Kaliumpermanganaatti

Historia

Vuonna 1659 saksalainen kemisti Johann Rudolf Glauber sulatti pyrolusiittimineraalin ja kaliumkarbonaatin seoksen saadakseen materiaalin, joka veteen liuotettuna muodosti vihreän liuoksen (kaliummanganaatti). Se muuttui hitaasti violetiksi (kaliumpermanganaatti) ja lopulta punaiseksi. Tämä raportti on ensimmäinen kuvaus kaliumpermanganaatin valmistuksesta.

Vajaa 200 vuotta myöhemmin lontoolainen Henry Bollmann Condy oli kemisti. Hän oli kiinnostunut desinfiointiaineista ja valmisti muun muassa otsonoitua vettä. Hän havaitsi, että kun hän sulatti pyrolusiittia natriumhydroksidin kanssa ja liuotti sen veteen, syntyi liuos, jolla oli hyvät desinfioivat ominaisuudet. Hän patentoi tämän liuoksen ja myi sitä nimellä Condy's Fluid. Ongelmana oli, että liuos ei ollut kovin stabiili. Tämä korjattiin käyttämällä kaliumhydroksidia natriumhydroksidin sijasta. Näin saatiin vakaampi aine. Se voitiin myös kuivata yhtä hyväksi kaliumpermanganaattijauheeksi. Tätä jauhetta kutsuttiin Condyn kiteiksi tai Condyn jauheeksi. Kaliumpermanganaattia oli helppo valmistaa, joten Condy yritti estää muita valmistamasta sitä ja myymästä sitä itse.

Varhaiset valokuvaajat käyttivät sitä salamapulverissa.

Käyttää

Kemialliset sovellukset

Kaliumpermanganaattia käytetään hapettimena.^[3] Sitä käytetään myös desinfiointiaineissa ja hajunpoistoaineissa. Siitä voidaan valmistaa monenlaisia kemikaaleja. Jäteveden käsittelyssä sitä käytetään poistamaan rikkivetyä, haisevaa myrkyllistä kaasua. Analyyttisessä kemiassa käytetään joskus KMnO:n₄ tarkkaa pitoisuutta, jotta nähdään, kuinka paljon tiettyä pelkistävää ainetta on titrauksessa. Sitä käytetään myös puumassan reagenssina. Kaliumpermanganaatin ja formaldehydin sekoittamisesta saadaan lievä kyynelkaasu.

Hapettimena orgaanisessa synteesissä

KMnO:n laimeat liuokset₄ muuttavat alkeenit dioleiksi (glykoleiksi). Tätä käyttäytymistä käytetään myös kvalitatiivisena testinä kaksois- tai kolmoissidosten esiintymisen osoittamiseksi molekyylissä, koska reaktio tekee permanganaattiliuoksesta värittömän. Sitä kutsutaan joskus Baeyerin reagenssiksi.

Tiivistetyt liuokset hapettavat aromaattisen renkaan metyyliryhmän, esim. tolueenin, bentsoehapoksi.

KMnO₄ hapettaa pseudoefedriinihydrokloridia ja tuottaa metkatinonia, joka on Yhdysvalloissa luettelossa I mainittu huume. Tämän vuoksi DEA on rajoittanut sen käyttöä ja myyntiä luokittelemalla sen luettelossa I luetelluksi valvotuksi lähtöaineeksi. Kaliumpermanganaatti on huumausaineiden ja psykotrooppisten aineiden laittoman kaupan torjuntaa koskevan Yhdistyneiden Kansakuntien yleissopimuksen mukaan taulukon I lähtöaine.

Hapot ja kaliumpermanganaatti

Tiivistetty rikkihappo reagoi kaliumpermanganaatin kanssa muodostaen mangaani(VII)oksidia, joka voi olla räjähtävää. ^[4][5][6]. Tämä reaktio tuottaa myös otsonia. Otsoni voi sytyttää alkoholiin liotetun paperin. Tämä reaktio on erittäin vaarallinen.

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

Tiivistetty HCl tekee klooria.

2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 MnCl₂ + 2 KCl + 8 H₂ O + 5 CI₂

Redox-reaktioiden Mn-pitoiset tuotteet riippuvat pH:sta. Happamat permanganaattiliuokset pelkistyvät heikosti vaaleanpunaiseksi Mn²⁺ -ioniksi, kuten mangaani(II)kloridissa. Neutraalissa liuoksessa permanganaatti pelkistyy ruskeaksi mangaani(IV)oksidiksi, jossa Mn on hapetusasteessa +4. Mangaani(IV)oksidi on se aine, joka värjää ihon, kun siihen laitetaan kaliumpermanganaattia. Kaliumpermanganaatti pelkistyy spontaanisti emäksisessä liuoksessa vihreän väriseksi kaliummanganaatiksi, jossa mangaani on hapetusasteessa +6.

Biolääketieteelliset käyttötarkoitukset

• Laimennettuja liuoksia käytetään haavaumien hoitoon (0,25 %), käsien desinfiointiaineena (noin 1 %) ja lievän pompholyx-ihottuman tai käsien tai jalkojen sieni-infektioiden hoitoon.
• Histologiassa käytetään laimeaa happaman kaliumpermanganaatin liuosta valkaisemaan kudoksen yksityiskohtia peittävää melaniinia.
• Kaliumpermanganaattia voidaan käyttää amyloidi-AA:n erottamiseen muista amyloidityypeistä, jotka ovat patologisesti kerrostuneet kehon kudoksiin. Kiinteytetyn kudoksen inkubointi kaliumpermanganaatilla estää amyloidi-AA:n värjäytymisen kongopunaisella, kun taas muun tyyppiset amyloidit eivät värjäydy.^[7][8]

Erilaiset käyttötarkoitukset

• KMnO-liuoksia₄ on käytetty yhdessä 80-prosenttisen vetyperoksidin kanssa raketin käyttövoimana. Tässä käytössä sitä kutsuttiin Z-Stoffiksi. Tätä polttoainetta käytetään edelleen torpedoissa.
• Laimeaa (10 mg/l) kaliumpermanganaattia voidaan käyttää etanoiden poistamiseen kasveista ennen niiden sijoittamista makean veden akvaarioon.
• Korkealuokkaista kaliumpermanganaattia saa allastarvikeliikkeistä, ja sitä käytetään maaseudulla poistamaan rautaa ja rikkivetyä (mädän kananmunan haju) kaivovedestä.
• KMnO₄ sisältyy usein selviytymispakkauksiin yhdessä glyseriinin tai glukoositabletin kanssa tulen tekoa varten. Glukoositabletti voidaan jauhaa ja sekoittaa kaliumpermanganaattiin, ja se palaa, jos sitä hierotaan. Sitä voidaan myös sekoittaa ajoneuvon jäätymisenestoaineeseen tulen tekemiseksi. Tämä voi olla vaarallista, ja se on tehtävä varovasti kastamalla paperia jäätymisenestoaineeseen ja lisäämällä sitten pieni määrä kaliumpermanganaattia. Sillä voidaan myös steriloida vettä ja haavoja, joten siitä on hyötyä selviytymispakkauksessa.
• KMnO₄ käytetään eräiden kalojen loistautien hoitoon, juomaveden käsittelyyn sekä vastalääkkeenä fosforimyrkytyksissä. Afrikassa sitä on käytetty vihannesten, kuten salaatin, desinfiointiaineena.

Liuotettu kaliumpermanganaatti

Vaarat

Kiinteä kaliumpermanganaatti on voimakas hapetin, ja se on yleensä pidettävä erillään pelkistävistä aineista. Joissakin reaktioissa tarvitaan hieman vettä. Esimerkiksi jauhemainen kaliumpermanganaatti ja jauhettu sokeri syttyvät (mutta eivät räjähdä) muutaman sekunnin kuluttua vesipisaran lisäämisestä. KMnO:n laimeat liuokset₄ eivät ole vaarallisia. KMnO₄ muodostaa vaarallisia tuotteita, kun se sekoitetaan väkevien happojen kanssa.

Kaliumpermanganaatti värjää ihon ja vaatteet, ja sitä on käsiteltävä varoen. Vaatetahrat voidaan pestä pois etikkahapolla. Ihotahrat häviävät 48 tunnin kuluessa.