل مع كل من:

الأحماض

يتأكسد حمض هيدروكلوريك ليعطي غاز الكلور، وبشكل مشابه يتفاعل فوق منغنات البوتاسيوم مع حمض الكبريتيك المركز بتفاعل أكسدة ليعطي أكسيد المنغنيز السباعي (سباعي أكسيد المنغنيز) Mn₂O₇، ويمكن أن يكون هذا التفاعل انفجارياً.^[6] يمكن لتفاعل فوق المنغنات مع حمض الكبريتيك أن يعطي غاز الأوزون حسب المعادلة:

6 KMnO₄ (aq) + 9 H₂SO₄ (aq) → 6 MnSO₄ (aq) + 3 K₂SO₄ (aq) + 9 H₂O (l) + 5 O₃ (g)

إلا أنه يجب أخذ الحيطة والحذر عند إجرائه.^[7]^[8]

المركبات اللاعضوية

يؤكسد فوق منغنات البوتاسيوم أيونات الحديد الثنائي إلى الثلاثي، كما يؤكسد أيونات الكبريتيت إلى أيونات الكبريتات، ويكون مخطط الأكسدة-اختزال للمثال الأخير كالتالي:

$\mathrm {{\overset {\underset {+IV}{}}{\ S}}O_{3}^{2-}+3\ H_{2}O}$	$\mathrm {\longrightarrow }$	$\mathrm {{\overset {\underset {+VI}{}}{\ S}}O_{4}^{2-}+2\ e^{-}+2\ H_{3}O^{+}}$	$\mathrm {\|\cdot 5}$
$\mathrm {{\overset {\underset {+VII}{}}{Mn}}O_{4}^{-}+5\ e^{-}+8\ H_{3}O^{+}}$	$\mathrm {\longrightarrow }$	$\mathrm {\ {\overset {\underset {+II}{}}{Mn}}{}^{2+}+12\ H_{2}O}$	$\mathrm {\|\cdot 2}$

$\mathrm {5\ SO_{3}^{2-}+2\ MnO_{4}^{-}+6\ H_{3}O^{+}}$	$\mathrm {\longrightarrow }$	$\mathrm {5\ SO_{4}^{2-}+2\ Mn^{2+}+9\ H_{2}O}$

المركبات العضوية

بالنسبة للمركبات العضوية فإن فوق منغنات البوتاسيوم يؤكسد الرابطة المضاعفة في الألكينات ليعطي الحمض الكربوكسيلي الموافق.^[9]

CH₃(CH₂)₁₇CH=CH₂ + [O] → CH₃(CH₂)₁₇COOH

كما يؤكسد الألدهيدات أيضاً إلى الأحماض الكربوكسيلية الموافقة، فعلى سبيل المثال فهو يؤكسد الهيبتانال إلى حمض الهيبتانويك.^[10]

C₆H₁₃CHO + [O] → C₆H₁₃COOH

كما أنه يؤكسد التولوين إلى حمض البنزويك ^[11]

التحضير

يحضر مركب فوق منغنات البوتاسيوم من أكسيد المنغنيز الرباعي (ثنائي أكسيد المنغنيز) MnO₂ والذي يتفاعل مع هيدروكسيد البوتاسيوم بوجود أكسجين الهواء ليعطي مركب منغنات البوتاسيوم K₂MnO₄، والذي يؤكسد إلى فوق منغنات كهربائياً (أكسدة مصعدية).

أما مخبرياً فيمكن تحضير المركب بأكسدة ثنائي أكسيد المنغنيز باستعمال مركب كلورات البوتاسيوم في وسط قلوي ومن ثم بتمرير غاز ثنائي أكسيد الكربون في المحلول.

الاستخدامات

التعقيم ومعالجة المياه

استخدم مركب فوق برمنغنات البوتاسيوم في السابق من أجل معالجة مياه الشرب مياه المسابح والخزانات.^[12] كما يمكن أن تستخدم محاليله المائية من أجل معالجة حالات متوسطة من مرض الفاقوع pompholyx، والتهاب الجلد Dermatitis (طفح).^[13]^[14] وفي حالات إصابة الأطراف بالفطريات.^[15]

استخدامات طبية حيوية

استعملت محاليل البرمنغنات فيما مضى من أجل علاج مرض السيلان، ويستعمل للآن من أجل علاج مرض داء المبيضات.^[16]
يؤدي حضن أنسجة مثبتة بفوق منغنات البوتاسيوم إلى منع أميلويد amyloid AA من تلطيخ صباغ أحمر الكونغو، في حين أن الأنواع الأخرى من الأميلويد لا تتأثر بذلك.^[17]^[18]

الاصطناع العضوي

يستعمل فوق منغنات البوتاسيوم من أجل الاصطناع العضوي للعديد من المركبات العضوية. فعلى سبيل المثال تستهلك كميات كبيرة منه لتحضير حمض الأسكوربيك وكلورامفينيكول والسكارين وحمض إيزو النيكوتينيك وحمض البيرازينويك.^[19]

المراجع

معرف بوب كيم: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/516875 — تاريخ الاطلاع: 19 نوفمبر 2016 — العنوان : POTASSIUM PERMANGANATE — الرخصة: محتوى حر
Potassium permanganate, ACS reagent, ≥99.0% | KMnO4 | Sigma-Aldrich - تصفح: نسخة محفوظة 18 يناير 2012 على موقع واي باك مشين.
F. Burriel, F. Lucena, S. Arribas and J. Hernández, (1985), Química Analítica Cualitativa, page 688, .
Kovacs KA, Grof P, Burai L, Riedel M (2004). "Revising the Mechanism of the Permanganate/Oxalate Reaction". J. Phys. Chem. A. 108: 11026. doi:10.1021/jp047061u.
Römpp CD 2006, Georg Thieme Verlag 2006
F. A. Cotton, G. Wilkinson, C. A. Murillo, and M. Bochmann (April 1999). Advanced Inorganic Chemistry, 6th Edition. Wiley-VCH.
Barthel, H. and Duvinage, B. (2000). "Clemens Winkler. His Experiments with Ozone in 1892". Praxis der Naturwissenschaften, Chemie. 49: 18ff.
Dzhabiev, T. S.; Denisov, N. N.; Moiseev, D. N. and Shilov, A. E. (2005). "Formation of Ozone During the Reduction of Potassium Permanganate in Sulfuric Acid Solutions". Russian Journal of Physical Chemistry. 79: 1755–1760.
Donald G. Lee, Shannon E. Lamb, and Victor S. Chang(1990)."Carboxylic Acids from the Oxidation of Terminal Alkenes by Permanganate: Nonadecanoic Acid". Org. Synth.; Coll. Vol. 7: 397.
John R. Ruhoff."n-Heptanoic acid". Org. Synth.; Coll. Vol. 2: 315.
Gardner KA, Mayer JM (1995). "Understanding C-H Bond Oxidations: H· and H- Transfer in the Oxidation of Toluene by Permanganate". Science. 269 (5232): 1849. doi:10.1126/science.7569922. PMID 7569922.
Assembly of Life Sciences (U.S.). Safe Drinking Water Committee. Drinking water and health, Volume 2. صفحة 98. . مؤرشف من الأصل في 13 أبريل 2020.
BIRT AR (1964). "Drugs for eczema of children". Can Med Assoc J. 90 (11): 693–4. PMC . PMID 14127384.
Stalder JF, Fleury M, Sourisse M; et al. (1992). "Comparative effects of two topical antiseptics (chlorhexidine vs KMn04) on bacterial skin flora in atopic dermatitis". Acta Derm Venereol Suppl (Stockh). 176: 132–4. PMID 1476027.
Program for Appropriate Technology in Health PATH (1988). "Skin diseases". Health Technol Dir. 8 (3): 1–10. PMID 12282068.
Haseltine, Florence (1976). "Private Medicine". Woman Doctor: the Internship of a Modern Woman (الطبعة Book Club). Houghton Mifflin. صفحة 32.
Wright, J. R.; Calkins E.; Humphrey R. L. (1977). "Potassium permanganate reaction in amyloidosis. A histologic method to assist in differentiating forms of this disease". Lab Invest. 36 (3): 274–81. PMID 839739.
van Rijswijk, M. H.; van Heusden, C. W. (1979). "The potassium permanganate method. A reliable method for differentiating amyloid AA from other forms of amyloid in routine laboratory practice". Am J Pathol. 97 (1): 43–58. PMC . PMID 495695.
Arno H. Reidies "Manganese Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a16_123