Тотығу-тотықсыздану процестері жанды және жансыз табиғаттың маңызды құбылыстары: жану, күрделі заттардың ыдырауы, органикалық қосылыстардың синтезі негізінде жатыр. Біздің мақалада қасиеттерін зерттейтін калий перманганаты зертханалық және өндірістік жағдайларда қолданылатын ең күшті тотықтырғыштардың бірі болып табылады. Оның тотығу қабілеті реакция барысында өзгеретін атомның тотығу дәрежесіне байланысты. Мұны KMnO молекулаларының қатысуымен болатын химиялық процестердің нақты мысалдарында қарастырайық 4.
Заттың сипаттамасы
Біз қарастырып отырған қосылыс (калий перманганаты) өнеркәсіпте ең көп қолданылатын заттардың бірі – марганец қосылыстары. Тұз кәдімгі қара күлгін призмалар түріндегі кристалдармен ұсынылған. Ол суда жақсы ериді және тамаша бактерицидтік қасиеттері бар таңқурай түсті ерітінді құрайды.сипаттамалар. Сондықтан бұл зат медицинада да, күнделікті өмірде де бактерицидтік агент ретінде кең қолданыс тапты. Жепта валентті марганецтің басқа қосылыстары сияқты, тұз органикалық және бейорганикалық табиғаттың көптеген қосылыстарын тотықтыруға қабілетті. Калий перманганатының ыдырауы химиялық зертханаларда таза оттегінің шағын көлемін алу үшін қолданылады. Қосылыс сульфит қышқылын сульфатқа дейін тотықтырады. Өнеркәсіпте KMnO4 тұз қышқылынан хлор газын алу үшін қолданылады. Ол сонымен қатар көптеген органикалық заттарды тотықтырады және темір тұздарын темір қосылыстарына айналдыруға қабілетті.
Калий перманганатымен тәжірибелер
Әдетте калий перманганаты деп аталатын зат қыздырғанда ыдырайды. Реакция өнімдерінің құрамында бос оттегі, марганец диоксиді және жаңа тұз бар - K2MnO4. Зертханада бұл процесс таза оттегін алу үшін жүргізіледі. Калий перманганатының ыдырауының химиялық теңдеуін келесідей көрсетуге болады:
2KMnO4=K2MnO4 + MnO2 + O2.
Тұрақты призмалар түріндегі күлгін кристалдар болып табылатын құрғақ зат +200 °C температураға дейін қызады. Тұздың құрамына кіретін марганец катионының тотығу дәрежесі +7. Ол реакция өнімдерінде сәйкесінше +6 және +4 дейін төмендейді.
Этилен тотығу
Әртүрлі кластарға жататын газ көмірсутектерорганикалық қосылыстардың молекулаларындағы көміртек атомдары арасында жалғыз және көптік байланыстары болады. Органикалық қосылыстардың қанықпаған табиғатының негізінде жатқан пи байланыстарының болуын қалай анықтауға болады? Ол үшін калий перманганатының күлгін ерітіндісі арқылы зерттелетін затты (мысалы, этилен немесе ацетилен) өткізу арқылы химиялық тәжірибелер жүргізіледі. Оның түссізденуі байқалады, өйткені қанықпаған байланыс жойылады. Этилен молекуласы тотығады және қанықпаған көмірсутектен екі атомды қаныққан спиртке – этиленгликольге айналады. Бұл реакция қос немесе үштік байланыстардың болуы үшін сапалы.
KMnO4 химиялық көріністерінің ерекшеліктері
Егер әрекеттесуші заттардың және реакция өнімдерінің тотығу дәрежелері өзгерсе, онда тотығу-тотықсыздану реакциясы жүреді. Ол электрондардың бір атомнан екінші атомға ауысу құбылысына негізделген. Калий перманганатының ыдырауы жағдайында және басқа реакцияларда зат тотықтырғыштың айқын қасиеттерін көрсетеді. Мысалы, натрий сульфиті мен калий перманганатының қышқылдандырылған ерітіндісінде натрий, калий және марганец сульфаттары, сонымен қатар су түзіледі:
5Na2SO3 + 2KMnO4 + 3H2 SO4 =2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H20.
Бұл жағдайда күкірт ионы тотықсыздандырғыш болып табылады және MnO4- комплексті анионның құрамына кіретін марганец, тотықтырғыштың қасиетін көрсетеді. Ол бес электронды қабылдайды, сондықтан оның тотығу дәрежесі +7-ден +2-ге дейін жетеді.
Қоршаған ортаның әсеріхимиялық реакцияның ағымы
Сутегі иондарының немесе гидроксил топтарының концентрациясына байланысты тотығу-тотықсыздану реакциясы жүретін ерітіндінің қышқылдық, сілтілі немесе бейтараптылығы ажыратылады. Мысалы, сутегі катиондарының артық мөлшерімен калий перманганатындағы тотығу дәрежесі +7 марганец ионы оны +2-ге дейін төмендетеді. Сілтілік ортада гидроксил топтарының жоғары концентрациясында калий перманганатымен әрекеттесетін натрий сульфиті сульфатқа дейін тотығады. Тотығу дәрежесі +7 марганец ионы K2MnO4 құрамындағы +6 зарядты катионға өтеді., оның ерітіндісі жасыл түсті. Бейтарап ортада натрий сульфиті мен калий перманганаты бір-бірімен әрекеттесіп, марганец диоксиді тұнбаға түседі. Марганец катионының тотығу дәрежесі +7-ден +4-ке дейін төмендейді. Реакция өнімдерінде натрий сульфаты мен сілті – натрий гидроксиді де кездеседі.
Марганец қышқылының тұздарын қолдану
Өнеркәсіпте қызған кезде калий перманганатының ыдырау реакциясы және марганец қышқылының тұздары қатысатын басқа тотығу-тотықсыздану процестері жиі қолданылады. Мысалы, көптеген органикалық қосылыстардың тотығуы, тұз қышқылынан газ тәрізді хлордың бөлінуі, темір тұздарының үш валенттіге айналуы. Ауыл шаруашылығында KMnO4 ерітіндісі тұқымдар мен топырақты егіс алдындағы өңдеу үшін қолданылады, медицинада олар жаралардың бетін емдейді, мұрын қуысының қабынған шырышты қабаттарын дезинфекциялайды,жеке гигиена құралдарын дезинфекциялау үшін қолданылады.
Біз өз мақаламызда калий перманганатының ыдырау процесін егжей-тегжейлі зерттеп қана қоймай, оның тотықтырғыш қасиеттері мен күнделікті өмірде және өнеркәсіпте қолданылуын қарастырдық.
