KMnO4 là chất gì? Tính chất hóa học và ứng dụng KMnO4

KMnO₄ là chất gì, có cấu tạo phân tử ra sao và được ứng dụng như thế nào? Tất cả những thắc mắc này sẽ được giải đáp trong nội dung bài viết dưới đây.

KMnO4 là chất gì?

KMnO₄ hay còn được gọi là thuốc tím với tên khoa học là Kali Pemanganat. KMnO₄ là một chất rắn vô cơ không mùi và tan tốt trong nước tạo ra dung dịch mang màu tím đặc trưng. Nhờ có khả năng khử khuẩn nên KMnO₄ được ứng dụng nhiều trong việc sát khuẩn, tẩy trùng y tế và thực phẩm. 

Thuốc tím khi ở dạng rắn mang dạng kim màu tím. Nếu pha lượng lớn KMnO₄ sẽ tạo dung dịch màu tím đậm. Còn nếu pha với nồng độ nhỏ thì sẽ tạo thành dung dịch màu tím nhạt hoặc đỏ.

Đặc tính của KMnO₄

• Khối lượng riêng: 2.703 g/cm3
• Khối lượng phân tử mol: 158.034 g/mol
• Nhiệt độ nóng chảy: 240 độ C (513 K; 464 độ F)
• Độ hòa tan trong nước: 6.38g/100ml (ở nhiệt độ 20 độ C) , 25g/100ml (65 độ C)
• Độ hòa tan: Phân hủy trong ancol và dung môi hữu cơ
• KMnO₄ là chất oxi hóa mạnh.
• KMnO₄ sẽ bốc cháy hoặc phát nổ nếu kết hợp với chất hữu cơ khác

Tính chất hóa học của thuốc tím

KMnO₄ là chất oxi hóa mạn và có thể được sử dụng như với vai trò như một chất oxy hóa trong một loạt các phản ứng hóa học.

Bạn có thể thấy khả năng oxi hóa của thuốc tím khi nó tham gia vào các phản ứng oxi hóa khử. Trong đó dung dịch màu tím sẫm sẽ chuyển thành không màu và sau đó chuyển thành dung dịch màu nâu.

KMnO₄ có thể thực hiện phản ứng oxi hóa khử trong môi trường bazơ hoặc môi trường axit.

Một số phản ứng hóa học của KMnO₄

Vì KMnO₄ là chất oxi hóa mạnh nên nó có thể phản ứng với kim loại hoạt động mạnh, axit hay các hợp chất hữu cơ.

Phản ứng phân hủy KMnO₄ ở nhiệt độ cao

2KMnO₄ →K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Khi pha loãng tinh thể pemanganat dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp thì sẽ giải phóng khí oxi theo phương trình hóa học dưới đây

4KMnO₄ + 2H₂O →  4KOH + 4MnO₂ + 3O₂

KMnO₄ phản ứng với axit

KMnO₄ có thể phản ứng với nhiều axit mạnh như HCl, H₂SO₄ hay HNO₃, các phương trình hóa học như sau:

2KMnO₄+ H₂SO₄ → Mn2O7 + K₂SO₄ + H2O

2KMnO₄ + 16HCl   → 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 8H₂O

3K₂MnO₄ + 4HNO₃ → 2KMnO₄ + MnO₂+ 4KNO3+ 2H₂O

KMnO₄ phản ứng với bazơ

Thuốc tím tác dụng với dung dịch kiềm hoạt động mạnh như NaOH, KOH, phương trình phản ứng hóa học như sau:

4KMnO₄ + 4KOH → 4K₂MnO₄ + 2H₂O + O₂

4KMnO₄ + 4NaOH → 2K₂MnO₄ + 2Na₂MnO4 + 2H₂O + O₂

Tính chất oxy hóa của KMnO₄

Vì là chất oxy hóa mạnh nên KMnO₄ có thể phản ứng với nhiều loại dung dịch tạo ra những chất khác nhau.

Trong môi trường axit, mangan bị khử thành Mn₂₊

2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ + 3H₂SO₄→ 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

Trong môi trường kiềm, bị khử thành MnO₄–

2KMnO₄+ Na₂SO₃ + 2KOH → 2K2MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Trong môi trường trung tính, tạo thành MnO₂ có cặn màu nâu.

2KMnO₄+ 3K₂SO₃ + H2O → 3K₂SO₄+2MnO₂ + 2KOH

KMnO4 phản ứng với các hợp chất hữu cơ

Phản ứng với axetilen trong môi trường kiềm:

C₂H₂ + 10KMnO₄ + 14KOH →  10K₂MnO₄ + 2K₂CO₃ + 8H₂O

Phản ứng với etanol

4KMnO₄ +  3C₂H₅OH → 3CH₃COOH + 4MnO₂ + 4KOH + H₂O

Phản ứng với axetilen

3C₂H₂ + 10KMnO₄ + 2KOH → 6K₂CO₃ + 10MnO₂ + 4H₂O

Phản ứng với axetilen trong môi trường axit

C₂H₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄→ 2CO₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 4H₂0

KMnO₄ phản ứng với Ethylene trong môi trường trung tính

4KMnO₄ + C₂H₄ → 2K₂CO₃ + 4MnO₂ + 2H₂O

KMnO₄ phản ứng với Ethylene trong môi trường kiềm

12KMnO₄ + C₂H₄ + 16KOH → 12K₂MnO₄ + 2K₂CO₃ + 10H₂O

Phản ứng với glycerol

14KMnO₄ + 4C₃H₈O₃ → 7K₂CO₃ + 7Mn₂O₃ + 5CO₂ + 16H₂O

Các phản ứng hóa học khác của KMnO4

KMnO₄ tác dụng với H₂S

2KMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5H₂S → 5S + 8H₂O + K₂SO₄ + 2Mn

Thuốc tím tác dụng với H2O2

2KMnO₄ + 3H₂O₂ → 2KOH + 2MnO₂ + 3O₂+ 2H₂O

Cách điều chế KMnO4

Trong thương mại, thuốc tím được điều chế bằng cách trộn dung dịch KOH và oxit mangan dạng bột cùng với các chất oxy hóa như kali clorat. Đun sôi hỗn hợp cho bay hơi và phần cặn được đun nóng trong chảo sắt cho đến khi có được độ nhão.

Phương trình hóa học như sau:

6KOH + 3MnO₂ + 6KClO₃ → 3K₂MnO4 + 6KCl + 3H₂O

Khi thu được kali manganat có màu xanh lá cây được đun sôi cùng một lượng lớn nước và dòng điện của clo, CO₂ và không khí bị ozon hóa được truyền vào chất lỏng cho đến khi chuyển hóa thành pemanganat. Loại bỏ liên tục MnO₂ được tạo thành để ngăn nó phá vỡ pemanganat.

6K₂MnO₄ + 3Cl₂ → 6KMnO₄ + 6KCl

Dung dịch KMnO4 được tạo ra từ bất kỳ kết tủa nào của MnO2 đậm đặc và kết tinh. Các tinh thể KMnO4 được ly tâm và làm khô.

Ứng dụng của thuốc tím

Ứng dụng thuốc tím trong nông nghiệp

• Thuốc tím được sử dụng để điều trị các bệnh về cá, giảm mật độ tảo. Nó dùng để xử lý một số bệnh liên quan đến ký sinh trùng ở mang và nấm trên tôm cá.
• Ứng dụng để khử trùng môi trường nước bể nuôi cá hoặc tôm giúp tạo môi trường sinh trưởng tốt cho thủy hải sản, hạn chế gây ô nhiễm môi trường 
• KMnO4 ngăn chặn quá trình nitrat hóa, tránh bệnh tật cho thủy sản. 

Ứng dụng KMnO4 trong công nghiệp

• Ứng dụng trong ngành cơ khí luyện kim.
• Dùng để tẩy màu vải dệt, làm bay màu các tinh bột hoặc chất béo
• Chất oxi hóa của đường saccharin, vitamin C v.v…
• Loại bỏ magiê và sắt từ nước, ứng dụng cho công nghệ lọc nước
• Dùng để khử trùng giúp loại bỏ bụi gây ra trong các thiết bị và đường ống nước. 

Ứng dụng KMnO4 trong phòng thí nghiệm

• Dùng làm chất oxi hoá trong hoá học vô cơ và hữu cơ
• Dùng thuốc tím để định lượng nhiều chất trong hóa học phân tích

Ứng dụng của Thuốc tím KMnO4 trong y học

• Thuốc tím có thể điều trị ngứa lá gan, viêm âm đạo, viêm da eczema, thụt rửa bàng quang, dạ dày, bệnh nấm biểu bì và có thể dùng để rửa rau sống.
• Thuốc tím có thể dùng để rửa dạ dày, hủy chất độc, trị liệu ngộ độc chloral hydrate, alcaloid, barbituric.

Lưu ý: Khi sử dụng thuốc tím thì cần pha dung dịch theo quy định hoặc theo chỉ định của bác sĩ.

Thuốc tím KMnO₄ có rất nhiều ứng dụng, đặc biệt trong nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi cung cấp trong bài viết sẽ giúp bạn có được nhiều kiến thức bổ ích.