Le permanganate de potassium - Potassium permanganate

Le permanganate de potassium
KMnO4simple.png
Potassium-permanganate-2004-unit-cell-3D-balls.png
Échantillon-de-permanganate-de-potassium.jpg
Noms
Nom IUPAC
Manganate de potassium (VII)
Autres noms
Permanganate de potassium
Minéral caméléon
Cristaux de Condy
Permanganate de potasse
Hypermangan
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
ChEMBL
ChemSpider
Banque de médicaments
Carte d'information de l'ECHA 100.028.874 Modifiez ceci sur Wikidata
Numéro CE
KEGG
CID PubChem
Numéro RTECS
UNII
Numéro ONU 1490
  • InChI=1S/K.Mn.4O/q+1;;;;;-1 ChèqueOui
    Clé : VZJVWSHVAAUDKD-UHFFFAOYSA-N ChèqueOui
  • [K+].[O-][Mn](=O)(=O)=O
Propriétés
KMnO 4
Masse molaire 158,034 g/mol
Apparence Aiguilles violet-bronze-gris
Magenta-rose en solution
Odeur inodore
Densité 2,7 g / cm 3
Point de fusion 240 °C (464 °F; 513 K) (se décompose)
76 g/L (25 °C)
250 g/L (65 °C)
Solubilité se décompose dans l' alcool et les solvants organiques
+20,0·10 −6 cm 3 /mol
1,59
Structure
Orthorhombique , oP24
Pnma, n°62
a  = 0,909 nm, b  = 0,572 nm, c  = 0,741 nm
4
Thermochimie
119,2 J/mol K
171,7 JK -1  mol -1
Std enthalpie de
formation
f H 298 )
-813,4 kJ/mol
-713,8 kJ/mol
Pharmacologie
D08AX06 ( OMS ) V03AB18 ( OMS )
Dangers
Pictogrammes SGH GHS03 : Oxydant GHS07 : Nocif GHS09 : Risque environnemental
NFPA 704 (diamant de feu)
Dose ou concentration létale (LD, LC) :
DL 50 ( dose médiane )
1090 mg/kg (orale, rat)
Composés apparentés
Autres anions
Le potassium pertechnétate de
potassium perrhénate
Autres cations
Permanganate de sodium Permanganate d'
ammonium Permanganate de
calcium Permanganate d'
argent
Mangas associés
Hypomanganate de potassium Manganate de
potassium
Composés apparentés
Heptoxyde de manganèse
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
??N vérifier  ( qu'est-ce que c'est   ?) ChèqueOui??N
Références de l'infobox
Le permanganate de potassium
Donnée clinique
Données de licence
Identifiants
Tableau de bord CompTox ( EPA )
Carte d'information de l'ECHA 100.028.874 Modifiez ceci sur Wikidata

Le permanganate de potassium est un composé inorganique de formule chimique KMnO 4 et composé de K + et MnO
4
. C'est un sel cristallin noir violacé, qui se dissout dans l'eau pour donner des solutions intensément roses ou violettes.

Le permanganate de potassium est largement utilisé dans l'industrie chimique et les laboratoires comme agent oxydant puissant , ainsi que comme médicament contre la dermatite , pour le nettoyage des plaies et la désinfection générale . Il figure sur la liste modèle de l' OMS des médicaments essentiels , les médicaments les plus sûrs et les plus efficaces nécessaires dans un système de santé . En 2000, la production mondiale était estimée à 30 000 tonnes.

Les usages

Presque toutes les applications du permanganate de potassium exploitent ses propriétés oxydantes . En tant qu'oxydant puissant qui ne génère pas de sous-produits toxiques, le KMnO 4 a de nombreuses utilisations de niche.

Utilisations médicales

Le permanganate de potassium est utilisé pour un certain nombre d' affections cutanées . Cela comprend les infections fongiques du pied , l' impétigo , le pemphigus , les plaies superficielles , la dermatite et les ulcères tropicaux . Il figure sur la liste des médicaments essentiels de l'Organisation mondiale de la santé, les médicaments les plus sûrs et les plus efficaces nécessaires dans un système de santé .

Traitement de l'eau

Le permanganate de potassium est largement utilisé dans l'industrie du traitement de l'eau. Il est utilisé comme produit chimique de régénération pour éliminer le fer et le sulfure d'hydrogène (odeur d'œuf pourri) de l' eau de puits via un filtre « Sand vert de manganèse ». "Pot-Perm" est également disponible dans les magasins de fournitures de piscine et est également utilisé pour traiter les eaux usées. Historiquement, il a été utilisé pour désinfecter l'eau potable et peut rendre l'eau rose. Il trouve actuellement une application dans le contrôle des organismes nuisibles tels que les moules zébrées dans les systèmes de collecte et de traitement d'eau douce.

Synthèse de composés organiques

Une solution de KMnO 4 dans l'eau, dans une fiole jaugée

Une application majeure du KMnO 4 est en tant que réactif pour la synthèse de composés organiques. Des quantités importantes sont nécessaires pour la synthèse d' acide ascorbique , de chloramphénicol , de saccharine , d' acide isonicotinique et d'acide pyrazinoïque .

Le KMnO 4 est utilisé en analyse organique qualitative pour tester la présence d' insaturation . Il est parfois appelé réactif de Baeyer d' après le chimiste organique allemand Adolf von Baeyer . Le réactif est une solution alcaline de permanganate de potassium. La réaction avec les doubles ou triples liaisons (-C=C- ou -C≡C-) fait passer la couleur du rose violacé au brun. Les aldéhydes et l'acide formique (et les formiates ) donnent également un test positif. Le test est archaïque.

Réaction du réactif de Baeyer

Utilisation analytique

Le permanganate de potassium peut être utilisé pour déterminer quantitativement la matière organique oxydable totale dans un échantillon aqueux. La valeur déterminée est connue sous le nom de valeur de permanganate. En chimie analytique , une solution aqueuse standardisée de KMnO 4 est parfois utilisée comme titrant oxydant pour les titrages redox ( permanganométrie ). Au fur et à mesure que le permanganate de potassium est titré, la solution devient une légère nuance de magenta, qui s'assombrit lorsqu'un excès de titrant est ajouté à la solution. De manière apparentée, il est utilisé comme réactif pour déterminer l' indice Kappa de la pâte de bois. Pour la standardisation des solutions de KMnO 4 , la réduction par l'acide oxalique est souvent utilisée.

Des solutions aqueuses et acides de KMnO 4 sont utilisées pour collecter le mercure gazeux dans les gaz de combustion lors des tests d'émissions de sources fixes.

En histologie , le permanganate de potassium a été utilisé comme agent de blanchiment.

Conservation des fruits

Les absorbants d' éthylène prolongent la durée de conservation des bananes même à des températures élevées. Cet effet peut être exploité en emballant des bananes dans du polyéthylène avec du permanganate de potassium. En éliminant l'éthylène par oxydation, le permanganate retarde la maturation, augmentant la durée de conservation du fruit jusqu'à 4 semaines sans avoir besoin de réfrigération.

Kits de survie

Le permanganate de potassium est parfois inclus dans les kits de survie : comme allume-feu hypergolique (lorsqu'il est mélangé avec de l' antigel au glycérol provenant d'un radiateur de voiture ; comme stérilisateur d'eau - et pour créer des signaux de détresse sur la neige.

Service d'incendie

Le permanganate de potassium est ajouté aux « distributeurs de sphères en plastique » pour créer des retours de flamme, des brûlures et des brûlures contrôlées . Des sphères de polymère ressemblant à des balles de ping-pong contenant de petites quantités de permanganate sont injectées avec de l' éthylène glycol et projetées vers la zone où l'allumage est souhaité, où elles s'enflamment spontanément quelques secondes plus tard. Des distributeurs de sphères en plastique portables et montés sur hélicoptère ou sur bateau sont utilisés.

Autres utilisations

Le permanganate de potassium est l'un des principaux produits chimiques utilisés dans les industries du cinéma et de la télévision pour « vieillir » les accessoires et les pansements. Sa conversion immédiate en MnO 2 brun crée des looks « centenaires » ou « anciens » sur les toiles de jute (toile de jute), les cordes, le bois et le verre.

Le permanganate de potassium peut être utilisé pour oxyder la pâte de cocaïne pour la purifier et augmenter sa stabilité. Cela a conduit la Drug Enforcement Administration à lancer l'opération Purple en 2000, dans le but de surveiller l'approvisionnement mondial en permanganate de potassium; cependant, des dérivés et des substituts de permanganate de potassium ont été rapidement utilisés par la suite pour éviter l'opération.

En agrochimie, il est utilisé pour l'estimation de l'azote disponible dans le sol.

Histoire

En 1659, Johann Rudolf Glauber fusionna un mélange de pyrolusite minérale (dioxyde de manganèse, MnO 2 ) et de carbonate de potassium pour obtenir un matériau qui, dissous dans l'eau, donna une solution verte ( manganate de potassium ) qui vira lentement au violet puis finalement rouge. Ce rapport représente la première description de la production de permanganate de potassium. Un peu moins de 200 ans plus tard, le chimiste londonien Henry Bollmann Condy s'intéressait aux désinfectants ; il a découvert que la fusion de la pyrolusite avec de l'hydroxyde de sodium (NaOH) et sa dissolution dans l'eau produisaient une solution aux propriétés désinfectantes. Il a breveté cette solution et l'a commercialisée sous le nom de "Condy's Fluid". Bien qu'efficace, la solution n'était pas très stable. Cela a été surmonté en utilisant de l'hydroxyde de potassium (KOH) plutôt que du NaOH. Celui-ci était plus stable et présentait l'avantage d'une conversion facile en cristaux de permanganate de potassium tout aussi efficaces. Ce matériau cristallin était connu sous le nom de «cristaux de Condy» ou «poudre de Condy». Le permanganate de potassium étant relativement facile à fabriquer, Condy a par la suite été contraint de passer un temps considérable en litige pour empêcher les concurrents de commercialiser des produits similaires.

Les premiers photographes l'utilisaient comme composant de poudre de flash . Il est maintenant remplacé par d'autres oxydants, en raison de l'instabilité des mélanges de permanganate.

Préparation

Le permanganate de potassium est produit industriellement à partir de dioxyde de manganèse , également présent sous forme de pyrolusite . En 2000, la production mondiale était estimée à 30 000 tonnes. Le MnO 2 est fusionné avec de l'hydroxyde de potassium et chauffé à l' air ou avec une autre source d'oxygène, comme le nitrate de potassium ou le chlorate de potassium . Ce procédé donne du manganate de potassium :

2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 → 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O

(Avec l'hydroxyde de sodium, le produit final n'est pas du manganate de sodium mais un composé Mn(V), ce qui est l'une des raisons pour lesquelles le permanganate de potassium est plus couramment utilisé que le permanganate de sodium . De plus, le sel de potassium cristallise mieux.)

Le manganate de potassium est ensuite transformé en permanganate par oxydation électrolytique en milieu alcalin :

2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O → 2 KMnO 4 + 2 KOH + H 2

Autres méthodes

Bien que sans importance commerciale, le manganate de potassium peut être oxydé par le chlore ou par dismutation dans des conditions acides. La réaction d'oxydation du chlore est

2 K 2 MnO 4 + Cl 2 → 2 KMnO 4 + 2 KCl

Et la réaction de dismutation induite par l'acide peut être écrite comme

3 K 2 MnO 4 + 4 HCl → 2 KMnO 4 + MnO 2 + 2 H 2 O + 4 KCl

Un acide faible tel que l'acide carbonique est suffisant pour cette réaction :

3 K 2 MnO 4 + 2 CO 2 → 2 KMnO 4 + 2 K 2 CO 3 + MnO 2

Les sels de permanganate peuvent également être générés en traitant une solution d' ions Mn 2+ avec des oxydants forts tels que le dioxyde de plomb (PbO 2 ), le bismuthate de sodium (NaBiO 3 ) ou le peroxydisulfate. Les tests de présence de manganèse exploitent la couleur violette vive du permanganate produite par ces réactifs.

Structure

Le KMnO 4 forme des cristaux orthorhombiques avec des constantes : a = 910,5  pm , b = 572,0 pm, c = 742,5 pm. Le motif global est similaire à celui du sulfate de baryum avec lequel il forme des solutions solides . Dans le solide (comme dans la solution), chaque centre MnO 4 est tétraédrique. Les distances Mn–O sont de 1,62 .

Réactions

Chimie organique

Les solutions diluées de KMnO 4 convertissent les alcènes en diols (glycols). Ce comportement est également utilisé comme test qualitatif de la présence de doubles ou triples liaisons dans une molécule, puisque la réaction décolore la solution de permanganate initialement violette et génère un précipité brun (MnO 2 ). Dans ce contexte, il est parfois appelé réactif de Baeyer . Cependant, le brome sert mieux à mesurer quantitativement l'insaturation (doubles ou triples liaisons), car le KMnO 4 , étant un agent oxydant très puissant, peut réagir avec divers groupes.

Dans des conditions acides, la double liaison alcène est clivée pour donner l' acide carboxylique approprié :

CH 3 (CH 2 ) 17 CH=CH 2 + 2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 → CH 3 (CH 2 ) 17 COOH + CO 2 + 4 H 2 O + K 2 SO 4 + 2 MnSO 4

Le permanganate de potassium oxyde les aldéhydes en acides carboxyliques, comme la conversion du n - heptanal en acide heptanoïque :

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

Même un groupe alkyle (avec un hydrogène benzylique) sur un cycle aromatique est oxydé, par exemple le toluène en acide benzoïque .

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

Les glycols et les polyols sont très réactifs vis-à-vis du KMnO 4 . Par exemple, l'ajout de permanganate de potassium à une solution aqueuse de sucre et d'hydroxyde de sodium produit la réaction chimique du caméléon , qui implique des changements de couleur spectaculaires associés aux divers états d'oxydation du manganèse . Une réaction vigoureuse connexe est exploitée comme allume-feu dans les kits de survie. Par exemple, un mélange de permanganate de potassium et de glycérol ou de glucose pulvérisé s'enflamme facilement. Ses propriétés stérilisantes sont une autre raison d'inclure le KMnO 4 dans un kit de survie.

En soi, le permanganate de potassium ne se dissout pas dans de nombreux solvants organiques. Si une solution organique de permanganate est souhaitée, du « benzène violet » peut être préparé, soit en traitant un mélange à deux phases de permanganate de potassium aqueux et de benzène avec un sel d'ammonium quaternaire , soit en séquestrant le cation potassium avec un éther couronne .

Réaction avec les acides

La réaction du permanganate avec l'acide chlorhydrique concentré donne du chlore . Les produits contenant du Mn issus des réactions redox dépendent du pH . Les solutions acides de permanganate sont réduites en ion manganèse(II) légèrement rose (Mn 2+ ) et en eau. En solution neutre , le permanganate n'est réduit que de trois électrons pour donner du dioxyde de manganèse (MnO 2 ), dans lequel le manganèse est dans un état d'oxydation +4. C'est le matériau qui tache la peau lors de la manipulation du KMnO 4 . Le KMnO 4 se réduit spontanément dans une solution alcaline en K 2 MnO 4 vert , dans lequel le manganèse est à l'état d'oxydation +6.

Une curieuse réaction se produit lors de l'addition d'acide sulfurique concentré au permanganate de potassium. L' acide sulfurique concentré réagit avec le KMnO 4 pour donner du Mn 2 O 7 qui peut être explosif . Bien qu'aucune réaction ne soit apparente, la vapeur sur le mélange enflammera le papier imprégné d'alcool. Le permanganate de potassium et l'acide sulfurique réagissent pour produire de l' ozone , qui a un pouvoir oxydant élevé et oxyde rapidement l'alcool, provoquant sa combustion. Comme la réaction produit également du Mn 2 O 7 explosif , cela ne doit être tenté qu'avec beaucoup de précautions.

Décomposition thermique

Le permanganate de potassium solide se décompose lorsqu'il est chauffé :

2 KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 (s) + O 2

Ici, l' état d'oxydation du manganèse change lorsque le permanganate de potassium (état d'oxydation +7) se décompose en manganate de potassium (état d'oxydation +6) et en dioxyde de manganèse (état d'oxydation +4). De l'oxygène gazeux est également libéré.

Sécurité et manipulation

Le permanganate de potassium présente des risques en tant qu'oxydant . Le contact avec la peau entraînera une tache brune de longue durée.

Les références

Liens externes