Nadmanganian potasu znalazł bardzo szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu – w tym farmaceutycznego. Co ciekawe, jest przy tym chętnie wykorzystywany w pokazach chemicznych. Poznaj dokładnie właściwości, zastosowanie oraz wpływ na zdrowie nadmanganianu potasu.
Nadmanganian potasu – definicja
Nadmanganian potasu (kalium hypermanganicum) to nieorganiczny związek chemiczny, inaczej sól potasowa kwasu nadmanganowego. Ma wzór chemiczny KMnO4. Wykorzystywany jest w wielu gałęziach przemysłu – w tym jako odczynnik chemiczny (silny utleniacz) oraz jako lek do odkażania skóry i dezynfekowania ran (roztwór).
Inne nazwy nadmanganianu potasu:
- anion manganianowy(VII)
- manganian(VII) potasu
- kalium hypermanganicum
- kalium permanganicum
- kalii permanganas
- tetraoksydomanganian(1−) potasu
- tetraoksomonomanganian monopotasu
Właściwości
Nadmanganian potasu w normalnych warunkach przybiera postać bezzapachowych, fioletowych kryształków, które dobrze rozpuszczają się w wodzie. Ma gęstość 2,7 g/cm³. W temperaturze ok. 240 °C następuje rozkład nadmanganianu potasu z wydzieleniem tlenu. Nadmanganian potasu nie jest higroskopijny (nie pochłania cząsteczek wody z otoczenia).
Nadmanganian potasu wykazuje silne właściwości utleniające. Wszystko jednak zależy od kwasowości środowiska (roztworu), w którym się znajduje.
- W przypadku roztworów o wysokiej kwasowości (niskim pH), związek ten ulega redukcji do bezbarwnego lub bladoróżowego roztworu manganu(II).
- W roztworach lekko zasadowych i neutralnych, nadmanganian potasu redukuje się do tlenku manganu(IV) (braunsztynu) w postaci brązowego lub brunatnego osadu na dnie naczynia.
- W środowisku mocno zasadowym (z wysokim pH), następuje redukcja do zielonego manganianu.
Wodny roztwór nadmanganianu potasu może w zależności od stężenia, przybierać spektrum barw od jasnoczerwonej do ciemnofioletowej. Warto zaznaczyć, że barwienie widoczne jest już przy bardzo niskich stężeniach.
W przypadku podgrzania roztworu wodnego nadmanganianu potasu, następuje rozkład do dwutlenku manganu (MnO2).
| Wzór sumaryczny | KMnO4 |
| Masa molowa | 158,04 g/mol |
| Wygląd | ciemnofioletowe kryształy o metalicznym połysku |
| Gęstość | 2,7 g/cm³ |
| Rozpuszczalność w wodzie | 6,4 g/100 cm³ (w temp. 20 °C) |
| Temperatura rozkładu | 240 °C |
| Pojemność cieplna | 119,2 J/mol K |
Wytwarzanie (produkcja)
Nadmanganian potasu pozyskiwany jest na skalę przemysłową z tlenku manganu(IV), który występuje również w formie naturalnej jako minerał o nazwie piroluzyt. W 2000 roku światowa produkcja nadmanganianu potasu szacowana była na poziomie 30 000 ton.
Tlenek manganu(IV) łączy się z wodorotlenkiem potasu (KOH), a następnie podgrzewa się w ciepłym powietrzu lub przy pomocy innych związków zawierających tlen (takich jak np. azotan potasu lub chloran potasu). Na skutek tej reakcji powstaje manganian potasu (K2MnO4) oraz woda.
2 MnO2 + 4 KOH + O2 → 2 K2MnO4 + 2 H2O
Finalnie manganian potasu poddawany jest elektrolizie, w trakcie której wytwarza się nadmanganian potasu oraz wodór.
2 K2MnO4 + 2 H2O → 2 KMnO4 + 2 KOH + H2
Zastosowanie w medycynie
Nadmanganian potasu stosowany jest w medycynie, ale wyłącznie w postaci roztworu wodnego (do samodzielnego przygotowania w stężeniu od 0,02% do 0,1%).
Roztwór nadmanganianu potasu ma działanie:
- odkażające;
- utleniające;
- bakteriobójcze;
- grzybobójcze;
- ściągające.
Wykorzystywany jest w leczeniu ropiejących ran i owrzodzeń, a także do przemywania skóry i błony śluzowej. Potasu nadmanganian w postaci 0,05% roztworu wodnego stosowany jest do aplikacji miejscowej, a roztwór w stężeniu 0,025% do płukania błon śluzowych.
Uwaga! Wysokie stężenie roztworu do 1% dopuszczalne jest wyłącznie do przemywania skóry.
Jak przygotować roztwór nadmanganianu potasu?
Sporządzenie roztworu nie jest skomplikowane i wymaga jedynie dobrania odpowiednich proporcji składników. Zbyt mocno stężony roztwór może wywołać niepożądane działanie, podczas gdy zbyt słaby nie będzie wykazywał właściwości odkażających i utleniających.
Wszystko zależy jednak od miejsca zastosowania preparatu. Roztwór powinien mieć mniejsze stężenie, jeśli będzie stosowany do płukania błon śluzowych, np. gardła (najczęściej wystarczy rozpuścić w wodzie kilka kryształków, aby uzyskać lekko różowy kolor). Nieco mocniejsze stężenie wymagane będzie podczas stosowania bezpośrednio na skórę (wtedy roztwór może przyjąć barwę purpurową i można rozpuścić w wodzie już kilkanaście kryształków).
Uwaga! W przypadku płukania jamy ustnej, nie wolno połykać roztworu nadmanganianu potasu!
Uwaga! Roztworu nadmanganianu potasu nie wolno stosować do przemywania oczu!
Ile kosztuje sproszkowany nadmanganian potasu?
Za 5-gramowe opakowanie z nadmanganianem potasu do samodzielnego rozpuszczenia zapłacimy ok. 5–6 zł (ok. 110 zł za 100 g).
Zastosowanie w przemyśle
Z uwagi na swoje szczególne właściwości, omawiany związek wykorzystywany jest w wielu dziedzinach życia. Ogólne zastosowanie nadmanganianu potasu to:
- w chemii organicznej – jako utleniacz w wielu reakcjach;
- w analizach chemicznych – do wykrywania jonów redukujących;
- do pokazów chemicznych – jako składnik pokazu zwanego „przemianą wody w wino”;
- w chemiluminescencji – zdolność nadmanganianu do chemiluminescencji w odpowiednich warunkach;
- w pirotechnice amatorskiej.
Co ciekawe, mieszanina glicerolu z nadmanganianem potasu ulega samozapłonowi. Z tego powodu nadmanganian potasu znalazł zastosowanie w produkcji podręcznych zestawów ratunkowych. Ponadto dzięki nadmanganowi potasu możliwe jest uzyskanie czystego tlenu, dzięki reakcji z wodą utlenioną lub poprzez silne jego ogrzanie. Z kolei w reakcji nadmanganianu potasu z kwasem solnym, dochodzi do wydzielenia chloru.
Przemiana wody w wino
Do jednych z bardziej efektownych eksperymentów chemicznych zalicza się pokaz o nazwie „Przemiana wody w wino”. Aby go wykonać, trzeba przygotować drobno sproszkowany nadmanganian potasu oraz zwykłą wodę. Proszek w niewielkiej ilości wsypujemy na dno naczynia, po czym wlewamy do niego wodę. Niemal natychmiast woda zaczyna nabierać charakterystycznego dla wina, czerwonego koloru.
Zabawę podsyca fakt, że reakcję tę można cofnąć i z powrotem zamienić owe wino w zwykłą wodę. W tym celu do wykonanego roztworu trzeba dodać niewielką ilość dowolnego reduktora, np. tiosiarczanu sodu lub wody utlenionej.
Uwaga! Warunkiem powrotu czerwonej wody do bezbarwnej jest jej zwiększona kwasowość. Można to zrobić dodając uprzednio do wody nieco kwasu siarkowego.
Wytwarzanie mgły
Mało kto wie, że z nadmanganianu potasu można uzyskać spora ilość mgły. Aby się o tym przekonać, należy do naczynka wsypać nieco sproszkowanego nadmanganianu potasu i skropić perhydrolem (np. przy pomocy pipety). Na skutek reakcji z naczynia zaczyna wydobywać się tlen oraz mgła wodna.
Identyfikacja
| Numer CAS | 7722-64-7 |
| ChEMBL | ChEMBL3833305 |
| ChemSpider | 22810 |
| DrugBank | DB13831 |
| ECHA InfoCard | 100.028.874 |
| Numer EC | 231-760-3 |
| KEGG | D02053 |
| PubChem | 516875 |
| RTECS | SD6475000 |
| UNII | 00OT1QX5U4 |