Permanganato de potássio (KMnO4): Estrutura, Propriedades - Ciência - 2023

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Permanganato de potássio (KMnO4): Estrutura, Propriedades - Ciência
Permanganato de potássio (KMnO4): Estrutura, Propriedades - Ciência

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o permanganato de potássio (KMnO4) É um composto inorgânico formado por manganês - metal de transição do grupo 7 (VIIB) -, oxigênio e potássio. É um sólido vítreo roxo profundo. Suas soluções aquosas também são roxas escuras; essas soluções tornam-se menos violetas à medida que são diluídas em grandes quantidades de água.

O KMnO4 então começa a sofrer reduções (ganhar elétrons) em uma sucessão de cores na seguinte ordem: roxo> azul> verde> amarelo> incolor (com precipitado marrom de MnO2) Esta reação demonstra uma propriedade importante do permanganato de potássio: é um agente oxidante muito forte.

Fórmula

Sua fórmula química é KMnO4; ou seja, para cada cátion K+ há um ânion MnO4– interagindo com isso


Estrutura química

Na imagem superior, a estrutura cristalina de KMnO é representada4, que é do tipo ortorrômbico. As esferas roxas correspondem aos cátions K+, enquanto o tetraedro formado pelas quatro esferas vermelhas e a esfera azulada corresponde ao ânion MnO4–.

Por que o ânion tem uma geometria tetraédrica? Sua estrutura de Lewis responde a esta pergunta. As linhas pontilhadas significam que as ligações duplas estão ressonando entre Mn e O. Para adotar esta estrutura, o centro de metal deve ter uma hibridização sp3.


Como o manganês não tem pares de elétrons não compartilhados, 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 de cristal.

Formulários

Medicina e veterinária

Por sua ação bactericida, é utilizado em inúmeras doenças e condições que causam lesões cutâneas, tais como: infecções fúngicas nos pés, impetigo, feridas superficiais, dermatites e úlceras tropicais.

Devido a sua ação nociva, o permanganato de potássio deve ser utilizado em baixas concentrações (1: 10.000), o que limita a eficácia de sua ação.

Também é usado no tratamento de parasitas de peixes em aquários que causam infecções nas guelras e úlceras na pele.


Tratamento de água

É um regenerante químico usado para remover ferro, magnésio e sulfeto de hidrogênio (com um odor desagradável) da água e pode ser usado para purificar águas residuais.

O ferro e o magnésio precipitam como seus óxidos insolúveis em água. Além disso, ajuda a remover a ferrugem presente nas tubulações.

Preservação de frutas

O permanganato de potássio remove o etileno gerado nas bananas durante o armazenamento por oxidação, permitindo que permaneça verde por mais de 4 semanas, mesmo em temperatura ambiente.

Na África, eles usam para embeber vegetais, a fim de neutralizar e eliminar os agentes bacterianos presentes.

Ação em chamas

O 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 contra-explosão 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; isto é, dois grupos OH são adicionados à ligação dupla C = C. A seguinte equação química:

Da mesma forma, em uma solução de ácido sulfúrico com ácido crômico (H2CrO4) é usado para a oxidação de álcoois primários (R-OH) em ácidos carboxílicos (R-COOH ou RCO2H).

Seu poder oxidante é forte o suficiente para oxidar os grupos alquil primários ou secundários dos compostos aromáticos, "carboxilando-os"; isto é, transformar a cadeia lateral R (por exemplo, um CH3) em um grupo COOH.

Usos históricos

Fazia parte dos pós usados ​​como flash em fotografia ou para iniciar a reação termite.

Foi usado na Segunda Guerra Mundial para camuflar cavalos brancos durante o dia. Para isso usaram dióxido de manganês (MnO2), que é de cor marrom; dessa forma, eles passaram despercebidos.

Como se faz?

A pirolusita mineral contém dióxido de manganês (MnO2) e carbonato de potássio (CaCO3).

Em 1659 o químico Johann R. Glauber derreteu o mineral e o dissolveu em água, observando o aparecimento de uma coloração verde na solução, que posteriormente mudou para violeta e finalmente vermelha. Esta última cor correspondeu à geração do permanganato de potássio.

Em meados do século XIX, Henry Condy buscava um produto anti-séptico e tratou inicialmente a 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. The MnO2 presente no mineral reage com o hidróxido de potássio e é subsequentemente aquecido na presença de oxigênio.

2 MnO2 + 4 KOH + O2 => 2 K2MnO4 + 2 H2OU

Manganato de potássio (K2MnO4) é convertido em permanganato de potássio por oxidação eletrolítica em meio alcalino.

2K2MnO4 + 2 H2O => 2 KMnO4 + 2 KOH + H2

Em outra reação para produzir permanganato de potássio, o manganato de potássio é reagido com CO2, acelerando o processo de desproporção:

3K2MnO4 + 2 CO2 => 2 KMnO4 + MnO2 + K2CO3

Devido à geração de MnO2 (dióxido de manganês) o processo é desfavorável, tendo que gerar KOH a partir do K2CO3.

Propriedades

É um sólido cristalino roxo que funde a 240 ºC, que tem densidade de 2,7 g / mL e peso molecular de aproximadamente 158 g / mol.

É pouco solúvel em água (6,4 g / 100 ml a 20 ºC), o que indica que as moléculas de água não solvatam íons MnO em grande medida4–, porque talvez suas geometrias tetraédricas requeiram muita água para sua dissolução. Da mesma forma, também pode ser dissolvido em álcool metílico, acetona, ácido acético e piridina.

Decomposição

Ele se decompõe a 240 ºC, liberando oxigênio:

2KMnO4 => K2MnO4 + MnO2 + O2

Pode sofrer decomposição pela ação do álcool e de outros solventes orgânicos, bem como pela ação de ácidos fortes e agentes redutores.

Poder oxidante

Nesse sal, o manganês exibe seu maior estado de oxidação (+7), ou o que é igual, ao número máximo de elétrons que pode perder ionicamente. Por sua vez, a configuração eletrônica do manganês é 3d54s2; portanto, no permanganato de potássio, toda a camada de valência do átomo de manganês está "vazia".

Portanto, o átomo de manganês tem a tendência natural de ganhar elétrons; isto é, para ser reduzido a outros estados de oxidação em meio alcalino ou ácido. Esta é a explicação de porque o KMnO4 é um poderoso agente oxidante.

Referências 

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