Struktura a vlastnosti KMnO4 (13 důležitých faktů)

KMnO₄ nebo se pro redoxní titraci použije manganistan draselný o molekulové hmotnosti 158.034 g/mol. Pojďme diskutovat o KMnO₄ podrobně.

KMnO₄ je silné oxidační činidlo, může být snadno oxidováno mnoha druhy a podléhá samoredukci přenosem elektronů. Protianiontová část je také silné oxidační činidlo, Mn je připojen čtyřmi atomy O v tetraedrické části. Je to ortorombický krystal s purpurově načernalou barvou.

KMnO₄ se používá hlavně při titraci kyseliny šťavelové jako a sebeukazatel, protože obsahuje charakteristickou barvu růžovou. Nyní v tomto článku musíme znát hybridizaci, Lewisovu strukturu, úhel vazby, polaritu a kyselost KMnO₄ s patřičným vysvětlením.

1. Jak nakreslit KMnO₄ struktura?

Lewisova struktura jakékoli molekuly může předpovídat tvar molekuly a počítat valenční elektrony. Nyní se naučíme, jak nakreslit Lewisovu strukturu KMnO₄ v několika krocích.

Počítání celkových valenčních elektronů

1^st krok spočívá v počítání celkového počtu valenčních elektronů pro jakoukoli molekulu při kreslení její Lewisovy struktury. Celkové počty valenčních elektronů pro KMnO₄ je 32 včetně valenčních elektronů čtyř atomů O a jednoho atomu K a Mn. Jen je přidáme dohromady.

Výběr centrálního atomu

Velmi důležitým krokem pro kreslení Lewisovy struktury molekuly je výběr centrálních atomů mezi všemi atomy. Mn je vybrán jako centrální atom pro KMnO₄. Protože má větší velikost a také je to elektropozitivní atom, takže pojme všechny atomy, které ho obklopují.

Uspokojení oktetu

 V každé molekule musíme zkontrolovat oktet každého atomu. V KmnO₄Mn dokončil svůj oktet vytvořením vazeb s O prostřednictvím sdílení elektronů. Každý atom O vytvoří dvě vazby s Mn, aby sdílel dva elektrony a dokončil svůj oktet. Rovný blokový prvek K také sdílí svůj elektron s O, aby také dokončil svůj oktet.

Uspokojení valence

Během tvorby vazby k dokončení oktetu by měl být každý atom uspokojen svou stabilní valenci. Mn má stabilní valenci 7 a tvoří sedm vazeb se čtyřmi atomy O. O tvoří dvě vazby, aby uspokojila svou divalenci, a K tvoří pouze jednu vazbu, protože je stabilní díky své monovalenci.

Přiřaďte osamělé dvojice

Po vytvoření požadované vazby mezi atomy mají některé další přebytečné elektrony ve valenčním obalu. Tyto elektrony existují jako osamocené páry nad tímto konkrétním atomem a účastní se dalších dalších reakcí. V KMnO₄ molekula, pouze každý O obsahuje dva páry osamocených párů.

2. KMnO₄ strukturní valenční elektrony

Elektrony přítomné v nejvzdálenějším orbitalu atomů se nazývají valenční elektrony, které se podílejí na tvorbě vazby s ostatními. Nyní spočítejte valenční elektrony KMnO₄.

Celkový počet valenčních elektronů pro KMnO₄ molekula je 32 a pro K, Mn a čtyři atomy O jsou valenční elektrony dohromady stejné číslo, takže můžeme říci, že valenční elektrony molekuly jsou součtem valenčních elektronů každého atomu přítomného v této molekule.

• Valenční elektrony pro K je 1 (patří do skupiny IA)
• Valenční elektrony pro Mn jsou 7 (patří k prvku d bloku)
• Valenční elektrony pro každý atom O jsou 6 (patří do skupiny VIA)
• Nyní celkové valenční elektrony pro KMnO₄ jsou 1+7+ (4*6) = 32

3. KMnO₄ struktura osamocených párů

Osamělé páry se účastní dodatečné reakce, ale ne tvorby vazby, přítomné ve valenčních elektronech. Počítejme celkové osamocené páry KMnO₄.

Nad KMnO je přítomno celkem 8 párů osamělých párů₄. Všechny osamělé páry pocházejí pouze z lokality O. O obsahuje šest valenčních elektronů a z nich pouze dva se používají při tvorbě vazby, takže zbývající čtyři elektrony existují jako osamocené páry nad O. K a Mn zde mají nula osamělých párů.

• osamocené páry se počítají podle vzorce, osamělé páry = počet elektronů přítomných ve valenčním orbitalu – počet elektronů se účastní tvorby vazby.
• Osamělé páry nad Mn jsou 7-7 = 0
• Osamělé páry nad K je, 1-1 = 0
• Osamělé páry nad každým atomem O jsou 6-2 = 4
• Celkový počet osamělých párů přítomných nad KMnO₄, kde jsou přítomny čtyři atomy O, 4*2 = 8 párů nebo 16 osamocených párů elektronů.

4. KMnO₄ tvar struktury

Tvar molekuly je určen správnou orientací centrálního atomu a okolní atomy se vyhýbají odpuzování. Předpokládejme tvar KMnO₄.

Tvar molekuly pro KMnO₄ je čtyřstěnný, což lze zobrazit v následující tabulce.

Teorie VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion) rozhoduje o geometrii molekuly. AX₄ typ molekuly má tetraedrickou geometrii nebo čtvercový plánovač. Ale v čtyřstěnné geometrii je menší prostorový odpor než čtvercový plánovač, protože jejich vazebný úhel je vyšší.

5. KMnO₄ konstrukční úhel

Vazebný úhel je tvořen jednotlivými atomy jejich správnou orientací v přijaté geometrii. Vypočítejme vazebný úhel pro KMnO₄.

Perfektní spojovací úhel pro KMnO₄ tetraedrická molekula je 109.5⁰ podle teorie VSEPR, pro vazebný úhel tetra koordinovaná molekula existuje bez sterického odpuzování, jinak bude docházet k velkému sterickému shlukování. Aby se zabránilo sterickému odpuzování, tetraedrická molekula svírá tento vazebný úhel.

• můžeme také vypočítat hodnotu vazebného úhlu pomocí hybridizační hodnoty centrálního atomu.
• Vzorec vazebného úhlu podle Bentova pravidla je COSθ = s/(s-1).
• Centrální atom Mn je sd³ hybridizované, takže znak s je zde 1/4^rd
• Vazebný úhel je tedy COSθ = {(1/4)} / {(1/4)-1} =-( 1/3)
• Θ = COS^-1(-1/3) = 109.5⁰

6. KMnO₄ struktura hybridizace

Orbital d Mn a orbital p O nejsou kompatibilní pro vazbu, takže pro správnou vazbu podléhají hybridizaci. Podívejme se na hybridizaci KMnO₄.

Centrální atom Mn v KMnO₄ je sd³ hybridizované, což lze potvrdit v následující tabulce,

• Nyní můžeme vypočítat hybridizaci Mn podle vzorce, H = 0.5 (V+M-C+A),
• Hybridizace centrálního Mn je tedy ½(4+4+0+0) = 8 (sd³)
• Na hybridizaci se podílí jeden s orbital a tři d orbitaly Mn.
• Dvojná vazba a osamocené páry nejsou zahrnuty do hybridizace.
• Hodnota vazebného úhlu také potvrdila hybridizační hodnotu Mn.

7. KMnO₄ Rozpustnost

Rozpustnost KMnO4 závisí na disociační energii vazby mezi Mn a atomy kyslíku s dvojitou vazbou. Zkontrolujeme, zda je rozpustný ve vodě nebo ne.

KMnO₄ je rozpustný ve vodě, protože může být náchylný k hydrolýze porušením dvojné vazby Mn a O. d_π -p_π vazby mezi O a Mn nejsou tak pevné, takže je lze hydratační energií rozbít a ta disociovat na molekulu vody. Ale rozpustnost KMnO₄ není tak vysoký obsah vody.

Kromě vody může být rozpustný v

• Silná anorganická kyselina jako HCl,
• Organická nepolární molekula jako CCl₄ atd.

8. Je KMnO₄ pevné nebo kapalné?

Fyzikální stav KMnO₄ závisí na síle vazby a atomech složek přítomných v ní při konkrétní teplotě. Podívejme se, zda je pevná nebo ne.

KMnO₄ je pevná molekula, vypadá jako purpurově načernalá krystalická molekula, protože v molekule jsou tři dvojné vazby, takže molekula je velmi silná a tvrdá. Také jeho mřížková struktura obsahuje ortorombický krystal, který je ve své podstatě velmi silný, takže existuje jako pevná látka.

Přestože je pevný, jeho hydratační energie je větší než entalpie vazby a lze jej zkapalnit při vyšší teplotě.

9. Je KMnO₄ polární nebo nepolární?

Polarita KMnO₄ závisí na struktuře, kterou přijme, a také na rozdílu elektronegativity mezi Mn a O. podívejme se, zda je polární nebo ne.

KMnO4 je polární molekula, protože přijímá asymetrickou tetraedrickou geometrii kolem centrálního Mn. Z tohoto důvodu se dipólový moment mezi O a Mn neruší a existuje nějaký výsledný dipólový moment, který bude přítomen. Také byl pozorován rozdíl v elektronegativitě mezi O a Mn.

 Vazebný úhel zde také hraje významnou roli v polaritě molekuly. Díky tomuto vazebnému úhlu a elektronegativnímu rozdílu je molekula polární.

10. Je KMnO₄ kyselina nebo zásada nebo sůl?

Aby pevná molekula zkontrolovala svou kyselost, musíme ji rozpustit ve vodě a poté zkontrolovat pH roztoku. Podívejme se, zda KMnO₄ je kyselý nebo ne.

Vodný roztok KMnO₄ není ani kyselý, ani zásaditý, je neutrální, protože v něm není žádný kyselý proton ani zásaditý OH^- není přítomen v molekule, když je ionizován právě vytvořený manganistanový ion spolu s draselným kationtem. Oba ionty jsou neutrální povahy na základě kyselosti. Jedná se tedy o neutrální sůl.

Může se chovat spíše jako sůl než kyselina nebo zásada, ale v roztoku je stále neutrální.

11. Je KMnO₄ elektrolyt?

Povaha látky, když vykazuje elektrolyty disociované na ionty přenášející elektřinu roztokem. Podívejme se, zda KMnO₄ je elektrolyt nebo ne.

KMnO₄ je silný elektrolyt, protože může být disociován na dva vysoce vodivé ionty, z nichž jeden je K⁺ a druhý je manganistan. Manganistanové ionty jsou díky své rezonanční povaze stabilnější a vysoce vodivé. K⁺ má vyšší mobilitu a vyšší hustotu náboje pro velmi rychlý přenos elektřiny.

12. Je KMnO₄ iontové nebo kovalentní?

Povaha vazby KMnO₄ závisí na sdílení elektronů a Fajanově pravidle polarizovatelnosti. Podívejme se, zda je iontový nebo kovalentní.

KMnO₄ je kovalentní molekula, protože vazba mezi nimi vzniká hybridizací centrálního atomu Mn a také sdílí elektrony prostřednictvím hybridizace d a s orbitalů. Ale vazba tvořená O a K iontovou interakcí a interakcí je velmi silná.

Na druhou stranu, vzhledem k pravidlu polarizovatelnosti, obsahuje také nějaké % iontových znaků a bude zde přítomna iontová interakce iont draselný a manganistan.

13. Je KMnO₄ anorganická sloučenina?

Molekula je anorganická, záleží na tom, které atomy jsou přítomny v molekule, zda je to C nebo jiné prvky. Podívejme se, zda KMnO₄ je anorganický nebo ne.

KMnO₄ je čistá anorganická sloučenina, protože se skládá pouze z atomů K, Mn a O, v molekule není přítomna žádná uhlovodíková část. Uhlovodíková část je tvořena pouze atomy C a H a nebude přítomen žádný jiný prvek, ale na rozdíl od KMnO₄ kromě C a H je přítomen další prvek.

Ne vždy organická molekula obsahuje pouze C a H, obsahuje O, N, S a halogen jako heteroatomy, ale musí být přítomna uhlovodíková část, kde C a H tvoří přímou vazbu.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Manganistan draselný je silné oxidační činidlo a může být oxidován s mnoha organickými funkčními skupinami, z tohoto důvodu může být použit v mnoha organických syntézách. Používá se v analytické chemii jako redox titrování a stanovení síly kyseliny šťavelové KMnO₄ se používá a funguje zde jako sebeindikátor.

Přečtěte si více o následující struktuře a vlastnostech

Biswarup Chandra Dey

Ahoj……já jsem Biswarup Chandra Dey, dokončil jsem magisterské studium chemie na Central University of Punjab. Mým oborem je anorganická chemie. Chemie není jen o čtení řádek po řádku a memorování, je to koncept, kterému lze snadno porozumět, a zde s vámi sdílím koncept chemie, který se učím, protože o znalosti stojí za to se o ně podělit.