پرمنگنات پتاسیم یک ترکیب شیمیایی با فرمول KMnO4 است. این یک ماده جامد کریستالی در آب محلول است. پرمنگنات پتاسیم یک عامل اکسنده قوی است و می تواند با بسیاری از مواد واکنش دهد.
پرمنگنات پتاسیم یک نمک کریستالی بنفش رنگ است که دارای اهمیت مهم تجاری و صنعتی، کاربردهای آزمایشگاهی و پزشکی است. نام IUPAC آن منگنات پتاسیم (VII) است.
فهرست مطالب
نگاهی به تاریخچه پرمنگنات پتاسیم
در سال ۱۶۵۹، یوهان رودولف گلوبر (Johann Rudolf Glauber)، مخلوطی از پیرولوزیت معدنی (دی اکسید منگنز، MnO2) و کربنات پتاسیم را برای تولید مادهای با هم مخلوط کرد، مادهای که هنگام حل شدن در آب، محلول سبز (منگنات پتاسیم) حاصل کند و به آرامی به بنفش و سپس رنگ قرمز تبدیل شود. این گزارش اولین توصیف تولید پرمنگنات پتاسیم است. درست ۲۰۰ سال بعد، شیمیدانی اهل لندن به نام هنری بولمن کاندی (Henry Bollmann Condy)، علاقهای به ضدعفونی کنندهها داشت. او دریافت که ترکیب پیرولوزیت با هیدروکسید سدیم (NaOH) و حل شدن آنها در آب، محلولی با خاصیت ضدعفونی کننده تولید میکند. او این راه حل را ثبت کرد و آن را با عنوان “مایع کاندی” به بازار عرضه نمود.
اگرچه این ماده و کشف او مؤثر بود، اما راه حل چندان پایداری نبود. آخرین تغییرات با استفاده از هیدروکسید پتاسیم (KOH) به جای NaOH بر مدل قبلی غلبه کرد. این ترکیب جدیدتر، پایدارتر بود و از مزیت تبدیل آسان به بلورهای پتاسیم پرمنگنات به همان اندازه برخوردار بود. در آن زمان این ماده کریستالی به عنوان “کریستالهای کندی” یا “پودر کاندی” شناخته میشد. تولید پرمنگنات پتاسیم نسبتاً آسان بود، بنابراین متعاقباً کاندی مجبور شد زمان قابل توجهی را در دادخواهی ایده جدید خود صرف کند تا رقبا از بازاریابی محصولات مشابه باز داشته شوند.
ساختار پرمنگنات پتاسیم
ساختار پرمنگنات پتاسیم یک ساختار مکعبی است. در هر گوشه مکعب، یک یون پتاسیم (K+) قرار دارد. در مرکز مکعب، یک یون منگنز (Mn+7) قرار دارد که توسط چهار یون اکسیژن (O2−) احاطه شده است.
یون منگنز در ساختار پرمنگنات پتاسیم دارای یک بار مثبت هفت است. این بدان معناست که باید هفت الکترون از دست بدهد تا به یک حالت پایدار برسد. یون های اکسیژن، که هر کدام دارای دو بار منفی هستند، الکترون های مورد نیاز یون منگنز را تأمین می کنند. در نتیجه، یون منگنز در ساختار پرمنگنات پتاسیم به یک یون Mn+7 تبدیل می شود، که یک یون اکسید شده است.
یون های پتاسیم در ساختار پرمنگنات پتاسیم دارای بار مثبت یک هستند. این بدان معناست که آنها یک الکترون اضافی دارند. این الکترون ها می توانند به سایر مواد شیمیایی داده شوند، که باعث اکسید شدن آن مواد می شود.
این ساختار اکسید کننده قوی پرمنگنات پتاسیم را توضیح می دهد. پرمنگنات پتاسیم می تواند با بسیاری از مواد شیمیایی واکنش دهد و آنها را اکسید کند.
تولید پرمنگنات پتاسیم
تولید پرمنگنات پتاسیم به دو روش اصلی انجام می شود:
- روش آلکالین
- روش اسیدی
روش آلکالین
در روش آلکالین، منگنز دی اکسید (MnO2) با هیپوکلریت سدیم (NaClO) در حضور یک باز مانند هیدروکسید سدیم (NaOH) واکنش داده و پرمنگنات پتاسیم تولید می شود.
این واکنش به صورت زیر انجام می شود:
2 MnO2 + 3 NaClO + 4 NaOH → 2 KMnO4 + 3 NaCl + 2 H2O
در این واکنش، منگنز دی اکسید به عنوان ماده اولیه استفاده می شود. هیپوکلریت سدیم به عنوان عامل اکسنده عمل می کند. هیدروکسید سدیم به عنوان باز عمل می کند و pH واکنش را کنترل می کند.
روش اسیدی
در روش اسیدی، منگنز دی اکسید با اسید سولفوریک (H2SO4) واکنش داده و پرمنگنات پتاسیم تولید می شود.
این واکنش به صورت زیر انجام می شود:
2 MnO2 + 3 H2SO4 → 2 KMnO4 + 3 SO2 + 2 H2O
در این واکنش، منگنز دی اکسید به عنوان ماده اولیه استفاده می شود. اسید سولفوریک به عنوان عامل اکسنده عمل می کند.
روش آلکالین نسبت به روش اسیدی متداول تر است. زیرا در روش آلکالین، محصولات جانبی کمتری تولید می شود و محصول نهایی خالص تر است.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی پرمنگنات پتاسیم
| مشخصه | مقدار |
|---|---|
| فرمول شیمیایی | KMnO4 |
| نام شیمیایی | پرمنگنات پتاسیم |
| وزن مولکولی | 158.034 گرم بر مول |
| نقطه ذوب | 240 درجه سانتیگراد |
| نقطه جوش | 522 درجه سانتیگراد |
| انحلال در آب | 6.1 گرم در 100 میلی لیتر آب در 20 درجه سانتیگراد |
| PH | 1.0 |
| رنگ | جامد بنفش تیره |
| بو | هیچ بوی مشخصی ندارد |
| حلالیت در سایر حلال ها | کمی در اتانول و تولوئن حل می شود |
| واکنش پذیری | یک ماده اکسید کننده قوی است |
کاربردهای پرمنگنات پتاسیم
پرمنگنات پتاسیم (KMnO4) یک ترکیب شیمیایی با فرمول شیمیایی KMnO4 است. این یک جامد کریستالی بنفش تیره است که به طور گسترده ای در آزمایشگاه ها و صنایع استفاده می شود.
برخی از کاربردهای پرمنگنات پتاسیم عبارتند از:
- تصفیه آب: پرمنگنات پتاسیم برای تصفیه آب آشامیدنی و صنعتی استفاده می شود. این ماده می تواند برای از بین بردن باکتری ها، ویروس ها، قارچ ها و سایر آلاینده ها از آب استفاده شود.
- ضد عفونی کننده: پرمنگنات پتاسیم یک ضد عفونی کننده قوی است که می تواند برای ضد عفونی کردن سطوح، ابزارها و وسایل استفاده شود. این ماده می تواند برای از بین بردن باکتری ها، ویروس ها، قارچ ها و سایر میکروارگانیسم ها استفاده شود.
- درمان های ضد قارچ: پرمنگنات پتاسیم برای درمان عفونت های قارچی پوست، ناخن و سایر قسمت های بدن استفاده می شود. این ماده می تواند برای کشتن قارچ ها و جلوگیری از رشد مجدد آنها استفاده شود.
- رنگرزی: پرمنگنات پتاسیم برای رنگرزی پارچه، کاغذ و سایر مواد استفاده می شود. این ماده می تواند برای ایجاد طیف وسیعی از رنگ ها استفاده شود.
- تولید مواد شیمیایی: پرمنگنات پتاسیم برای تولید سایر مواد شیمیایی مانند کلر، اسید پرکلریک و هیپوکلریت سدیم استفاده می شود.
- کیت های بقا:پرمنگنات پتاسیم اغلب در کیت های بقا گنجانده می شود زیرا می توان از آن برای ایجاد سریع آتش استفاده کرد.
- نگهداری میوه:میوه هایی مانند موز به راحتی می توانند بیش از حد رسیده و با تجمع اتیلن فاسد شوند. پرمنگنات پتاسیم که با اکسید کردن اتیلن تولید شده توسط چنین میوه هایی، روند رسیدن را کند می کند.
- معرف تحلیلی:از پرمنگنات پتاسیم نیز در شیمی تجزیه استفاده می شود. (تیتراسیون)
نگهداری و بستهبندی صحیح پرمنگنات پتاسیم
پرمنگنات پتاسیم یک ماده شیمیایی سمی است و باید با احتیاط نگهداری شود. نگهداری و بستهبندی صحیح پرمنگنات پتاسیم به کاهش خطرات ناشی از این ماده کمک می کند.
پرمنگنات پتاسیم را باید در مکانی خشک و خنک نگهداری کنید. دمای مناسب برای نگهداری پرمنگنات پتاسیم 15 تا 25 درجه سانتیگراد است.
پرمنگنات پتاسیم معمولاً در بستههای پلاستیکی یا کاغذی بستهبندی می شود. این بستهها باید دارای برچسب هشدار دهنده باشند که حاوی اطلاعات ایمنی در مورد پرمنگنات پتاسیم است.
بستهبندی پرمنگنات پتاسیم باید به گونهای باشد که از نشت یا پخش شدن این ماده جلوگیری کند.
زمانی که پرمنگنات پتاسیم محکم بسته شود، عمر مفیدی در حدود پنج سال دارد. با این حال، یک بار شما ظرف را باز کنید، ممکن است فقط یک سال طول بکشد تا منقضی شود. این ماده تا زمانی که در معرض هوای آزاد قرار نگیرد، نسبتاً پایدار است.
موارد ایمنی و خطرات پرمنگنات پتاسیم
با وجود خواص دارویی فراوان، پرمنگنات پتاسیم همیشه بی خطر نیست. در غلظت های بالا می تواند باعث تحریک شدید و حتی سوزش پوست و چشم شود. در صورت استنشاق، می تواند منجر به سرفه و تنگی نفس شود. همچنین قرار گرفتن بیش از حد در معرض پرمنگنات، سبب تجمیع مایع در ریه ها و آسیب به کبد و کلیه ها می شود.
برای کاهش خطرات پرمنگنات پتاسیم، اقدامات ایمنی زیر را انجام دهید:
- همیشه پرمنگنات پتاسیم را در یک ظرف دربسته و دور از دسترس کودکان و حیوانات خانگی نگهداری کنید.
- هنگام استفاده از پرمنگنات پتاسیم، از دستکش، عینک ایمنی و لباس محافظ استفاده کنید.
- پرمنگنات پتاسیم را در مکانی خشک و خنک نگهداری کنید.
اگر پرمنگنات پتاسیم را در خانه دارید، مهم است که از خطرات آن آگاه باشید و اقدامات ایمنی لازم را برای کاهش خطرات انجام دهید.
بازار جهانی پرمنگنات پتاسیم
بازار جهانی پرمنگنات پتاسیم در سال 2022 حدود 2.5 میلیارد دلار ارزش داشت و انتظار می رود تا سال 2027 به 3.5 میلیارد دلار برسد. این رشد به دلیل افزایش تقاضا برای پرمنگنات پتاسیم در صنایع مختلف، از جمله صنعت، پزشکی و آزمایشگاه ها است.
چین بزرگترین تولید کننده پرمنگنات پتاسیم در جهان است. سایر تولیدکنندگان عمده پرمنگنات پتاسیم عبارتند از هند، اندونزی، ژاپن و ایالات متحده آمریکا.
چین بزرگترین مصرف کننده پرمنگنات پتاسیم در جهان است. سایر مصرف کنندگان عمده پرمنگنات پتاسیم عبارتند از ایالات متحده آمریکا، هند، ژاپن و اروپا.
مقایسه عوارض جانبی پرمنگنات پتاسیم و نیترات پتاسیم
عوارض جانبی پرمنگنات پتاسیم و نیترات پتاسیم تا حد زیادی مشابه است. هر دو ماده شیمیایی می توانند باعث تحریک ریه ها، سیستم گوارش و پوست شوند. در موارد شدید، بلعیدن هر دو ماده شیمیایی می تواند منجر به مرگ شود.
با این حال، برخی تفاوت های کلیدی بین عوارض جانبی این دو ماده شیمیایی وجود دارد. پرمنگنات پتاسیم یک ماده اکسید کننده قوی است و می تواند باعث سوختگی های شیمیایی شدید شود. نیترات پتاسیم یک ماده نیتروژن دار است و می تواند باعث تولید گازهای سمی مانند اکسید نیتروژن شود.
