El permanganat de potassi és un compost inorgànic amb la fórmula química KMnO4 i compost per K+ (ions de potassi) i (permanganat).
És una sal cristal·lina de color negre porpra, que es dissol en aigua per donar solucions de color rosa o violeta intens. És un fort agent oxidant, tant sólid com en solució aquosa.
El permanganat de potassi s'utilitza àmpliament a la indústria química i als laboratoris com a agent oxidant fort, i també com a medicament per a dermatitis, per netejar ferides i desinfecció general. Està a la llista model de medicaments essencials de l'OMS, els medicaments més segurs i eficaços necessaris en un sistema sanitari.
L'any 2000, la producció mundial es va estimar en 30.000 tones.
Propietats El permanganat de potassi és la sal de potassi del complex oxo de metalls de transició tetraèdric del permanganat, en el qual quatre lligands O2− estan units a un centre de manganès (VII).
Estructura El KMnO4 forma cristalls ortoròmbics amb constants: a = 910,5 pm, b = 572,0 pm, c = 742,5 pm. El motiu general és similar al del sulfat de bari, amb el qual forma solucions sòlides.
En el sòlid (com en la solució), cada centre de és tetraèdric. Les distàncies Mn–O són 1,62 Å.
Color El color negre porpra del permanganat de potassi sòlid, i el color intensament rosat a violeta de les seves solucions, és causat pel seu anió permanganat, que obté el seu color d'una forta banda d'absorció de transferència de càrrega causada per l'excitació dels electrons dels orbitals del lligand oxo a orbitals buits del centre del manganès (VII).
Usos Gairebé totes les aplicacions del permanganat de potassi exploten les seves propietats oxidants. Com a oxidant fort que no genera subproductes tòxics, el KMnO4 té molts usos nínxols.
Ús mèdic El permanganat de potassi s'utilitza per a diverses afeccions de la pell. Això inclou infeccions per fongs del peu, impetigen, pèmfig, ferides superficials, dermatitis i úlceres tropicals. Està a la Llista de Medicaments Essencials de l'Organització Mundial de la Salut, els medicaments més segurs i eficaços necessaris en un sistema sanitari.
Les solucions diluïdes s'utilitzen com esbandida bucal (0,25%), desinfectant per a les mans (al voltant de l'1%).
El permanganat de potassi s'utilitza en algunes ocasions per a realitzar rentats gàstrics en certes intoxicacions.
També s'utilitza per a tractar algunes malalties parasitàries dels peixos.
Tractament de l'aigua El permanganat de potassi s'utilitza àmpliament en la indústria del tractament d'aigües. S'utilitza com a producte químic de regeneració per eliminar el ferro i el sulfur d'hidrogen (olor d'ou podrit) de l'aigua del pou mitjançant un filtre «sorra verda de manganès». «Pot-Perm» també es pot obtenir a les botigues de subministrament de piscines i s'utilitza addicionalment per tractar aigües residuals. Històricament s'utilitzava per desinfectar l'aigua potable i pot posar l'aigua de color rosa.
Actualment troba aplicació en el control d'organismes molestos com el musclo zebrat en sistemes de recollida i tractament d'aigua dolça.
Síntesi i compostos orgànics miniatura|Una solució de KMnO4 en aigua, en un matràs aforat Una aplicació important del KMnO4 és com a reactiu per a la síntesi de compostos orgànics. Es necessiten quantitats importants per a la síntesi d'àcid ascòrbic, cloramfenicol, sacarina, àcid isonicotínic i àcid pirazinoic.
El KMnO4 s'utilitza en l'anàlisi orgànica qualitativa per comprovar la presència d'insaturació. De vegades es coneix com el reactiu de Baeyer en honor al químic orgànic alemany Adolf von Baeyer. El reactiu és una solució alcalina de permanganat de potassi. La reacció amb enllaços dobles o triples (-C=C- o -C≡C-) fa que el color s'esvaeixi de rosa porpra a marró. Els aldehids i l'àcid fòrmic (i els formats) també donen una prova positiva. La prova és antiquada.
Ús analític El permanganat de potassi es pot utilitzar per determinar quantitativament el material orgànic oxidable total en una mostra aquosa. El valor determinat es coneix com a valor de permanganat. En química analítica, de vegades s'utilitza una solució aquosa estandarditzada de KMnO4 com a valorant oxidant per a valoracions redox (permanganometria). A mesura que es valora el permanganat de potassi, la solució es converteix en una ombra clara de color magenta, que s'enfosqueix a mesura que s'afegeix un excés de valorant a la solució. D'una manera relacionada, s'utilitza com a reactiu per determinar el nombre de Kappa de polpa de fusta. Per a l'estandardització de solucions de KMnO4, s'utilitza sovint la reducció per àcid oxàlic.
Les solucions aquoses i àcides de KMnO4 s'utilitzen per recollir mercuri gasós als gasos de combustió durant les proves d'emissions de fonts estacionàries.Code of Federal Regulations (7-1-07) Edition, Title 40, Part 60, Appendix A-8, Method 29, Section 7.3.1
En histologia es va utilitzar permanganat de potassi com a agent blanquejador. Conservació de la fruita Els absorbents d'etilè augmenten el temps d'emmagatzematge dels plàtans fins i tot a altes temperatures. Aquest efecte es pot aprofitar envasant plàtans en polietilè juntament amb permanganat de potassi. En eliminar l'etilè per oxidació, el permanganat retarda la maduració, augmentant la vida útil de la fruita fins a 4 setmanes sense necessitat de refrigeració.
Kits de supervivència El permanganat de potassi s'inclou de vegades en els kits de supervivència: com a encenent de foc hipergòlic (quan es barreja amb anticongelant de glicerol d'un radiador de cotxe; com a esterilitzador d'aigua, i per crear senyals de socors a la neu.
Servei de Bombers S'afegeix permanganat de potassi als «dispensadors d'esferes de plàstic» per crear tallafocs i crema controlada. S'injecten esferes de polímer que s'assemblen a pilotes de ping-pong que contenen petites quantitats de permanganat s'injecten amb etilenglicol i es projecten cap a la zona on es desitja l'encesa, on s'encenen espontàniament segons després.
S'utilitzen dispensadors d'esferes de plàstic tant portàtils com en helicòpter o en vaixell.
Altres usos El permanganat de potassi és un dels principals productes químics utilitzats a les indústries del cinema i la televisió per «envellir» els accessoris i els apòsits. La seva ràpida conversió a MnO2 marró crea aspectes «centenaris» o «antics» a l'arpillera, cordes, fusta i vidre.
El permanganat de potassi es pot utilitzar per oxidar la pasta de cocaïna per purificar-la i augmentar la seva estabilitat. Això va fer que la Drug Enforcement Administration llançès l'Operació Purple l'any 2000, amb l'objectiu de controlar el subministrament mundial de permanganat de potassi; tanmateix, aviat es van utilitzar derivats i substituts del permanganat de potassi per evitar l'operació.
En química agrícola, s'utilitza per a l'estimació del nitrogen disponible al sòl.
A l'Àfrica, molta gent l'usa per a remullar vegetals amb la finalitat de neutralitzar qualsevol bacteri que estigui present.
Història miniatura|Reacció del reactiu de Baeyer El 1659, Johann Rudolf Glauber va fusionar una barreja del mineral pirolusita (diòxid de manganès, MnO2) i carbonat de potassi (K2CO3) per obtenir un material que, quan es dissolia en aigua, donava una solució verda (manganat de potassi) que lentament passava a violeta i finalment a vermell.Glauber, Johann Rudolph, Prosperitas Germaniae (The prosperity of Germany), part 3 (Amsterdam, (Netherlands): Johann Jansson, 1659), p. 93–94. From p. 93–94: «... donec tandem Magnesiam istam nitro fixo permixtam, in crucibulo forti coctione a nitro reseratam vidi, unde elegans color purpureus provenit, massam hanc effusam in pulvere redegi, aqua calida extraxi, per filtrum liquorem transmisi. Tandem vero elegantissimum purpureum, igneumque liquorem accepi, qui fere singulis horis in frigore tantummodo consistens colorem permutavit, sic ut jam viridis, jam caerulei, jam sanguinei coloris sponte sua factus sit, mox iterum alios elegantissimos colores receperit.» ( ... fins que finalment vaig veure [que] barrejant aquella magnesia [és a dir, magnesia negra, pirolusita, el mineral que conté diòxid de manganès] amb niter fix [és a dir, niter inert, carbonat de potassi], cuinant-la en un gresol fort, [el compost de color va ser] alliberat pel niter, d'on sorgeix un fi color porpra; aquesta massa [va ser] abocada, reduïda a pols, extreta amb aigua calenta, [i] la solució la vaig passar per un filtre. Aleshores vaig obtenir una solució realment elegant, morada i ardent, que gairebé cada hora ([mentre] estava dempeus al fred) canviava de color, de manera que es feia espontàniament ara de color verd, ara blau, ara vermell; aviat va tornar a rebre altres colors més elegants). Disponible a: Bavarian State Library Traducció a l'anglès: Glauber, John Rudolph per Christopher Packe, trans., The Works of the Highly Experienced and Famous Chymist, John Rudolph Glauber: … (London, England: Thomas Millbourn, 1689), p. 353. La reacció que va produir els canvis de color que Glauber va observar en la seva solució de permanganat de potassi i manganat de potassi (K2MnO4) ara es coneix com el «camaleó químic». Aquest informe representa la primera descripció de la producció de permanganat de potassi.
Poc menys de 200 anys després, el químic londinenc Henry Bollmann Condy tenia interès pels desinfectants; va trobar que fusionant la pirolusita amb hidròxid de sodi (NaOH) i dissolent-la en aigua produïa una solució amb propietats desinfectants. Va patentar aquesta solució i la va comercialitzar amb el nom de «Condy's Fluid». Tot i que efectiva, la solució no era gaire estable. Això es va superar utilitzant hidròxid de potassi (KOH) en lloc de NaOH. Això era més estable i tenia l'avantatge d'una conversió fàcil als cristalls de permanganat de potassi igualment efectius. Aquest material cristal·lí es coneixia com a «Cristalls de Condy» o «Pols de Condy». El permanganat de potassi era relativament fàcil de fabricar, de manera que Condy es va veure obligat posteriorment a passar un temps considerable en litigis per impedir que els competidors comercialitzessin productes similars.
Els primers fotògrafs l'utilitzaven com a component de la pólvora flaix. Ara es substitueix per altres oxidants, a causa de la inestabilitat de les mescles de permanganat.
Preparació El permanganat de potassi es produeix industrialment a partir de diòxid de manganès, que també es presenta com a pirolusita mineral. L'any 2000, la producció mundial es va estimar en 30.000 tones.
El MnO2 es fusiona amb hidròxid de potassi i s'escalfa amb aire o amb una altra font d'oxigen, com el nitrat de potassi o el clorat de potassi. Aquest procés dona manganat de potassi: 2 MnO2 + 4 KOH + O2 -> 2 K2MnO4 + 2 H2O
Amb l'hidròxid de sodi, el producte final no és manganat de sodi sinó un compost Mn(V), que és una de les raons per les quals el permanganat de potassi s'utilitza més habitualment que el permanganat de sodi. A més, la sal de potassi cristal·litza millor.
El manganat de potassi es converteix després en permanganat per oxidació electrolítica en medis alcalins: 2 K2MnO4 + 2 H2O -> 2 KMnO4 + 2 KOH + H2
Altres mètodes Encara que no té importància comercial, el manganat de potassi es pot oxidar pel clor o per desproporció en condicions àcides. La reacció d'oxidació del clor és 2 K2MnO4 + Cl2 -> 2 KMnO4 + 2 KCl
I la reacció de desproporció induïda per l'àcid es pot escriure com 3 K2MnO4 + 4 HCl -> 2 KMnO4 + MnO2 + 2 H2O + 4 KCl
Un àcid feble com l'àcid carbònic és suficient per a aquesta reacció: 3 K2MnO4 + 2 CO2 -> 2 KMnO4 + 2 K2CO3 + MnO2
Les sals de permanganat també es poden generar tractant una solució d'ions Mn2+ amb oxidants forts com el diòxid de plom (PbO2), el bismutat de sodi (NaBiO3) o el peroxodisulfat (). Les proves de presència de manganès exploten el color violeta viu del permanganat produït per aquests reactius.
Estructura