Permanganato di potassio

Permanganato di potassio
Nome IUPAC
tetraossomanganato (VII) di potassio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	KMnO4
Peso formula (u)	158,04
Aspetto	solido cristallino violetto
Numero CAS	7722-64-7
Numero EINECS	231-760-3
PubChem	516875
DrugBank	DB13831
SMILES	[O-][Mn](=O)(=O)=O.[K+]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	2,70
Indice di rifrazione	1,59
Solubilità in acqua	64 g/l a 293 K
Temperatura di fusione	>240 °C (>510 K) con decomposizione
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	−837,2
ΔfG0 (kJ·mol−1)	−737,6
S0m(J·K−1mol−1)	171,7
C0p,m(J·K−1mol−1)	117,6
Proprietà tossicologiche
DL50 (mg/kg)	1090 oral rat
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	272 - 302 - 314 - 361d - 373 - 410
Consigli P	210 - 220 - 280 - 301+330+331 - 303+361+353 - 305+351+338 - 310

Il permanganato di potassio o potassio permanganato è il composto inorganico che detiene la formula KMnO₄. In condizioni normali è un solido cristallino dal tipico colore viola scuro. In questo composto il manganese è nello stato di ossidazione +7. È un ossidante molto energico, importante prodotto industriale. Nel 2008 ne sono state prodotte circa 50000 tonnellate.

Storia

Il permanganato di potassio fu ottenuto per la prima volta nel 1659 da Johann Rudolph Glauber. Egli descrisse nel suo trattato Dess Teutschlands Wohlfahrt la fusione di una miscela di pirolusite (minerale di diossido di manganese, MnO₂) e di carbonato di potassio; il materiale viola ottenuto, una volta sciolto in acqua, diede una soluzione che col tempo cambiò colore passando dal blu al rosso al verde. Vari altri scienziati osservarono simili variazioni di colore, e il composto fu chiamato mineral chameleon, senza riuscire a chiarire il motivo di tale comportamento. Solo nel 1830-1832 Eilhard Mitscherlich determinò le formule del manganato e permanganato di potassio. Negli anni cinquanta dell'Ottocento il chimico londinese Henry Bollmann Condy pose in vendita soluzioni di permanganato per usi disinfettanti brevettandole con il nome fluido di Condy. Dal 1862 il permanganato di potassio venne commercializzato su larga scala diventando in breve tempo un importante prodotto industriale.

Sintesi

La maggior parte del permanganato di potassio viene prodotto industrialmente a partire da minerali contenenti diossido di manganese (principalmente pirolusite). Il minerale triturato viene dapprima fuso in miscela con idrossido di potassio e aria o ossigeno. In queste condizioni fortemente alcaline il manganese si ossida da Mn^IVO₂ a manganato di potassio K₂Mn^VIO₄ :

${\displaystyle {\ce {2MnO2 + 4 KOH + O2 -> 2 K2MnO4 + 2 H2O}}}$

Successivamente l'ossidazione da manganato(VI) a permanganato(VII) viene effettuata tramite un processo elettrolitico di ossidazione in ambiente alcalino:

${\displaystyle {\ce {2 K2MnO4 + 2 H2O -> 2KMnO4 + 2KOH + H2}}}$

Su scala di laboratorio si può fondere MnO₂ con KOH e un ossidante come KNO₃. Si produce così lo ione manganato(VI) di colore verde, che dà disproporzione in soluzione neutra o acida:

${\displaystyle {\ce {3 MnO4^2- + 4 H+ -> 2 MnO4- + MnO2 + 2 H2O}}}$

In soluzione acquosa i sali di Mn(II) possono essere direttamente ossidati a permanganato con ossidanti molto forti come PbO₂, Na₂S₂O₈ oppure NaBiO₃.

Struttura

Il permanganato di potassio forma cristalli ortorombici, gruppo spaziale Pnma, con costanti di reticolo a = 910,5 pm, b = 572,0 pm e c = 742,5 pm, con quattro unità di formula per cella elementare. Ogni atomo di manganese è circondato da quattro atomi di ossigeno con geometria tetraedrica. La distanza media Mn–O è 162,9 pm. KMnO₄ risulta isostrutturale con KClO₄.

Proprietà e reattività

Il permanganato di potassio solido è stabile, ma deve essere conservato in ambiente privo di umidità e al riparo dalla luce, per cui si usano abitualmente bottiglie di vetro ambrato. Il colore viola molto intenso è dovuto a bande di trasferimento di carica O → Mn. KMnO₄ si decompone per riscaldamento oltre 200 ºC rilasciando ossigeno. In soluzione acquosa si decompone lentamente lasciando un deposito di MnO₂. Anche in solventi organici la stabilità è limitata dato che il permanganato finisce con l'ossidare il solvente.

Lo ione permanganato è un forte ossidante sia in soluzione acida che in soluzione basica, come dimostrato dalle semireazioni:

MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ ⇄ Mn²⁺ + 4 H₂O     E° = +1,51 V

MnO₄⁻ + 2 H₂O + 3 e⁻ ⇄ MnO₂ + 4 OH⁻     E° = +1,23 V

Usi

Gli usi del permanganato di potassio sono legati alle sue proprietà ossidanti, avvantaggiandosi del fatto che dopo l'uso il permanganato non lascia residui tossici.

Applicazioni ambientali

L'uso principale del permanganato di potassio è nei trattamenti delle acque. Nelle acque potabili si utilizza per rimuovere ferro, manganese e composti organici alogenati. Nelle acque di scarico rimuove solfuro di idrogeno e altri composti organici tossici e inquinanti.

Sintesi organica

Il permanganato di potassio è usato industrialmente per la sintesi o per la purificazione di vari composti organici, tra i quali acido L-ascorbico, cloramfenicolo, acido pirazinoico e saccarina, metanolo, acido acetico, caprolattame e adiponitrile.

Medicina

Il permanganato di potassio è uno dei farmaci considerati essenziali dall'Organizzazione mondiale della sanità. Viene usato per trattare varie lesioni elementari della cute come tricofitosi, impetigine, pemfigo, ferite superficiali, dermatite e ulcere tropicali. Viene usato anche per controllare i parassiti dei pesci.

Chimica analitica

Essendo un forte ossidante KMnO₄ è ampiamente usato in chimica analitica nelle titolazioni di ossido-riduzione (permanganatometria). Il colore viola dello ione MnO₄⁻ scompare quando si raggiunge il viraggio, rendendo superfluo l'uso di un indicatore. Un esempio particolarmente noto è la determinazione dell'ossidabilità secondo Kubel di un campione di acqua.

Il Permanganato viene inoltre spesso sfruttato per dimostrazioni sulla spettrofotometria UV-VIS, ha la sua massima assorbanza intorno a 527-529nm.

Altri impieghi

Il permanganato di potassio ha vari altri impieghi, tra i quali il trattamento superficiale di acciai, l'incisione di gomma e plastica e la decolorazione di tessuti.

Tossicità / Indicazioni di sicurezza

Il composto ha una tossicità acuta relativamente bassa, ma a causa delle sue proprietà ossidanti è fortemente irritante per gli occhi, per le vie respiratorie, per la pelle e per ingestione. Non ci sono dati che indichino proprietà cancerogene. È fortemente tossico per le acque con effetti di lunga durata. Per le sue proprietà ossidanti può reagire in modo anche esplosivo con sostanze organiche in genere e composti inorganici facilmente ossidabili.

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Voci correlate

• Permanganato di sodio

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