Kalijev permanganat (KMnO4) — lastnosti, uporaba in varnost

Leta 1659 je nemški kemik Johann Rudolf Glauber stopil mešanico minerala piroluzita in kalijevega karbonata, da bi dobil snov, ki je ob raztapljanju v vodi tvorila zeleno raztopino (kalijev manganat). Ta je počasi spremenila barvo v vijolično (kalijev permanganat) in nato v rdečo. To poročilo je prvi opis proizvodnje kalijevega permanganata.

Nekaj manj kot 200 let pozneje je bil Londončan Henry Bollmann Condy kemik. Zanimal se je za razkužila in izdelal nekaj stvari, kot je ozonirana voda. Ugotovil je, da ko je piroluzit stopil z natrijevim hidroksidom in ga raztopil v vodi, je nastala raztopina, ki je imela dobre dezinfekcijske lastnosti. To raztopino je patentiral in jo prodajal kot Condyjevo tekočino. Težava je bila v tem, da raztopina ni bila zelo stabilna. To je odpravil tako, da je namesto natrijevega hidroksida uporabil kalijev hidroksid. Tako je bila snov bolj stabilna. Poleg tega jo je bilo mogoče posušiti v prav tako dober prašek kalijevega permanganata. Ta prah se je imenoval Condyjevi kristali ali Condyjev prah. Kalijev permanganat je bilo enostavno izdelati, zato je Condy poskušal preprečiti drugim, da bi ga izdelovali in prodajali sami.

Prvi fotografi so ga uporabljali v prahu za bliskavice.

Kemične aplikacije

Kalijev permanganat se uporablja kot oksidacijsko sredstvo.^[3] Uporablja se tudi v razkužilih in dezodorantih. Iz njega lahko naredimo veliko različnih vrst kemikalij. Pri čiščenju odpadne vode se uporablja za odstranjevanje vodikovega sulfida, smrdljivega strupenega plina. V analitični kemiji se včasih uporablja natančna koncentracija KMnO₄ za ugotavljanje, koliko je v titraciji določenega redukcijskega sredstva. Podobno se uporablja kot reagent za lesno celulozo. Z mešanjem kalijevega permanganata in formaldehida nastane blag solzivec.

Kot oksidant v organski sintezi

Razredčene raztopine KMnO₄ pretvorijo alkene v diole (glikole). To obnašanje se uporablja tudi kot kvalitativni test za ugotavljanje prisotnosti dvojnih ali trojnih vezi v molekuli, saj je zaradi reakcije raztopina permanganata brezbarvna. Včasih ga imenujemo Baeyerjev reagent.

Koncentrirane raztopine oksidirajo metilno skupino na aromatskem obroču, npr. toluen, v benzojevo kislino.

KMnO₄ oksidira psevdoefedrin hidroklorid in proizvaja metkatinon, ki je v Združenih državah Amerike uvrščen na seznam I. Zato je agencija DEA omejila njegovo uporabo in prodajo tako, da ga je uvrstila na seznam I nadzorovanih predhodnih sestavin. Kalijev permanganat je v Konvenciji Združenih narodov proti nedovoljenemu prometu z narkotiki in psihotropnimi snovmi uvrščen na seznam predhodnih sestavin iz seznama I.

Kisline in kalijev permanganat

Koncentrirana žveplova kislina reagira s kalijevim permanganatom, pri čemer nastane manganov(VII) oksid, ki je lahko eksploziven. ^[4][5][6]. Pri tej reakciji nastane tudi ozon. Ozon lahko vžge papir, namočen v alkohol. Ta reakcija je zelo nevarna.

6 KMnO₄ + 9 H₂ SO₄ → 6 MnSO₄ + 3 K₂ SO₄ + 9 H₂ O + 5 O₃

Iz koncentrirane HCl nastane klor.

2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 MnCl₂ + 2 KCl + 8 H₂ O + 5 Cl₂

Produkti redoks reakcij, ki vsebujejo Mn, so odvisni od pH. Kisle raztopine permanganata se reducirajo do šibko rožnatega Mn²⁺ iona, tako kot v manganovem(II) kloridu. V nevtralni raztopini se permanganat reducira do rjavega manganovega(IV) oksida, kjer je Mn v oksidacijskem stanju +4. Manganov(IV) oksid je snov, ki obarva kožo, ko nanjo nanesemo kalijev permanganat. Kalijev permanganat se v bazični raztopini spontano reducira v zeleno obarvan kalijev manganat, kjer je mangan v oksidacijskem stanju +6.

Biomedicinska uporaba

• Razredčene raztopine se uporabljajo za zdravljenje razjed (0,25 %), razkužilo za roke (približno 1 %) in zdravljenje blagega pomfoliksnega dermatitisa ali glivičnih okužb rok ali stopal.
• Razredčena raztopina nakisanega kalijevega permanganata se v histologiji uporablja za beljenje melanina, ki zakriva podrobnosti tkiva.
• Kalijev permanganat se lahko uporablja za razlikovanje amiloida AA od drugih vrst amiloida, ki se patološko odlagajo v telesnih tkivih. Inkubacija fiksiranega tkiva s kalijevim permanganatom prepreči obarvanje amiloida AA s kongo rdečim, medtem ko na druge vrste amiloida to ne vpliva.^[7][8]

Različne uporabe

• Raztopine KMnO₄ so skupaj z 80-odstotnim vodikovim peroksidom uporabili za pogon rakete. Pri tej uporabi se je imenovala Z-Stoff. To pogonsko gorivo se še vedno uporablja v torpedih.
• Z razredčenim kalijevim permanganatom (10 mg/l) lahko odstranimo polže z rastlin, preden jih damo v sladkovodni akvarij.
• Visokokakovostni kalijev permanganat je na voljo v trgovinah z opremo za bazene in se na podeželju uporablja za odstranjevanje železa in vodikovega sulfida (vonj po gnilih jajcih) iz vode iz vodnjakov.
• KMnO₄ je pogosto vključen v komplete za preživetje skupaj z glicerinom ali glukoznimi tabletami za kurjenje ognja. Tableto glukoze lahko zmeljete, zmešate s kalijevim permanganatom in če jo podrgnete, bo zagorela. Za kurjenje ognja jo lahko zmešate tudi z antifrizom iz vozila. To je lahko nevarno, zato je treba to storiti previdno, tako da v sredstvo proti zmrzovanju potopite nekaj papirja in nato dodate majhno količino kalijevega permanganata. Lahko tudi sterilizira vodo in rane, zato je uporaben v kompletu za preživetje.
• KMnO₄ se uporablja za zdravljenje nekaterih parazitskih bolezni rib, pri obdelavi pitne vode in kot protistrup pri zastrupitvah s fosforjem. V Afriki se uporablja kot razkužilo za zelenjavo, kot je solata.

Trdni kalijev permanganat je močan oksidant, zato ga je treba na splošno hraniti ločeno od reducentov. Pri nekaterih reakcijah je potrebno malo vode. Kalijev permanganat v prahu in sladkor v prahu se na primer vžgeta (vendar ne eksplodirata) nekaj sekund po dodatku kapljice vode. Razredčene raztopine KMnO₄ niso nevarne. KMnO₄ tvori nevarne produkte, če se meša s koncentriranimi kislinami.

Kalijev permanganat obarva kožo in oblačila, zato je treba z njim ravnati previdno. Madeže na oblačilih lahko sperete z ocetno kislino. Madeži na koži izginejo v 48 urah.