Manganistan draselný

Rozbalit box

Obsah boxu

Manganistan draselný, triviálním názvem hypermangan, je anorganická sloučenina s chemickým vzorcem KMnO₄. Jedná se o sůl kyseliny manganisté, která je tvořena draselným kationtem (K⁺) a manganistanovým aniontem (MnO₄⁻). V čistém stavu má podobu tmavě fialových až černých krystalů, které se dobře rozpouštějí ve vodě za vzniku charakteristického, intenzivně fialového roztoku. Je známý především jako velmi silné oxidační činidlo a díky této vlastnosti nachází široké uplatnění v medicíně, průmyslu, chemii i v domácnostech.

🧪 Vlastnosti

⚛️ Fyzikální vlastnosti

Manganistan draselný je pevná krystalická látka bez zápachu. Jeho krystaly mají tmavě fialovou, téměř černou barvu s kovovým leskem. Je dobře rozpustný ve vodě; při 20 °C se ve 100 ml vody rozpustí přibližně 6,4 gramu. Roztoky jsou v závislosti na koncentraci zbarveny od světle růžové (velmi zředěné) po sytě fialovou (koncentrované). I nepatrné množství látky dokáže zbarvit velké množství vody. Při zahřívání nad 240 °C se rozkládá za uvolnění kyslíku.

🔬 Chemické vlastnosti

Klíčovou chemickou vlastností manganistanu draselného je jeho silný oxidační účinek. Mangan se v něm nachází v nejvyšším oxidačním stavu +VII, což z něj činí velmi reaktivní látku, která snadno přijímá elektrony a redukuje se na nižší oxidační stavy. Průběh reakce a konečný produkt závisí na pH prostředí:

• V kyselém prostředí: Redukuje se až na bezbarvý manganatý kation (Mn²⁺). Tato reakce je velmi silná a využívá se v analytické chemii při titracích (permanganometrie).

$\mathrm{2}\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{6}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{0}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{\mathrm{2}\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{8}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

• V neutrálním nebo slabě zásaditém prostředí: Redukuje se na hnědý, nerozpustný oxid manganičitý (MnO₂), známý jako burel.

$\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{\mathrm{-}}$

• V silně zásaditém prostředí: Redukuje se na zelený mangananový anion (MnO₄²⁻).

$\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{e}}^{\mathrm{-}}\mathrm{⟶}\mathrm{M}\mathrm{n}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\mathrm{-}}$

Při kontaktu s organickými látkami, jako je glycerin, cukr nebo síra, dochází k prudké exotermické reakci, která může vést k samovznícení. Z tohoto důvodu je nutné s ním zacházet opatrně a skladovat ho odděleně od hořlavin.

📜 Historie

První zmínky o látce, která by mohla být manganistanem draselným, pocházejí od alchymisty Johanna Rudolfa Glaubera z roku 1659. Ten popsal reakci pyroluzitu (oxid manganičitý) s uhličitanem draselným, při které vznikal materiál, jenž se ve vodě rozpouštěl na zelený roztok (manganan), který se postupně měnil na fialový (manganistan).

Systematický výzkum a výroba však začaly až o dvě století později. Londýnský chemik Henry Bollmann Condy se zabýval dezinfekčními prostředky a vyvinul metodu výroby manganistanu draselného, který prodával pod obchodním názvem "Condy's Fluid" (Condyho tekutina). Tento roztok se stal populárním antiseptikem a dezinfekčním prostředkem v době viktoriánské.

⚙️ Výroba

Průmyslová výroba manganistanu draselného probíhá obvykle ve dvou krocích z oxidu manganičitého (MnO₂), který se přirozeně vyskytuje jako minerál pyroluzit.

1. Výroba mangananu draselného: Oxid manganičitý se taví s hydroxidem draselným (KOH) za přístupu vzduchu (kyslíku) nebo jiného oxidačního činidla (např. dusičnan draselný). Tím vzniká zelený manganan draselný (K₂MnO₄). $\mathrm{2}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

2. Oxidace mangananu na manganistan: Zelený roztok mangananu draselného se následně oxiduje na fialový manganistan draselný. V moderní výrobě se to provádí elektrolyticky v alkalickém prostředí. Anionty mangananu (MnO₄²⁻) se na anodě oxidují na manganistanové anionty (MnO₄⁻). $\mathrm{2}{\mathrm{K}}_{\mathrm{2}}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

Vzniklý roztok se ochladí, čímž dojde ke krystalizaci čistého manganistanu draselného.

💡 Využití

Díky svým silným oxidačním vlastnostem má manganistan draselný velmi široké spektrum použití.

⚕️ Medicína a hygiena

V medicíně se používá jako zevní antiseptikum a dezinfekce. Slabě růžový roztok (obvykle 0,01%) se používá k:

• Oplachům a koupelím při léčbě kožních onemocnění, jako jsou ekzémy, plísňové infekce (např. na nohou) nebo mokvající rány.
• Dezinfekci ústní dutiny formou kloktadla při zánětech.
• Dezinfekci předmětů a povrchů.
• V minulosti se používal k vyvolání zvracení při některých otravách.

Je součástí některých lékárniček a souprav pro přežití.

💧 Úprava vody

Manganistan draselný hraje důležitou roli v procesu úpravy pitné vody. Používá se k odstranění rozpuštěného železa, manganu a sirovodíku z vody. Tyto látky oxiduje na nerozpustné sloučeniny, které lze následně snadno odfiltrovat. Pomáhá také odstraňovat nepříjemné pachy a chutě a omezuje růst řas.

🧪 Chemická syntéza a analýza

V organické chemii je manganistan draselný cenným oxidačním činidlem pro syntézu mnoha sloučenin, například při výrobě sacharinu nebo kyseliny askorbové (Vitamín C). V analytické chemii je základem metody zvané permanganometrie. Jedná se o typ redoxní titrace, kde se roztok manganistanu draselného o známé koncentraci používá ke stanovení množství redukčních látek ve vzorku. Konec titrace je snadno poznatelný, protože první přebytečná kapka manganistanu zbarví bezbarvý roztok trvale do růžova.

🔥 Přežití a pyrotechnika

Směs manganistanu draselného a glycerinu je známá pro svou schopnost samovznícení. Po smíchání obou látek dojde po krátké chvíli k prudké exotermické reakci, která vytvoří plamen. Tato vlastnost se využívá v soupravách pro přežití k nouzovému rozdělání ohně. V pyrotechnice se používá jako oxidační činidlo v některých zápalných a dýmových složích.

🎬 Filmový průmysl

Filmaři a scénografové používají roztoky manganistanu draselného k umělému "stárnutí" a patinování rekvizit a kostýmů. Dřevo, látky nebo papír po ošetření roztokem získají starý, zvětralý a hnědý vzhled.

🐠 Akvaristika

V akvaristice se používá jako dezinfekční prostředek pro čištění akvárií, rostlin a vybavení. Krátkodobé koupele v silně zředěném roztoku mohou pomoci při léčbě některých vnějších parazitárních a bakteriálních infekcí u ryb.

⚠️ Bezpečnost a toxicita

Manganistan draselný je silné oxidační činidlo a je třeba s ním zacházet opatrně.

• Kontakt s kůží a očima: V pevném stavu i v koncentrovaných roztocích je žíravý. Způsobuje hnědé skvrny na kůži a může vést k chemickým popáleninám. Při zasažení očí může způsobit vážné poškození.
• Požití: Požití je nebezpečné a toxické. Může způsobit poleptání trávicího traktu, nevolnost, zvracení a vnitřní krvácení. Smrtelná dávka pro dospělého člověka se odhaduje na 10 gramů.
• Nebezpečí požáru: Při kontaktu s hořlavými a snadno oxidovatelnými materiály (např. papír, dřevo, oleje, glycerin, síra, hliníkový prášek) může způsobit požár nebo i výbuch.
• Skladování: Musí být skladován v dobře uzavřených obalech na chladném a suchém místě, odděleně od hořlavin, kyselin a organických látek.

🤓 Pro laiky

• Co je to? Manganistan draselný, známý také jako hypermangan, je chemická látka ve formě malých, tmavě fialových krystalků.
• Co dělá? Funguje jako velmi silný "chemický čistič". Když se rozpustí ve vodě, vytvoří fialový roztok, který dokáže ničit bakterie, viry a plísně. Také umí chemicky měnit jiné látky, například odstraňovat nečistoty z vody.
• K čemu je to dobré? Používá se k dezinfekci ran nebo kožních problémů (ve velmi zředěné formě), k čištění pitné vody ve vodárnách nebo jako nouzový podpalovač v přírodě (když se smíchá s glycerinem).
• Je to nebezpečné? Ano, v koncentrované formě je to silná žíravina. Může popálit kůži, je jedovatý při požití a může způsobit požár, pokud se dostane do kontaktu s hořlavými materiály. Proto se s ním musí zacházet velmi opatrně.

Šablona:Aktualizováno