Manganistan draselný (KMnO4) — vlastnosti a použití

V roce 1659 německý chemik Johann Rudolf Glauber roztavil směs minerálu pyrolusitu a uhličitanu draselného a získal materiál, který po rozpuštění ve vodě vytvářel zelený roztok (manganistan draselný). Ten pomalu měnil barvu na fialovou (manganistan draselný) a nakonec na červenou. Tato zpráva je prvním popisem výroby manganistanu draselného.

O necelých 200 let později byl chemikem Londýňan Henry Bollmann Condy. Zajímal se o dezinfekční prostředky a vyráběl například ozonizovanou vodu. Zjistil, že když roztaví pyrolusit s hydroxidem sodným a rozpustí ho ve vodě, vznikne roztok, který má dobré dezinfekční vlastnosti. Tento roztok si nechal patentovat a prodával ho pod názvem Condy's Fluid. Problémem bylo, že roztok nebyl příliš stabilní. To se podařilo vyřešit použitím hydroxidu draselného namísto hydroxidu sodného. Tím se získal stabilnější materiál. Rovněž jej bylo možné vysušit na stejně dobrý prášek manganistanu draselného. Tento prášek se nazýval Condyho krystaly nebo Condyho prášek. Vyrobit manganistan draselný bylo snadné, a tak se Condy snažil zabránit ostatním lidem, aby ho sami vyráběli a prodávali.

První fotografové ho používali v zábleskovém prášku.

Chemické aplikace

Manganistan draselný se používá jako oxidační činidlo.^[3] Používá se také v dezinfekčních prostředcích a deodorantech. Lze jej použít k výrobě mnoha různých druhů chemikálií. Při čištění odpadních vod se používá k odstranění sirovodíku, páchnoucího toxického plynu. V analytické chemii se někdy používá přesná koncentrace KMnO₄ , aby se zjistilo, kolik určitého redukčního činidla je v titraci. Příbuzným způsobem se používá jako činidlo pro dřevní hmotu. Smícháním manganistanu draselného a formaldehydu vzniká slabý slzný plyn.

Jako oxidant v organické syntéze

Zředěné roztoky KMnO₄ převádějí alkeny na dioly (glykoly). Toto chování se používá také jako kvalitativní test přítomnosti dvojných nebo trojných vazeb v molekule, protože reakce způsobuje, že roztok manganistanu je bezbarvý. Někdy se označuje jako Baeyerovo činidlo.

Koncentrované roztoky oxidují methylovou skupinu na aromatickém kruhu, např. toluen, na kyselinu benzoovou.

KMnO₄ oxiduje pseudoefedrin hydrochlorid za vzniku methcathinonu, který je ve Spojených státech zařazen do seznamu I. V důsledku toho DEA omezil jeho používání a prodej tím, že jej zařadil na seznam I kontrolovaných prekurzorů. Podle Úmluvy OSN proti nedovolenému obchodu s omamnými a psychotropními látkami je manganistan draselný zařazen na seznam prekurzorů I.

Kyseliny a manganistan draselný

Koncentrovaná kyselina sírová reaguje s manganistanem draselným za vzniku oxidu manganičitého (VII), který může být výbušný. ^[4][5][6]. Při této reakci vzniká také ozón. Ozon může zapálit papír namočený v alkoholu. Tato reakce je velmi nebezpečná.

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

Koncentrovaná HCl vytváří chlor.

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

Produkty redoxních reakcí obsahující Mn závisí na pH. Kyselé roztoky manganistanu se redukují na slabě růžový iont Mn²⁺ , stejně jako v chloridu manganatém(II). V neutrálním roztoku se manganistan redukuje na hnědý oxid manganatý(IV), kde je Mn v oxidačním stavu +4. Oxid manganatý(IV) je látka, která zabarví kůži, když se na ni nanese manganistan draselný. Manganistan draselný se v zásaditém roztoku samovolně redukuje na zeleně zbarvený manganistan draselný, kde je mangan v oxidačním stavu +6.

Biomedicínské použití

• Zředěné roztoky se používají k léčbě vředů (0,25 %), k dezinfekci rukou (asi 1 %) a k léčbě mírné pomfoliové dermatitidy nebo plísňových infekcí rukou nebo nohou.
• Zředěný roztok okyseleného manganistanu draselného se v histologii používá k vybělení melaninu, který zakrývá detaily tkáně.
• K odlišení amyloidu AA od jiných typů amyloidu patologicky uložených v tělesných tkáních lze použít manganistan draselný. Inkubace fixované tkáně s manganistanem draselným zabrání barvení amyloidu AA kongo červení, zatímco jiné typy amyloidu nejsou ovlivněny.^[7][8]

Různá použití

• Roztoky KMnO₄ byly spolu s 80% peroxidem vodíku použity k pohonu rakety. Při tomto použití byl nazván Z-Stoff. Tato pohonná hmota se stále používá v torpédech.
• K odstranění plžů z rostlin před jejich umístěním do sladkovodního akvária lze použít zředěný (10 mg/l) manganistan draselný.
• Vysoce kvalitní manganistan draselný je k dostání v obchodech s bazénovými potřebami a používá se ve venkovských oblastech k odstranění železa a sirovodíku (zápach zkažených vajec) ze studniční vody.
• KMnO₄ je často součástí souprav pro přežití spolu s glycerinem nebo glukózovou tabletou na rozdělání ohně. Glukózovou tabletu lze rozemlít, smíchat s manganistanem draselným a po rozetření bude hořet. K rozdělání ohně ji lze také smíchat s nemrznoucí směsí z vozidla. To může být nebezpečné a mělo by se to dělat opatrně tak, že se do nemrznoucí směsi ponoří papír a pak se přidá malé množství manganistanu draselného. Může také sterilizovat vodu a rány, takže je užitečný v sadě pro přežití.
• KMnO₄ se používá k léčbě některých parazitárních onemocnění ryb, k úpravě pitné vody a jako protilátka při otravě fosforem. V Africe se používá jako dezinfekční prostředek pro zeleninu, např. salát.

Pevný manganistan draselný je silným oxidačním činidlem a obecně by měl být uchováván odděleně od redukčních činidel. Některé reakce vyžadují trochu vody. Například práškový manganistan draselný a práškový cukr se vznítí (ale nevybuchnou) několik sekund po přidání kapky vody. Zředěné roztoky KMnO₄ nejsou nebezpečné. KMnO₄ tvoří nebezpečné produkty při smíchání s koncentrovanými kyselinami.

Manganistan draselný barví kůži a oděv a je třeba s ním zacházet opatrně. Skvrny na oděvu lze smýt kyselinou octovou. Skvrny na kůži zmizí do 48 hodin.