Kaliumpermanganat (KMnO4) – egenskaper, användning och säkerhet

Historia

År 1659 smälte en tysk kemist, Johann Rudolf Glauber, en blandning av mineralen pyrolusit och kaliumkarbonat för att få fram ett material som gav en grön lösning (kaliummanganat) när det löstes upp i vatten. Den ändrade långsamt färg till violett (kaliumpermanganat) och slutligen till rött. Denna rapport är den första beskrivningen av tillverkningen av kaliumpermanganat.

Knappt 200 år senare var en Londonbo vid namn Henry Bollmann Condy kemist. Han var intresserad av desinfektionsmedel och tillverkade bland annat ozoniserat vatten. Han upptäckte att när han smälte pyrolusit med natriumhydroxid och löste upp det i vatten fick han en lösning som hade goda desinfektionsegenskaper. Han patenterade denna lösning och sålde den som Condy's Fluid. Problemet var att lösningen inte var särskilt stabil. Detta åtgärdades genom att använda kaliumhydroxid i stället för natriumhydroxid. Detta gav ett mer stabilt material. Det kunde också torkas till det lika bra kaliumpermanganatpulvret. Detta pulver kallades Condys kristaller eller Condys pulver. Kaliumpermanganat var lätt att tillverka så Condy försökte hindra andra människor från att tillverka det och sälja det själva.

Tidiga fotografer använde det i blixtpulver.

Använder

Kemiska tillämpningar

Kaliumpermanganat används som oxidationsmedel.^[3] Det används också i desinfektionsmedel och i desodoriseringsmedel. Det kan användas för att framställa många olika typer av kemikalier. Vid rening av avloppsvatten används det för att bli av med vätesulfid, en stinkande giftig gas. Inom analytisk kemi används ibland en exakt koncentration av KMnO₄ för att se hur mycket av ett visst reduktionsmedel som finns i titreringen. På ett liknande sätt används det som reagens för trämassa. Om man blandar kaliumpermanganat och formaldehyd får man en mild tårgas.

Som oxidationsmedel i organisk syntes

Utspädda lösningar av KMnO₄ omvandlar alkener till dioler (glykoler). Detta beteende används också som ett kvalitativt test för att fastställa om det finns dubbel- eller trippelbindningar i en molekyl, eftersom reaktionen gör permanganatlösningen färglös. Den kallas ibland för Baeyers reagens.

Koncentrerade lösningar oxiderar en metylgrupp på en aromatisk ring, t.ex. toluen, till bensoesyra.

KMnO₄ oxiderar pseudoefedrinhydroklorid till methcathinon, en narkotika enligt förteckning I i USA. Följaktligen har DEA begränsat användningen och försäljningen genom att klassificera det som en kontrollerad prekursor enligt lista I. Kaliumpermanganat är förtecknat som en prekursor enligt tabell I i FN:s konvention mot olaglig handel med narkotika och psykotropa ämnen.

Syror och kaliumpermanganat

Koncentrerad svavelsyra reagerar med kaliumpermanganat och ger mangan(VII)oxid, som kan vara explosiv. ^[4][5][6]. Vid denna reaktion bildas också ozon. Ozonet kan antända papper som blötts i alkohol. Denna reaktion är mycket farlig.

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

Koncentrerad HCl ger klor.

2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 MnCl₂ + 2 KCl + 8 H₂ O + 5 Cl₂

De Mn-innehållande produkterna från redoxreaktioner beror på pH-värdet. Sura permanganatlösningar reduceras till den svagt rosa Mn-jonen²⁺ , som i mangan(II)klorid. I neutral lösning reduceras permanganat till brun mangan(IV)oxid, där Mn befinner sig i oxidationstillstånd +4. Mangan(IV)oxid är det som färgar huden när man lägger kaliumpermanganat på den. Kaliumpermanganat reduceras spontant i en basisk lösning till grönfärgat kaliummanganat, där mangan befinner sig i oxidationstalet +6.

Biomedicinsk användning

• Utspädda lösningar används som behandling av sår (0,25 %), desinfektionsmedel för händerna (ca 1 %) och behandling av mild pompholyxdermatit eller svampinfektioner på händer och fötter.
• En utspädd lösning av försurad kaliumpermanganat används inom histologin för att bleka melanin som döljer vävnadsdetaljer.
• Kaliumpermanganat kan användas för att skilja amyloid AA från andra typer av amyloid som patologiskt deponeras i kroppsvävnader. Inkubation av fixerad vävnad med kaliumpermanganat hindrar amyloid AA från att färgas med congo röd färgning, medan andra typer av amyloid inte påverkas.^[7][8]

Diverse användningsområden

• Lösningar av KMnO₄ har använts tillsammans med 80 % väteperoxid för att driva en raket. Vid denna användning kallades det för Z-Stoff. Detta drivmedel används fortfarande i torpeder.
• En utspädd (10 mg/l) kaliumpermanganat kan användas för att avlägsna sniglar från växter innan de placeras i ett sötvattensakvarium.
• Högkvalitativ kaliumpermanganat finns i poolbutiker och används på landsbygden för att avlägsna järn och vätesulfid (lukt av ruttna ägg) från brunnsvatten.
• KMnO₄ ingår ofta i överlevnadsutrustningar tillsammans med antingen glycerin eller en glukostablett för att göra upp eld. Glukostabletten kan malas och blandas med kaliumpermanganatet, så att den brinner om den gnuggas. Den kan också blandas med frostskyddsmedel från ett fordon för att göra eld. Att göra detta kan vara farligt och bör göras försiktigt genom att doppa lite papper i frostskyddet och sedan tillsätta en liten mängd kaliumpermanganat. Det kan också sterilisera vatten och sår så det är användbart i en överlevnadsutrustning.
• KMnO₄ används för att behandla vissa parasitsjukdomar hos fisk, för behandling av dricksvatten och som motgift vid fosforförgiftning. I Afrika har det använts som ett desinfektionsmedel för grönsaker, t.ex. sallad.

Faror

Fast kaliumpermanganat är ett starkt oxidationsmedel och bör i allmänhet hållas åtskilt från reduktionsmedel. Vissa reaktioner kräver lite vatten. Till exempel kommer pulveriserad kaliumpermanganat och pulveriserat socker att antändas (men inte explodera) några sekunder efter att en droppe vatten har tillsatts. Utspädda lösningar av KMnO₄ är inte farliga. KMnO₄ bildar farliga produkter när den blandas med koncentrerade syror.

Kaliumpermanganat ger fläckar på hud och kläder och bör hanteras med försiktighet. Klädfläckar kan tvättas bort med ättiksyra. Hudfläckar försvinner inom 48 timmar.