Kaaliumhüpomanganaat – definitsioon, omadused ja valmistamine

Kaaliumhüpomanganaat on keemiline ühend, mis sisaldab kaaliumi ja hüpomanganaadi ioone. Selle keemiline valem esitatakse tavaliselt kui K3MnO4 (hüpomanganaadi anioonina MnO4³⁻), kus mangaani oksüdatsiooniaste on +5. Ainet iseloomustab erksinine kuni helesinine värvus ja suur ebastabiilsus vees ja happelistes tingimustes. Hüpomanganaat on tavaliselt lühiajaline vaheühend, mida uuritakse peamiselt laboritingimustes ning mida on raske puhastatud kujul säilitada.

Omadused

Värvus: intensiivselt sinine/helesinine – see värvus tuleneb Mn(V) elektronkonfiguratsioonist ja vastavatest elektronülekannetest.
Keemiline stabiilsus: ebastabiilne ja kergesti disproportsioneerub (redoksprotsess, mille käigus Mn(V) osakesed muunduvad Mn(VI) ja Mn(IV) osakesteks).
Disproportsioneerumine: tüüpiline tasakaaluline protsess on näiteks 3 Mn(V) → 2 Mn(VI) + Mn(IV), st MnO4³⁻ annab osaliselt üle elektronid ja tekivad manganadi (MnO4²⁻, roheline) ning mangandioksiid (MnO2, pruun/must). Ainult tugev alus (suur OH⁻ kontsentratsioon) võib selle disproportsiooni märkimisväärselt aeglustada.
Reaktiivsus: tugev oksüdeerija ja redutseerija sõltuvalt keskkonnast; reageerib kiiresti redutseerivate ainete ja hapetega ning võib olla ohtlik orgaaniliste ühenditega kokkupuutel.
Lahustuvus: eelistatult tekib ja püsib väga aluselistel lahustel; neutraalses või happelises vees laguneb kiiresti.

Valmistamine

Kaaliumhüpomanganaati saab laboritingimustes esile kutsuda mitmel üldisel viisil, tavaliselt kui lühiajalise vahefaasi permanganaadi, manganadi ja/või mangandioksiidi redoksreaktsioonides. Levinumad meetodid (kõik kirjeldatud ja viidatud reagendid on antud üldisel tasemel):

permanganaadi (kaaliumpermanganaadi) osaline redutseerimine näiteks kaaliumsulfitiga — sel viisil tekib ajutine hüpomanganaadi faas enne edasist disproportsioneerumist;
Kaaliummanganaadi (manganate, Mn(VI)) kontrollitud vähendamine vesinikperoksiidi ja kaaliumhüdroksiidi juuresolekul võib anda Mn(V) liigi põletikulises, aluseliselt stabiliseeritud vormis;
disproportsioneerumine, näiteks kui mangandioksiid või teised madalama oksüdatsiooniastmega mangaaniühendid lahustatakse tugevalt aluseliseks muudetud keskkonnas (kaaliumhüdroksiid), võib tekkida hüpomanganaadi anioon enne edasist muutumist.

Tähtis on rõhutada, et need on üldised kirjeldused uurimistöös kasutatavatest redoks-radadest; praktikas on hüpomanganaadi isoleerimine ja säilitamine keeruline ning nõuab ranget pH-, redokspotentsiaali ja temperatuurikontrolli.

Kasutusvaldkonnad ja tähendus

Kaaliumhüpomanganaatil ei ole laialdast tööstuslikku kasutust, sest see on ebastabiilne ja kergesti lagunev. Seda uuritakse peamiselt teadusuuringutes, kus huvi on mangaani eri oksüdatsiooniastmete ja redoksmehhanismide vastu, samuti värvuse- ja spektroskoopiliste omaduste selgitamisel. Hüpomanganaat võib olla oluline vaheühend mangaani redokskeemides, mis on asjakohased näiteks katalüütilistes protsessides ja analüütilises keemias.

Tervis ja ohutus

Ohtlikkus: tugev redutseerija/oksüdeerija sõltuvalt tingimustest; võib olla ärritav nahale ja silmadele ning ohtlik sissehingamisel või allaneelamisel.
Käitlemine: töötada sobiva ventilatsiooni, kaitseprillide ja kemikaalikindlate kinnastega; vältida kontakti orgaaniliste ainete ja vähese pH tingimustega, mis võivad esile kutsuda ettearvamatuid redoksreaktsioone.
Säilitamine: kui hüpomanganaadi sisaldavaid lahuseid hoitakse, siis ainult tugevalt aluselistena, jahedas ning tihedalt suletud anumates; püsiv säilitamine puhastatud kujul on üldjuhul ebareaalne.

Kokkuvõttes on kaaliumhüpomanganaat huvipakkuv, kuid keemiliselt keeruline ja ebastabiilne mangaani(V) ühend. See esineb tavaliselt kui lühiajaline vaheprodukt suuremates redoksprotsessides ning nõuab tugevalt aluselist keskkonda ja hoolikat käsitlemist, et vähendada disproportsioneerumise ja ohtlike kõrvalreaktsioonide tõenäosust.

Seotud leheküljed

Naatrium manganaat
Naatriumpermanganaat

Küsimused ja vastused

K: Mis on kaaliumhüpomanganaat?

V: Kaaliumhüpomanganaat on keemiline ühend, mis sisaldab kaalium- ja hüpomanganaatioone.

K: Mis värvi on kaaliumhüpomanganaat?

V: Kaaliumhüpomanganaat on helesinine tahke aine.

K: Kas kaaliumhüpomanganaat on stabiilne?

V: Ei. Kaaliumhüpomanganaat on ebastabiilne ja haruldane.

K: Kuidas saab kaaliumhüpomanganaati valmistada?

V: Kaaliumhüpomanganaati saab valmistada kaaliumpermanganaadi redutseerimisel kaaliumsulfitiga, kaaliummanganaadi redutseerimisel vesinikperoksiidi ja kaaliumhüdroksiidiga või disproportsionatsiooni teel, kui mangandioksiid lahustatakse kaaliumhüdroksiidis.

K: Milleks disproportsioneeritakse kaaliumhüpomanganaat?

V: Kaaliumhüpomanganaat disproportsioneerub kergesti kaaliummanganaadiks ja mangandioksiidiks.

K: Mis võib peatada kaaliumhüpomanganaadi disproportsiooni?

V: Ainult tugev alus võib peatada kaaliumhüpomanganaadi disproportsiooni.

K: Kas kaaliumhüpomanganaat on tavaline ühend?

V: Ei. Kaaliumhüpomanganaat on haruldane.