過マンガン酸塩

過マンガン酸塩（/ pərˈmæŋɡəneɪt , pɜːr - /）[^{1 ]}は^、過マンガン酸の共役塩基であるマンガン酸(VII)イオン、MnO₄⁻を含む化学化合物です。マンガン原子は+7の酸化状態にあるため_、過マンガン酸(VII)イオンは強力な酸化剤です。このイオンは、四面体構造を持つ遷移金属イオンです^。 [ 2 ]過^マンガン^酸塩^溶液は紫色で、中性または弱アルカリ性の媒体で安定です。

生産

過マンガン酸塩は、塩化マンガンや硫酸マンガンなどのマンガン化合物を、次亜塩素酸ナトリウムや二酸化鉛などの強力な酸化剤で酸化することによって生成することができる。

2 MnCl ₂ + 5 NaClO + 6 NaOH → 2 NaMnO ₄ + 9 NaCl + 3 H ₂ O

2 MnSO ₄ + 5 PbO ₂ + 3 H ₂ SO ₄ → 2 HMnO ₄ + 5 PbSO ₄ + 2 H ₂ O

また、マンガン酸塩の不均化反応によっても生成され、その際に二酸化マンガンが副生成物として生じる。

3 Na ₂ MnO ₄ + 2 H ₂ O → 2 NaMnO ₄ + MnO ₂ + 4 NaOH

これらは、マンガン酸塩（ MnO ²⁻₄ ）のアルカリ溶液の電気分解または空気酸化によって商業的に生産される。^[³^]

用途

過マンガン酸塩化合物は、浴槽、トイレ、洗面台の消毒に日常的に使用される、一般的で強力な消毒剤です。安価で非常に効果的な化合物です。

過マンガン酸カリウムは、養殖業において消毒剤および水処理添加剤として使用される。^{[ 4 ]}

過マンガン酸塩化合物は有用な試薬であるが、有機合成に用いる場合、有機化合物に対する選択性はあまり高くない。

不動産

過マンガン酸塩は過マンガン酸の塩です。オキソ配位子のp軌道からマンガン(VII)のd軌道に由来する空の軌道への電荷移動遷移により、濃い紫色を呈します。^[⁵^]過マンガン酸塩(VII)は強力な酸化剤であり、過塩素酸塩と似ています。そのため、酸化還元反応を伴う定性分析(過マンガン滴定)でよく使用されます。理論上、過マンガン酸塩は水を酸化するのに十分な強さですが、実際にはそのようなことはほとんど起こりません。さらに、過マンガン酸塩は安定しています。

反応

熱分解

過マンガン酸塩は熱的にあまり安定していません。例えば、過マンガン酸カリウムは230 ℃でマンガン酸カリウムと二酸化マンガンに分解し、酸素ガスを放出します。

2 KMnO ₄ → K ₂ MnO ₄ + MnO ₂ + O ₂

酸塩基反応

酸性溶液中では、過マンガン酸イオン(VII)は還元されて、酸化状態が+2の淡いピンク色のマンガン(II) (Mn ^{2+ )になります。}

8 H ⁺ + MnO ⁻₄ + 5 e ⁻ → Mn ²⁺ + 4 H ₂ O

強塩基性またはアルカリ性の溶液中では、過マンガン酸イオン(VII)は酸化状態が+6の緑色のマンガン酸イオンMnO ²⁻₄に還元されます。

MnO ⁻₄ + e ⁻ → MnO ²⁻₄

しかし、中性溶液中では、酸化状態が+4の_褐色の二酸化マンガンMnO₂に還元される。

2 H ₂ O + MnO ⁻₄ + 3 e ⁻ → MnO ₂ + 4 OH ⁻

有機化合物の酸化

有機化合物を酸化するために使用する場合、正確な化学反応は存在する有機反応物によって異なります。たとえば、トリクロロエタン（C ₂ H ₃ Cl ₃）は過マンガン酸イオンによって酸化され、二酸化炭素（CO ₂）、二酸化マンガン（MnO ₂）、水素イオン（H ⁺）、および塩化物イオン（Cl ⁻）を生成します。^{[ 6 ]}

8 MnO ⁻₄ + 3 C₂時間₃ Cl₃ → 6CO₂ + 8MnO₂ +H⁺+ 4 H₂ O+ 9Cl⁻

過マンガン酸塩は、アミンをニトロ化合物に酸化し、^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}第二級アルコールをケトンに、^{[ 9 ]}第一級アルコールまたはアルデヒドをカルボン酸に、^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}末端アルケンをカルボン酸に、^{[ 12 ]}シュウ酸を二酸化炭素に、^{[ 13 ]}アルケンをジオールに酸化することができる。^[¹⁴^]このリストは網羅的なものではない。

アルケン酸化では、中間体の1つとして環状Mn(V)種が存在します。^{[ 15 ]}

化合物

安全性

過マンガン酸塩の致死量は約10gで、これまでにも数件の致死的な中毒例が発生している。強い酸化作用により粘膜の壊死が起こる。例えば、過マンガン酸塩を飲み込むと食道が影響を受ける。腸管に吸収される量は限られているが、この少量でも腎臓や肝臓に深刻な影響を及ぼす。^[¹⁶^]^[¹⁷^]

参考文献

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マンガン

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過マンガン酸塩

生産

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酸塩基反応

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関連項目

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関連するトピック

マンガン酸

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イオン

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