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高锰酸盐

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高锰酸盐
Lewis structure of the manganate(VII) anion
系统名
Permanganate
识别
CAS号 14333-13-2  ✓
PubChem 24401
ChemSpider 22811
SMILES
ChEBI 25939
性质
化学式 MnO4
摩尔质量 118.94 g·mol⁻¹
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

高锰酸盐高锰酸所形成的盐,含有四面体型的高锰酸根离子—MnO4,其中氧化态为+7,有强氧化性高锰酸钾是最重要的高锰酸盐,为紫红色的针状晶体。

酸性溶液中,高锰酸根离子被还原为无色的Mn2+离子:

16 H3O+ + 2 MnO4 + 10 Cl → 2 Mn2+ + 5 Cl2 + 24 H2O
6 H+ + 2 MnO4 + 5 HCOOH → 8 H2O + 2 Mn2+ + 5 CO2

碱性溶液中还原,既可得到棕色的MnO2(锰氧化态为+4),也可得到深绿色的MnO42−(锰氧化态为+6)。

4 OH + 2 MnO4 + 3 C2O42− → 2 MnO2 + 6 CO32− + 2 H2O
3 OH + 2 MnO4 + HSO3 → 2 MnO42− + SO42− + 2 H2O

制备[编辑]

高锰酸盐可由锰化合物被强氧化剂氧化得到。可用的氧化剂如次氯酸钠二氧化铅高碘酸等:

2 MnCl2 + 5 NaClO + 6 NaOH → 2 NaMnO4 + 9 NaCl+ 3 H2O
2 MnSO4 + 5 PbO2+ 3 H2SO4 → 2 HMnO4+ 5 PbSO4 + 2 H2O

锰酸盐歧化也可得到高锰酸盐:

3 Na2MnO4 + 2 H2O → 2 NaMnO4 + MnO2 + 4 NaOH

工业上制取高锰酸钾时,是用氯酸钾作氧化剂与二氧化锰共熔,使其转化为锰酸钾,然后用氯气氧化得到。

高锰酸盐的另一种制法是借助于复分解反应,溶解度较小的会沉淀出来。此外,季铵盐或季𬭸盐的氯化物可溶于二氯甲烷,它和高锰酸钾固体反应,生成的高锰酸盐会转移至有机相中,反应后过滤,加入低极性溶剂,如四氯化碳,待二氯甲烷挥发后,高锰酸盐即可在四氯化碳中重结晶。[1]

性质[编辑]

高锰酸盐类似于高氯酸盐,性质较稳定,有很强的氧化性,常用在分析化学氧化还原滴定中。它与还原性物质及有机物质混合可能发生燃烧或爆炸。加热到230°C时,高锰酸钾分解为锰酸钾二氧化锰和氧气,这也是初中演示氧气制备的常用反应之一:

2 KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2

高锰酸根离子不能和二价锰离子共存,是因为:

2MnO4-(aq) + 3Mn2+(aq) + 2H2O ↔ 5MnO2(S) + 4H+

高锰酸盐(尤其是高锰酸钾)是有机合成中的氧化剂,它可以将氧化为相应的硝基化合物[2][3],将氧化为[4]羧酸[5][6],将其他烯烃氧化为邻二醇[7],以及将末端烯烃氧化为相应的羧酸[8]等。烯烃被高锰酸盐氧化的反应是通过一个环状的次锰酸酯机理进行的,碱性条件下的产物是二醇,酸性条件下则为两个酮,如下图所示。

高锰酸盐氧化机理

化合物[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Hasan Karaman, Richard J. Barton, Beverly E. Robertson, Donald G. Lee. Preparation and properties of quaternary ammonium and phosphonium permanganates. The Journal of Organic Chemistry. 1984-11, 49 (23): 4509–4516 [2020-12-29]. ISSN 0022-3263. doi:10.1021/jo00197a037 (英语). 
  2. ^ A. Calder, A. R. Forrester1, and S. P. Hepburn (1972). "2-methyl-2-nitrosopropane and its dimer". Org. Synth. 6: 803; Coll. Vol. 52: 77. 
  3. ^ Nathan Kornblum and Willard J. Jones (1963). "4-nitro-2,2,4-trimethylpentane". Org. Synth. 5: 845; Coll. Vol. 43: 87. 
  4. ^ J. W. Cornforth (1951). "Ethyl pyruvate". Org. Synth. 4: 467; Coll. Vol. 31: 59. 
  5. ^ R. L. Shriner and E. C. Kleiderer (1930). "Piperonylic acid". Org. Synth. 2: 538; Coll. Vol. 10: 82. 
  6. ^ John R. Ruhoff (1936). "n-heptanoic acid". Org. Synth. 2: 315; Coll. Vol. 16: 39. 
  7. ^ E. J. Witzemann, Wm. Lloyd Evans, Henry Hass, and E. F. Schroeder (1931). "dl-glyceraldehyde ethyl acetal". Org. Synth. 2: 307; Coll. Vol. 11: 52. 
  8. ^ Donald G. Lee, Shannon E. Lamb, and Victor S. Chang (1981). "Carboxylic acids from the oxidation of terminal alkenes by permanganate: nonadecanoic acid". Org. Synth. 7: 397; Coll. Vol. 60: 11.