Kaliumpermanganat (KMnO4): kemiske egenskaber, brug og sikkerhed

I 1659 smeltede en tysk kemiker, Johann Rudolf Glauber, en blanding af mineralet pyrolusit og kaliumcarbonat for at opnå et materiale, der dannede en grøn opløsning (kaliummanganat), når det blev opløst i vand. Den ændrede langsomt farve til violet (kaliumpermanganat) og til sidst til rødt. Denne rapport er den første beskrivelse af fremstillingen af kaliumpermanganat.

Knap 200 år senere var en Londoner ved navn Henry Bollmann Condy kemiker. Han interesserede sig for desinfektionsmidler og fremstillede nogle ting som f.eks. ozoniseret vand. Han fandt ud af, at når han smeltede pyrolusit med natriumhydroxid og opløste det i vand, dannede det en opløsning, der havde gode desinficerende egenskaber. Han tog patent på denne opløsning og solgte den som Condy's Fluid. Problemet var, at opløsningen ikke var særlig stabil. Dette blev løst ved at bruge kaliumhydroxid i stedet for natriumhydroxid. Dette gav et mere stabilt materiale. Det kunne også tørres til det lige så gode kaliumpermanganatpulver. Dette pulver blev kaldt Condy's krystaller eller Condy's pulver. Kaliumpermanganat var let at fremstille, så Condy forsøgte at forhindre andre mennesker i at fremstille det og sælge det selv.

De første fotografer brugte det i blitzpulver.

Kemiske anvendelser

Kaliumpermanganat anvendes som oxidationsmiddel.^[3] Det anvendes også i desinfektionsmidler og i desodoriseringsmidler. Det kan bruges til at fremstille mange forskellige slags kemikalier. I spildevandsbehandling bruges det til at fjerne svovlbrinte, en stinkende giftig gas. I analytisk kemi anvendes en nøjagtig koncentration af KMnO₄ undertiden til at se, hvor meget af et bestemt reduktionsmiddel der er i titreringen. På en beslægtet måde anvendes det som reagens til træmasse. Ved at blande kaliumpermanganat og formaldehyd fremstilles en mild tåregas.

Som oxidationsmiddel i organisk syntese

Fortyndede opløsninger af KMnO₄ omdanner alkener til dioler (glykoler). Denne adfærd anvendes også som en kvalitativ test for tilstedeværelsen af dobbelt- eller trippelbindinger i et molekyle, da reaktionen gør permanganatopløsningen farveløs. Den kaldes undertiden Baeyer-reagens.

Koncentrerede opløsninger oxiderer en methylgruppe på en aromatisk ring, f.eks. toluen, til benzoesyre.

KMnO₄ oxiderer pseudoephedrinhydrochlorid til methcathinon, som er et stof på liste I i USA. DEA har derfor begrænset brugen og salget af stoffet ved at klassificere det som et kontrolleret prækursor på liste I. Kaliumpermanganat er opført som et tabel I-prækursor i FN's konvention mod ulovlig handel med narkotika og psykotrope stoffer.

Syrer og kaliumpermanganat

Koncentreret svovlsyre reagerer med kaliumpermanganat og giver mangan(VII)oxid, som kan være eksplosivt. ^[4][5][6]. Ved denne reaktion dannes der også ozon. Ozon kan antænde papir, der er gennemvædet med alkohol. Denne reaktion er meget farlig.

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

Koncentreret HCl danner klor.

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

De Mn-holdige produkter fra redoxreaktioner afhænger af pH-værdien. Sure permanganatopløsninger reduceres til den svagt lyserøde Mn-ion²⁺ , som i mangan(II)-chlorid. I neutral opløsning reduceres permanganat til brunt mangan(IV)oxid, hvor Mn er i oxidationstrin +4. Mangan(IV)oxid er det stof, der giver pletter på huden, når man smører kaliumpermanganat på den. Kaliumpermanganat reduceres spontant i en basisk opløsning til grønfarvet kaliummanganat, hvor mangan er i oxidationstrin +6.

Biomedicinske anvendelser

• Fortyndede opløsninger anvendes til behandling af kankersår (0,25 %), desinfektionsmiddel til hænder (ca. 1 %) og behandling af mild pompholyxdermatitis eller svampeinfektioner på hænder og fødder.
• En fortyndet opløsning af syrnet kaliumpermanganat anvendes i histologi til at blege melanin, som slører vævsdetaljer.
• Kaliumpermanganat kan anvendes til at skelne amyloid AA fra andre typer amyloid, der patologisk aflejres i kropsvæv. Inkubation af fikseret væv med kaliumpermanganat forhindrer amyloid AA i at blive farvet med congo rødt, mens andre typer amyloid ikke påvirkes.^[7][8]

Forskellige anvendelser

• Opløsninger af KMnO₄ er blevet brugt sammen med 80 % hydrogenperoxid til at drive en raket. Ved denne anvendelse blev det kaldt Z-Stoff. Dette drivmiddel anvendes stadig i torpedoer.
• En fortyndet (10 mg/l) kaliumpermanganat kan bruges til at fjerne snegle fra planter, inden de sættes i et ferskvandsakvarium.
• Kaliumpermanganat af høj kvalitet kan fås i poolforretninger og bruges i landdistrikterne til at fjerne jern og svovlbrinte (lugt af rådne æg) fra brøndvand.
• KMnO₄ er ofte inkluderet i overlevelsespakker sammen med enten glycerin eller en glukosetablet til at lave ild med. Glukosetabletten kan males og blandes med kaliumpermanganat, hvorefter den brænder, hvis den gnides på. Det kan også blandes med frostvæske fra et køretøj for at lave ild. Dette kan være farligt og bør gøres forsigtigt ved at dyppe noget papir i frostsikringen og derefter tilsætte en lille mængde kaliumpermanganat. Det kan også sterilisere vand og sår, så det er nyttigt i en overlevelsespakke.
• KMnO₄ anvendes til behandling af visse parasitsygdomme hos fisk, til behandling af drikkevand og som modgift ved fosforforgiftning. I Afrika er det blevet anvendt som desinfektionsmiddel til grøntsager som f.eks. salat.

Fast kaliumpermanganat er et stærkt oxidationsmiddel, og det bør generelt holdes adskilt fra reduktionsmidler. Nogle reaktioner kræver en smule vand. F.eks. vil pulveriseret kaliumpermanganat og pulveriseret sukker antændes (men ikke eksplodere) et par sekunder efter tilsætning af en dråbe vand. Fortyndede opløsninger af KMnO₄ er ikke farlige. KMnO₄ danner farlige produkter, når det blandes med koncentrerede syrer.

Kaliumpermanganat giver pletter på hud og tøj og bør håndteres med forsigtighed. Tøjpletter kan vaskes væk med eddikesyre. Hudpletter forsvinder inden for 48 timer.