С чем реагирует перманганат калия в органике

Окисление органических веществ раствором перманганатом калия в различных средах

Окисление органических веществ раствором перманганата калия KMnO ₄ в различных средах

В окислительно-восстановительных реакциях органические вещества чаще проявляют свойства восстановителей, и легко окисляются. Органические соединения окисляются тем легче, чем доступнее электроны при взаимодействии с окислителем. Увеличение электронной плотности в молекулах органических соединений (например, положительные индуктивный и мезомерные эффекты), будут повышать способность органических веществ к окислению и наоборот.

При горении органического вещества в избытке кислорода всегда образуется углекислый газ и вода. Сложнее протекают реакции при использовании менее активных окислителей, например перманганата калия в различных средах.

Алкены окисляются в нейтральной среде до гликолей, а в кислотной и щелочной средах происходит разрыв связи –С=С- с образованием карбоновых кислот или солей карбоновых кислот. Если двойная связь была концевая, то одиночный атом углерода, образовавшийся после разрыва связи, окисляется до углекислого газа, в щелочной среде будет образовываться карбонат. Окисление алкинов, идёт по схожему механизму, но ацетилен окисляется в нейтральной среде до оксалата.

Бензол не окисляется даже под действием сильных окислителей. Поэтому его используется как растворитель для органических соединений. Гомологи бензола окисляются легко. При действии раствора KMnO ₄ и нагревании, в гомологах бензола окислению подвергаются только боковые цепи. Разрыв связи при этом происходит между двумя ближайшими к кольцу атомами углерода в боковой цепи. В зависимости от среды образуются карбоновые кислоты или их соли, одиночные атомы углерода после разрыва связи –С-С- окисляются до углекислого газа или карбоната.

Кетоны могут окисляться в жестких условиях сильными окислителями с разрывом связей С-С и в результате буде образовываться смесь органических кислот.

Мураьиная и щавелевая кислоты могут окисляться до углекислого газа.

KMnO ₄ ( малиновый раствор) – окислитель

Окисление органических веществ раствором KMnO ₄ в различных средах

Нейтральная- Н2О- вольный путешественник, может быть и в исходных веществах, и в продуктах.

Источник

Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ

В окислительно-восстановительных реакциях органические вещества чаще проявляют свойства восстановителей, а сами окисляются. Легкость окисления органических соединений зависит от доступности электронов при взаимодействии с окислителем. Все известные факторы, вызывающие увеличение электронной плотности в молекулах органических соединений (например, положительные индуктивный и мезомерные эффекты), будут повышать их способность к окислению и наоборот.

Склонность органических соединений к окислению возрастает с ростом их нуклеофильности, что соответствует следующим рядам:

Рост нуклеофильности в ряду

Рассмотрим окислительно-восстановительные реакции представителей важнейших классов органических веществ с некоторыми неорганическими окислителями.

Окисление алкенов

При мягком окислении алкены превращаются в гликоли (двухатомные спирты). Атомы-восстановители в этих реакциях – атомы углерода, связанные двойной связью.

Реакция с раствором перманганата калия протекает в нейтральной или слабо щелочной среде следующим образом:

В более жестких условиях окисление приводит к разрыву углеродной цепи по двойной связи и образованию двух кислот (в сильно щелочной среде – двух солей) или кислоты и диоксида углерода (в сильно щелочной среде – соли и карбоната):

Дихромат калия в сернокислотной среде окисляет алкены аналогично реакциям 1 и 2.

При окислении алкенов, в которых атомы углерода при двойной связи содержат по два углеродных радикала, происходит образование двух кетонов:

Окисление алкинов

Алкины окисляются в несколько более жестких условиях, чем алкены, поэтому они обычно окисляются с разрывом углеродной цепи по тройной связи. Как и в случае алкенов, атомы-восстановители здесь – атомы углерода, связанные кратной связью. В результате реакций образуются кислоты и диоксид углерода. Окисление может быть проведено перманганатом или дихроматом калия в кислотной среде, например:

Ацетилен может быть окислен перманганатом калия в нейтральной среде до оксалата калия:

В кислотной среде окисление идет до щавелевой кислоты или углекислого газа:

Окисление гомологов бензола

Бензол не окисляется даже в довольно жестких условиях. Гомологи бензола могут быть окислены раствором перманганата калия в нейтральной среде до бензоата калия:

Окисление гомологов бензола дихроматом или перманганатом калия в кислотной среде приводит к образованию бензойной кислоты.

Окисление спиртов

Непосредственным продуктом окисления первичных спиртов являются альдегиды, а вторичных – кетоны.

Образующиеся при окислении спиртов альдегиды легко окисляются до кислот, поэтому альдегиды из первичных спиртов получают окислением дихроматом калия в кислотной среде при температуре кипения альдегида. Испаряясь, альдегиды не успевают окислиться.

С избытком окислителя (KMnO₄, K₂Cr₂O₇) в любой среде первичные спирты окисляются до карбоновых кислот или их солей, а вторичные – до кетонов.

Третичные спирты в этих условиях не окисляются, а метиловый спирт окисляется до углекислого газа.

Двухатомный спирт, этиленгликоль HOCH₂–CH₂OH, при нагревании в кислой среде с раствором KMnO₄ или K₂Cr₂O₇ легко окисляется до щавелевой кислоты, а в нейтральной – до оксалата калия.

Окисление альдегидов и кетонов

Альдегиды – довольно сильные восстановители, и поэтому легко окисляются различными окислителями, например: KMnO₄, K₂Cr₂O₇, [Ag(NH₃)₂]OH, Cu(OH)₂. Все реакции идут при нагревании:

реакция «серебряного зеркала»

C аммиачным раствором оксида серебра альдегиды окисляются до карбоновых кислот которые в аммиачном растворе дают соли аммония (реакция «серебрянного зеркала»):

Муравьиный альдегид (формальдегид) окисляется, как правило, до углекислого газа:

Кетоны окисляются в жестких условия сильными окислителями с разрывом связей С-С и дают смеси кислот:

Карбоновые кислоты. Среди кислот сильными восстановительными свойствами обладают муравьиная и щавелевая, которые окисляются до углекислого газа.

НСООН + HgCl₂ =CO₂ + Hg + 2HCl

Муравьиная кислота, кроме кислотных свойств, проявляет также некоторые свойства альдегидов, в частности, восстановительные. При этом она окисляется до углекислого газа. Например:

2KMnO4 + 5HCOOH + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5CO2↑ + 8H2O

При нагревании с сильными водоотнимающими средствами (H2SO4 (конц.) или P4O10) разлагается:

Источник

С чем реагирует перманганат калия в органике

Окисление и восстановление органических веществ в присутствии неорганических соединений

В ОВР органические вещества чаще всего проявляют свойства восстановителей, при этом сами окисляются. Легкость окисления зависит от доступности электронов при взаимодействии с окислителем. Все факторы, приводящие к увеличению электронной плотности (например, положительный индуктивный эффект, мезомерный эффект) повышают способность вещества к окислению.

Таким образом, склонность органических веществ к окислению возрастает с повышением их нуклеофильности, что соответствует следующим рядам.

· Для функциональных групп:

· Для атомов углерода (по степени замещенности):

−CH₃ первичный углерод

· Для кратных связей:

Окисление углеводородов с кратной связью обычно проводится в присутствии окислителя – перманганата калия KMnO₄ в различных средах (кислой, щелочной или нейтральной). В зависимости от реакции среды и условий проведения реакции можно получать различные продукты окисления углеводородов и восстановления соединений марганца – в кислой среде MnSO₄, в нейтральной и щелочной – MnO₂.

на кратную связь (р-ция Вагнера)

KMnO₄ в нейтральной среде (H₂O) при нормальных условиях

разрыв π-связи и окисление

KMnO₄ в кислой среде (H₂SO₄) при нагревании

разрыв σ– и π– связей и окисление

Карбоновые кислоты и кетоны

O₂ в присутствии солей палладия (PdC l ₂ ) и воды

разрыв σ– и π- связей и окисление. Гомологи окисляются по менее гидрированному атому углерода

Альдегиды и кетоны

Последовательный разрыв π-связей и окисление (скорость реакции v1

Смесь карбоновых кислот

KMnO₄ в нейтральной (H₂O) или щелочной (OH)- среде при нормальных условиях

Последовательный разрыв π-связей и окисление

Соль щавелевой кислоты – оксалат калия, щелочная среда

ОКИСЛЕНИЕ АРЕНОВ (ГОМОЛОГОВ БЕНЗОЛА)

Уравнение реакции (на примере этилбензола)

C −3 –7 e ¯→ C +4 >(12 e ¯) |5

Бензойная кислота, углекислый газ (образуется из муравьиной кислоты

KMnO₄ в нейтральной (H₂O) или щелочной (OH)-среде при нормальных условиях

Соль бензойной кислоты (бензоат) калия и карбонат калия

Бензойная кислота C₆H₅−COOHи карбоновые кислоты R’-COOH

2. Последовательное окисление спиртов

Кислородсодержащие соединения связаны между собой в генетические ряды (цепочки):

1. первичный спирт → альдегид → карбоновая кислота;

2. вторичный спирт → кетон → карбоновые кислоты с меньшими числом атомов

То есть с помощью процессов последовательного окисления (или восстановления) можно получить из одного класса – другой.

Для окисления спиртов в качестве условного окислителя чаще всего используются: перманганат калия KMnO₄, оксид меди CuO и др.

Механизм окисления первичных спиртов включает стадию образования неустойчивого алкандиола-1,1 с последующим окислением до карбоновой кислоты. В общем виде уравнение можно записать следующими образом:

первичный спирт неустойчивый альдегид кислота

ОКИСЛЕНИЕ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ

Благодаря тому, что в альдегидах имеется атом водорода, связанный с карбонильной группой, они чрезвычайно легко окисляются не только разными окислителями, но даже и кислородом воздуха. Особенно легко окисляются ароматические альдегиды.

Запомни! В молекулах образующихся кислот столько же атомов углерода, сколько их было в исходном альдегиде.

В общем виде уравнение окисления альдегидов можно записать следующим образом:

Для качественного определения альдегидов чаще всего пользуются реакцией «серебряного зеркала», то есть реакцией восстановления аммиачного раствора окиси серебра (реактив Толленса), при этом серебро выделяется на стенках пробирки в виде зеркального слоя.

Запомни! Кетоны не вступают в реакцию «серебряного зеркала» и окисляются значительно труднее альдегидов — только при действии сильных окислителей (например, KMnO₄ или азотная кислота) и повышенной температуре.

При этом обыкновенно разрывается связь между карбонильной группой и одним из алкилов и получаются кислоты с меньшим числом атомов углерода в молекуле. Так как связь между углеродными атомами может разорваться с каждой стороны карбонильной групп, а число атомов углерода в радикалах может быть различным (правило окисления кетонов А. Н. Попова), то в наиболее общем случае получается смесь четырех кислот:

Механизм окисления выглядит следующим образом:

Чаще всего для восстановления используют процессы гидрирования, то есть взаимодействие с водородом в присутствии металлических катализаторов.

Для гидрирования кратной связи С=С или С≡С в качестве катализаторов могут быть использованы платиновая чернь, скелетный никелевый катализатор (никель Ренея), никель на носителях, медь, смешанные оксидные катализаторы и др. В промышленной практике обычно применяют металлический никель и никель, осажденный на оксиде алюминия, оксиде хрома или других носителях. Обычно реакция идет уже при комнатной температуре и атмосферном давлении. Гидрирование ароматических углеводородов идет в присутствии тех же катализаторов, но при нагревании.

Источник

Перманганат калия: основные химические свойства и реакции

Содержание статьи

Как выглядит перманганат калия

Перманганат калия представляет собой темно-фиолетовые, почти черные кристаллы. При растворении в воде, в зависимости от концентрации, он дает раствор от бледно-розового до насыщенного фиолетового оттенка. В горячей воде KMnO4 растворяется лучше. Кристаллы вещества или сильно концентрированный раствор при попадании на кожу или слизистые могут вызвать ожоги.

Химические свойства перманганата калия

Перманганат калия – кислородсодержащая калиевая соль. Поскольку катиону K(+) соответствует сильное основание KOH, а аниону MnO4(-) – сильная марганцовая кислота HMnO4, соль KMnO4 не гидролизуется.

KMnO4 – сильнейший окислитель. Он легко окисляет многие неорганические и органические вещества. Продукты восстановления перманганата калия зависят от условий, в которых протекает реакция. Так, в кислой среде он восстанавливается до Mn(2+), в нейтральной – до MnO2, в щелочной – до MnO4(2-).

Например, если добавить сульфит калия K2SO3 к подкисленному фиолетовому раствору перманганата калия, он обесцветится, поскольку образуется соль Mn(II):

Это качественная реакция на ион MnO4(-).

Как распознать оксид марганца(IV) MnO2

Оксид марганца(IV) MnO2 – одно из наиболее важных соединений этого металла. Это коричнево-черный оксид, нерастворимый в воде, главный компонент пиролюзита. Так же, как и KMnO4, MnO2 является сильным окислителем, что используется, к примеру, при получении хлора:

Бурый осадок MnO2 выпадает при действии сульфита калия K2SO3 на нейтральный раствор перманганата. Степень окисления марганца при этом изменяется от +7 до +4:

Восстановление перманганата до манганата в щелочной среде

В сильно щелочной среде, при большой концентрации щелочи, перманганат калия восстанавливается сульфитом калия до манганата K2MnO4:

Фиолетовая окраска раствора при этом меняется на зеленую. Манганат калия – соединение марганца, устойчивое в щелочной среде.

Применение перманганата калия

Перманганат калия находит широкое применение как окислитель в химических лабораториях и промышленности. 0,1% раствор используется в медицине и в быту для дезинфекции, полосканий, лечения ожогов, выведения токсинов.

Источник

Перманганат калия

Перманганат калия: химическая формулаПерманганат калия: структураХимическая формулаKMnO₄Отн. молек. масса158,03 а. е. м.Молярная масса158,03 г/мольТемпература разложения240 °CПлотность вещества2.703 г/см 3Растворимость6.38 (20 °C) г/100 млСостояние ( ст.усл )бесцветная жикостьТеплоёмкость ( ст.усл )119,2 Дж/(моль·К)Энтальпия ( ст.усл )-813.4 КДж/мольномер CAS[7722-64-7SMILESO- [Mn](=O)(=O)=O. K+

Калия перманганат (распространённое название в быту — марганцовка) (лат. Kalii permanganas) — калиевая соль марганцевой кислоты ( K Mn O ₄).

Содержание

Получение [ ]

Химическое или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирование манганата калия. Например:

Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и эндотермична, она является основным промышленным способом получения перманганата калия.

Физические свойства [ ]

Термодинамические свойства [ ]

Термодинамические свойства перманганата калия

Стандартная энтальпия образования ΔH	−813,4 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G	−713,8 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энтропия образования S	171,71 Дж/моль·K (т) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость Cp	119,2 Дж/моль·K (т) (при 298 К)

Химические свойства [ ]

Сильный окислитель. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы приведены в таблице.

В зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде — до соединений марганца(II), в нейтральной — до соединений марганца(IV), в сильно щелочной — до соединений марганца(VI). Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия :

Однако надо отметить, что в последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указаной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

При соприкосновении с концентрированной серной кислотой перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII):

при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца MnO₃HSO₄. По реакции с фторидом йода(V) можно получить аналогичный оксофторид :

При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода). Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:

На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

Эта реакция коммутации в принципе обратна дисмутации ( диспропорционирование ) K₂MnO₄ на MnO₂ и KMnO₄.

Применение [ ]

Применение этой соли основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона.

См. также [ ]

bg:Калиев перманганат bs:Kalijum permanganat cs:Manganistan draselný da:Kaliumpermanganat de:Kaliumpermanganat en:Potassium permanganate eo:Kalia permanganato es:Permanganato de potasio fi:Kaliumpermanganaatti fr:Permanganate de potassium hu:Kálium-permanganát it:Permanganato di potassio ja:過マンガン酸カリウム lt:Kalio permanganatas lv:Kālija permanganāts nl:Kaliumpermanganaat no:Kaliumpermanganat pl:Manganian(VII) potasu pt:Permanganato de potássio ro:Permanganat de potasiu simple:Potassium permanganate sk:Manganistan draselný sr:Калијум перманганат sv:Kaliumpermanganat zh:高锰酸钾

Источник