錳酸鉀(鉀 manganate)是一種無機化合物,別名錳酸二鉀,化學式為K?MnO4,外觀為暗綠色晶體或暗綠色粉末,分子量197.132 g/摩爾,密度為2.78g/cm3,具有較強的氧化性,能溶于水形成不穩定的液體,溶于稀氫氧化鉀溶液后溶液呈現綠色,在酸性溶液中容易被氧氣氧化成高錳酸鉀和二氧化錳,在強堿溶液中比較穩定,易發生歧化反應。加熱至500℃以上分解為亞錳酸鉀,可以與某些有機化合物激烈反應,錳酸鉀在190℃時可以進行分解。
錳酸鉀是工業生產高錳酸鉀 (KMnO4) 的中間體,通過軟錳礦和氫氧化鉀發生反應制得。錳酸鉀可以用作水處理的助凝劑,來降低水的濁度;由于錳酸鉀具有強氧化性,因此常用作氧化劑,可與還原劑、部分有機物等發生反應,還可以用作化學消毒劑、媒染劑等。
錳酸鉀有毒性,對皮膚、眼睛、呼吸道均可能造成危害,會引起皮膚刺激、嚴重的眼睛刺激和呼吸道刺激。
理化性質
物理性質
錳酸鉀分子量197.132 g/mol,密度為2.78 g/cm3,能溶于水,外觀呈現為暗綠色晶體或暗綠色粉末,受熱至190 ℃時分解。其溶于水或酸性溶液時不穩定,在堿性溶液中穩定存在,溶液呈綠色。
化學性質
錳酸鉀具有強氧化性,可與還原劑、部分有機化合物等發生反應,反應程度激烈,遇鹽酸會生成游離氯;錳酸鉀加熱至500 ℃以上分解為亞錳酸鉀,在酸性溶液中容易被氧氣氧化成高錳酸鉀和二氧化錳,在強堿溶液中比較穩定;
錳酸鉀溶液中的錳酸根離子在強堿中能穩定存在,而錳酸鉀在酸性、中性以及非強堿溶液中會發生歧化反應:
錳酸鉀在中性條件下發生的歧化反應:
錳酸鉀在酸性條件下發生的歧化反應:
制備方法
加熱高錳酸鉀制錳酸鉀
加熱純高錳酸鉀晶體或粉末,高錳酸鉀分解為錳酸鉀、二氧化錳和氧氣,該反應比較簡便,常用于實驗室制取錳酸鉀,反應如下:
高錳酸鉀制錳酸鉀
高錳酸鉀飽和溶液與氫氧化鉀溶液混合共煮,該反應的反應產物為水和氧氣,對環境友好,原子利用率也比較高,反應式如下:
固相焙燒法
固相焙燒法的主要原理是:在高溫環境下利用高濃度氫氧化鉀(KOH),使軟錳礦的主要成分MnO?轉化為K?MnO4,再通過冷卻等處理,將K?MnO4進一步轉化為K?MnO4,其化學方程式為:
固相焙燒法程序簡單、易于操作;但這種方法需要耗時50-60小時,高耗能低效率,所得錳酸鉀結晶度低、粒徑大小不一,生產過程還容易造成污染。
應用領域
化學化工
制備高錳酸鉀
高錳酸鉀具有強氧化性,低濃度時可用以殺菌消毒,常用于工業與醫藥行業,錳酸鉀是高錳酸鉀(KMnO4)生產的關鍵。
工業上生產高錳酸鉀主要有焙燒法和電解法,制備過程都需要先制得錳酸鉀,再進一步加工成高錳酸鉀。其生產過程為:將主要成分為MnO?的軟錳礦與熔融氫氧化鉀混合后,在氧氣中反應制得K?MnO4,再經電解、結晶、分離、干燥等工序最終得到KMnO4。
錳酸鉀用以制備高錳酸鉀的反應式如下:
制備二氧化錳
二氧化錳可以用來生產干電池,在化學工業中用作氧化劑,在玻璃工業中作顏料,以及用以制作防毒面具和電極等,錳酸鉀可以用來制備二氧化錳,反應式如下:
助凝劑
飲用水生產需要以混凝的方式處理水源的有機化合物污染。在混凝劑投加前投加錳酸鉀對水進行預氧化,可以提高混凝效果,具有明顯的助凝作用,有助于凈化水質。同時,錳酸鉀對于高濁度水也有很好的助凝作用;在1 L水樣中,投加錳酸鉀后水的濁度去除率可以提高到95.59%;而對于高濁度的水,錳酸鉀也有很好的助凝作用。
化學藥劑
錳酸鉀具有氧化性,因此可以用作皮革、織物、油脂的漂白以及水的凈化,因其具有較強的氧化性,也可以作為化學消毒劑使用,另外,錳酸鉀也可以用作羊毛的媒染劑,還可用于照相材料制造、精制油類、印刷、電池等產品的生產。
安全事宜
毒理數據
最大暴露閾值0.2 [mg/m3]。
毒性
錳是一種細胞毒物,會損害運輸系統、酶活性和受體功能。它主要針對中樞神經系統,錳離子Mn(II)會使得自由基,活性氧和其他細胞毒性代謝產物增加,錳還會破壞細胞抗氧化防御機制,導致氧化損傷和多巴胺神經元的選擇性破壞。此外, 錳可以擾亂其他神經遞質, 如 GABA (Y)和,Mn(II)的神經毒性與其在生理條件下替代Ca(II)的能力有關。錳可以通過鈣轉運體進入線粒體并抑制線粒體氧化磷酸化,還可以抑制Ca(II)的外排,這會導致線粒體膜變得不完整。
警示術語
GHS危害聲明
H272(100%):與可燃材料接觸可能引起火災;氧化劑[危險:氧化液體;氧化固體]
H315(90.48%):引起皮膚刺激[警告:皮膚腐蝕/刺激]
H319(90.48%):引起嚴重的眼睛刺激[警告:嚴重的眼睛損傷/眼睛刺激]
H335(100%):可能引起呼吸道刺激[警告:特定靶器官毒性,單次暴露;呼吸道刺激]
危害
錳酸鉀具有強氧化劑。與還原劑、有機化合物、易燃物如硫、磷或金屬粉末等混合可形成爆炸性混合物。
應對措施
急救
眼睛:在流水下沖洗睜開的眼睛幾分鐘;
攝入:不要誘導嘔吐。用水漱口(切勿給失去知覺的人口服任何東西)。立即尋求醫療建議;
皮膚:應立即用冷流水沖洗受影響的部位至少15分鐘,然后用肥皂和水徹底清洗。如有必要,該人應淋浴并更換受污染的衣服和鞋子,然后必須尋求醫療救助;
吸入:提供新鮮空氣,如果需要,提供人工呼吸。
泄露與消防
泄露:勿使泄漏物與可燃物質(木材、紙品、油等)接觸,用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中,轉移至安全場所。也可以用大量水沖洗,洗水稀釋后放入廢水系統。若大量泄漏,收集回收或運至廢物處理場所處置。
滅火劑:霧狀水、沙土。
儲存
儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源,應與易(可)燃物、還原劑、酸類、食用化學品分開存放,切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
參考資料 >
Potassium manganate | K2MnO4 | CID 160931 - PubChem.PubChem.2023-06-15