高锰酸钾 KMnO_4

---

简介

约翰·鲁道夫·格劳伯，一位德国科学家，于 1659 年首次发现了 KMnO₄ 的合成方法。这种化学物质易溶于水，由钾离子和高锰酸根离子组成。在物理状态下，它是一种深紫色且无味的固体。它通常被称为高锰酸钾或康迪晶体。作为一种有效的氧化剂、皮炎药物伤口清洁剂和通用消毒剂，高锰酸钾常用于化工行业和实验室。

什么是高锰酸钾？

高锰酸钾是一种无机化合物，其化学式为 KMnO₄。它是一种紫黑色的结晶盐，溶于水中形成K⁺ 和 MnO₄^- 离子的溶液。它是一种强氧化剂，不会产生任何有害产物。它被世界卫生组织列为基本药物之一。

KMnO₄ 溶液

高锰酸钾结构-KMnO₄

• 高锰酸钾外观为紫红色的结晶固体。

• 在 MnO₄^-（即高锰酸根阴离子）中，锰原子与四个氧原子形成3 个双键和 1 个单键。该盐的锰原子处于+7 氧化态。

• KMnO_4 的晶体结构为正交晶系，其晶格常数为 - a = 910.5 皮米，b = 572.0 皮米，c = 742.5 皮米。

• 该分子中的高锰酸根阴离子和钾阳离子之间存在离子键。每个 MnO₄^- 骨架都呈四面体构型。

KMnO₄ 的四面体几何结构

高锰酸钾的物理性质

以下是 KMnO₄ 的一些物理属性总结 -

• 它确实是一种结晶固体材料，呈紫色至品红色。

• KMnO₄ 最常见的形式为片剂、粉末或结晶形式。

• 它的分子量为 158.034 gmol^-1，密度为 2.7gml^-1。

• KMnO₄ 的熔点为 $\mathrm{2400^\circ C}$，非常高。

• 该物质具有咸味，但没有气味。

高锰酸钾的化学性质

以下是 KMnO₄ 的一些化学属性总结。

• 虽然 KMnO₄ 本身不可燃，但它可以促进其他物质的燃烧。

• 丙酮、水、吡啶、甲醇和乙酸等溶剂都能溶解高锰酸钾。此外，无机溶剂也能轻易分解它。

• 在正常情况下，它是一种非常稳定的化合物，但加热会使其分解成 MnO₂ 并释放 O₂。

  $$\mathrm{2KMnO_4 → K_2 MnO_4 + MnO_2 + O_2}$$

• 当与简单的酒精和甘油混合时，它会立即产生火焰和烟雾。

• 高锰酸盐延迟果实成熟，延长水果在没有冷藏的情况下保鲜时间，大约为四周。

• 它是一种强氧化剂，会产生二氧化锰，这是一种深棕色物质，可以使任何有机物质染色。

• 它被用作再生剂，去除铁和硫化氢，硫化氢会使井水产生臭鸡蛋味。

高锰酸钾 (KMnO₄) 的反应

涉及 KMnO₄ 的大多数反应都是氧化还原反应。氧化还原反应是一种反应机制，其中一种物质被氧化，另一种物质被还原。高锰酸钾可以氧化许多无机物质。溶液环境对反应的最终产物有很大影响。以下列出了一些反应 -

• 高锰酸钾可用于将醛氧化成羧酸。例如，

  $$\mathrm{5 C_6 H_{13} CHO+2 KMnO_4+3 H_2 SO_4→ 5 C_6 H_{13} COOH+ 3 H_2 O +K_2 SO_4+2 MnSO_4}$$

• 通过简单地氧化苯环上的烷基，可以将甲苯转化为苯甲酸。

  $$\mathrm{5 C_6 H_5 CH_3+6 KMnO_4+9 H_2 SO_4 → 5 C_6 H_5 COOH+14 H_2 O + 3 K_2 SO_4+6 MnSO_4}$$

• 在酸性环境中，KMnO₄ 中的锰被转化为 Mn⁺²。

  $$\mathrm{2KMnO_4+5Na_2 SO_3+3H_2 SO_4→ 2MnSO_4+5Na_2 SO_4+K_2 SO_4+ 3H_2 O}$$

• 在碱性介质中，MnO₄^- 被还原形成 MnO₄^2-。

  $$\mathrm{2KMnO_4+Na_2 SO_3+2KOH → 2K_2 MnO_4+Na_2 SO_4+H_2 O}$$

• 在中性环境中，MnO₄^- 会产生 MnO₂，并以棕色沉淀的形式积累。

  $$\mathrm{2KMnO_4+3K_2 SO_3+H_2 O → 3K_2 SO_4+2MnO_2+2KOH}$$

• KMnO₄ 与硫酸反应生成 Mn₂ O₇。

  $$\mathrm{2KMnO_4+H_2 SO_4 → Mn_2 O_7+K_2 SO_4+H_2 O }$$

• KMnO₄ 与过氧化氢反应生成 MnO₂。

  $$\mathrm{2KMnO_4+3H_2 O_2→ 2KOH+2MnO_2+3O_2+2H_2 O }$$

高锰酸钾 (KMnO₄) 的用途

KMnO₄ 作为一种强氧化剂，不会产生任何有害后果，因此具有多种特殊用途。以下是用途总结 -

• 在水净化中 - 它被用于水处理厂，去除水中的异味以及杀灭污染物。此外，它还有可能净化游泳池水。

• 在有机化合物的制备中 - KMnO₄ 作为有机分子合成中的反应物是其主要用途之一。预计在氯霉素、抗坏血酸、糖精等的生产中会用到大量的高锰酸钾。

• 在分析化学中 - 由于其强烈的颜色和氧化性能，高锰酸钾在化学实验室中用作化学试剂，以测定化合物中可以被氧化的百分比。该值称为“高锰酸盐值”。KMnO₄ 可用于评估有机化合物的非饱和度，从而进行定性分析。

• 用作药物 - KMnO₄ 可用于治疗多种皮肤病。包括脓疱疮、热带溃疡、天疱疮、皮炎、浅表伤口和足部真菌感染。

对健康的影响

KMnO₄ 是一种危险化学品，即使短暂接触也可能引起不适。以下是其一些对健康的不利影响 -

• 吞咽时会刺激喉咙和鼻子。特别是肺部可能会受到影响，导致肺水肿、呼吸急促和咳嗽。

• 长期接触可能会影响生育能力。

• 浓缩的 KMnO₄ 会刺激眼睛和皮肤。长期吸收可能会造成不可逆的眼睛损伤。

结论

高锰酸钾是一种多功能的化学物质，呈紫色。它是一种锰酸的钾盐。由于其氧化特性，它在化学和医药领域具有广泛的应用。当KMnO₄ 水溶液与 NH₄⁺ 反应时会发生离子交换。这种物质还有许多用途，例如漂白剂、杀虫剂和防腐剂。

常见问题

1. 高锰酸钾晶体可以安全触摸吗？

不可以，接触干燥的结晶颗粒或饱和溶液时，高锰酸钾会导致皮肤发炎、发红和硬化。

2. 如何处置 KMnO₄？

少量的高锰酸钾不会对环境或公众安全造成重大威胁，因此更容易处理。它们可以在家中或附近的处理家庭危险废物的场所进行处理。

3. 高锰酸钾会起火吗？

当用磷粉研磨 KMnO₄ 晶体时，会发生剧烈爆炸。

4. KMnO₄ 的学名是什么？

KMnO₄ 的学名为高锰酸钾

5. 为什么 KMnO_4 充当氧化剂？

元素的电负性随着原子氧化态的增加而增加。因此，高锰酸根是一种良好的氧化剂，其中Mn 处于 +7 价态。