môn hóa vô cơ - bài báo cáo ceminar tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các l...
Bài Báo Cáo Ceminar. Nhóm 22: 1.Lý Bình V1000219. 2.Dương Thiết Tâm V1002834. 3.Hoàng Tuấn Anh V1000043. 4.Phạm Hoàng Phúc V1002741. Chủ Đề: Thuốc Tím. Tóm tắt: I. Cấu tạo và tính chất vật lí. II. Tính chất hóa học. III. Điều chế. IV. Ứng dụng. Nội dung: I. Cấu tạo và tính chất vật lí. a) Cấu tạo: _Công thức phân tử: KMnO 4 . _Cấu tạo tinh thể: hệ tà phương( các thông số mạng cơ sở: a=910,5, b=570, c=724,5 pm; α=β=γ=90 o ). b) Tính chất vật lí: _Khối lượng phân tử: 158g/mol. _Không mùi. _Nhiệt độ nóng chảy: 240 o C(513K). _Độ tan trong nước: 6,38g/100ml(20 o C). _Kali penanganat (KMnO 4 ) là chất ở dạng tinh thể màu tím đen. _Nó tan trong nước cho dung dịch màu tím đỏ, có độ tan biến đổi tương đối nhiều theo nhiệt độ nên tinh chế được đễ dàng khi kết tinh lại. _Ngoài ra nó còn có thể tan trong ammoniac lỏng, pyridin, rượu, axeton. NH 3 + KMnO 4 → KOH + 1/2N 2 + MnO 2 + H 2 O. 3C 2 H 5 OH + 4KMnO 4 → 3CH 3 COOH + 4MnO 2 + 4 KOH. II. Tính chất hóa học. a) Kali penmanganat có tính oxi hóa mạnh : +Oxi hóa được các hợp chất hữu cơ: Ví dụ: 3C 2 H 2 + 8KMnO 4 → 3KOOC-COOK + 8MnO 2 + 2H 2 O +2KOH +Tính oxi hóa của kali pemanganat phụ thuộc vào môi trường của dung dịch : _Môi trường axit: KMnO 4 thể hiện tính oxi hóa mạnh trong môi trường axit, ion MnO 4 - bị khử đến Mn 2+ : MnO 4 2- + 8H + +5e → Mn 2+ + 4H 2 O E o = 1,51 V Ví dụ: 2KMnO 4 + 5HCOOH +3H 2 SO 4 →2MnSO 4 + K 2 SO 4 +5CO 2 +8H 2 O Khi không có chất khừ, dung dịch KMnO 4 có thể bị phân hủy theo phản ứng: 4MnO 4 - + 4H + → 3O 2 + 4MnO 2 + 2H 2 O _Môi trường trung tính: trong dung dịch trung tính ion MnO 4 - bị khừ thành MnO 2 : MnO 4 - + 2H 2 O + 3e → MnO 2 + 4OH - E o = 0,588 V Ví dụ: 2KMnO 4 + 3MnSO 4 + 2H 2 O → 5MnO 2 + K 2 SO 4 + 2H 2 SO 4 Trong dung dịch axit yếu, hay kiềm yếu ion MnO 4 - cũng bị khử thành MnO 2 _Trong môi trường kiềm mạnh và khi có dư chất khử ion MnO 4 - bị khừ đến MnO 4 2- : MnO 4 - + e → MnO 4 2- E o = 0,56 V Ví dụ: 2KMnO 4 + K 2 SO 4 + 2KOH → 2K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O Trong môi trường kiềm đặc và khi không có chất khử, ion MnO 4 - phân hủy theo phản ứng: 4KMnO 4 + 4KOH → 4K 2 MnO 4 + O 2 + 2H 2 O b) Phản ứng phân hủy: +Ở điều kiện thường khi gặp ánh sáng KMnO 4 phân hủy theo phản ứng: 2 KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 +O 2 +Trên 200 o C KMnO 4 phân hủy theo phản ứng: 2 KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 +O 2 +Trên 500 o C KMnO 4 phân hủy theo phản ứng: 4KMnO 4 → 2K 2 MnO 3 + 2MnO 2 + 3O 2 III.Điều chế: Sản xuất Kali Pemanganat từ quặng Mangan đioxiđe(MnO 2 ) gồm 3 giai đoạn: _Giai đoạn 1 : thiêu oxy hóa quặng mangan với tác nhân KOH MnO 2 +2KOH+1/2O 2 →K 2 MnO 4 +H 2 O _Giai đoạn 2 : sau giai đoạn 1 ta thu được K 2 MnO 4 và tạp chất, sang giai đoạn 2 tiến hành hòa tách các sản phẩm thiêu bằng nước _Giai đoạn 3: sau giai đoạn 2 ta được K 2 MnO 4 , tiếp tục tiến hành điện phân K 2 MnO 4 bằng điện cực thép, sau đó kết tinh sản phẩm điện phân ta thu được KMnO 4 Tại các điện cực: Anot Catot MnO 4 2- → MnO 4 - + e H 2 O + e → 1/2H 2 + OH – Phương trình điện phân: K 2 MnO 4 + H 2 O→ KMnO 4 + KOH +1 / 2H 2 Sơ đồ sản xuất : IV. ỨNG DỤNG CỦA THUỐC TÍM. a) Ứng dụng trong cuộc sống. MnO 2 K 2 MnO 4 kèm theo các sản phẩm quặng Oxy hóa ở nhiệt độ cao với O 2 và tác nhân KOH Tiến hành lọc tách các sản phẩm quặng K 2 MnO 4 Điện phân; kết tinh KMnO 4 _Hầu như tất cả các ứng dụng của permanganat kali đều khai thác tính ôxi hóa của nó. Là một chất ôxi hóa mạnh mà không tạo ra sản phẩm phụ độc hại, KMnO 4 được nhiều người sử dụng. _Kali permanganat là một trong những nguyên tắc utilised hóa chất trong ngành công nghiệp điện ảnh và truyền hình để "tuổi" đạo cụ và băng gạc đặt. tính oxy hoá của nó tạo ra hiệu ứng "trăm tuổi" hay "cổ" trông hessian trên vải, dây, gỗ và thủy tinh. b) Khử trùng và xử lý nước. _Là một chất ôxi hóa, kali permanganat có thể hoạt động như một chất tẩy trùng. Ví dụ, KMnO 4 pha loãng được sử dụng để điều trị lở loét, thuốc tẩy uế cho bàn tay, viêm da, và nấm nhiễm trùng của tay hoặc chân. Kali pemanganat, được dùng để khử trùng nước bể bơi, ngoài ra được sử dụng ở các vùng nông thôn để loại bỏ sắt và hydro sulfua (mùi trứng thối) từ nước thải. Trong lịch sử, nó đã từng được sử dụng để khử trùng nước uống. _Cơ chế sát trùng: +Thuốc tím có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, nấm, tảo và cả vi rút thông qua việc oxy hóa trực tiếp màng tế bào của vi sinh vật, phá hủy các enzyme đặc biệt điều khiển quá trình trao đổi chất của tế bào. Đối với nhóm protozoa, hiệu quả của thuốc tím kém hơn. +Cơ chế tủa sắt (Fe) và manganese (Mn) trong nước: Thuốc tím thường được sử dụng để oxy hóa Fe, Mn, các hợp chất gây ra mùi và vị của nước. Để oxy hóa 1mg Fe và 1mg Mn, cần 0,94 và 1,92mg thuốc tím tương ứng trong vòng 5-10 phút. 3Fe 2+ + KMnO 4 + 7H 2 O ⇒ 3Fe(OH) 3 + MnO 2 + K + + 5H + 3Mn 2+ + 2KMnO 4 + 2H 2 O ⇒ 5MnO 2 2K + + 4H + _Cơ chế làm trong nước: +Thứ nhất, thuốc tím oxy hóa từ đó làm giảm lượng vật chất hữu cơ trong môi trường. Thứ hai, đối với nước có độ đục do phù sa, các hạt keo khoáng (tích điện âm) gây ra, Mn 2+ sẽ tác dụng lên bề mặt của keo khoáng, làm cho keo khoáng trở nên trung tính và lắng tụ. +Trong thủy sản, việc sử dụng thuốc tím sẽ làm giảm lượng oxy hòa tan trong ao, vì thuốc tím sẽ diệt một lượng lớn tảo trong môi trường ao nuôi. Độ độc của thuốc tím sẽ gia tăng ở môi trường có pH cao, và trong nước cứng (độ cứng lớn hơn 150mg CaCO 3 /L). Nếu sử dụng để diệt tảo thì thuốc tím có lợi thế hơn sulfate đồng (CuSO 4 ) vì trong môi trường có độ kiềm thấp, thuốc tím sử dụng an toàn hơn. +Thuốc tím được sử dụng trong việc làm giảm lượng hữu trong nước, oxy hóa chất hữu cơ lắng tụ ở nền đáy, giảm mật độ tảo, xử lý một số bệnh liên quan đến vi khuẩn, kí sinh trùng ở mang và nấm trên tôm cá. Ngoài ra, thuốc tím cũng có khả năng oxy hóa các chất diệt cá như rotenone và antimycin và có thể ngăn chặn quá trình nitrite hóa. c) Y sinh sử dụng. _Liên quan đến việc sử dụng KMnO 4 xử lý nước, muối này thường được làm việc như một thuốc tẩy uế chuyên dụng để điều trị bệnh của con người và động vật. Trong mô học, Nó được dùng để tẩy melanin, chất mà che lấp chi tiết mô. Permanganat kali cũng có thể được sử dụng để phân biệt amyloid AA từ các loại amyloid pathologically gửi tại các mô cơ thể. Ủ mô cố định với permanganat kali sẽ ngăn AA amyloid từ nhuộm với congo đỏ trong khi các loại amyloid không bị ảnh hưởng. d) Ứng dụng trong phòng thí nghiệm. _ Trong dd rất loãng ion MnO 4 - vẫn có màu rõ rệt trong khi ion Mn 2+ không có màu cho nên sự xuất hiện hay biến mất của màu đó cho phép xác định điểm cuối của thí nghiệm chuẩn độ. Dựa vào đó, phòng thí nghiệm hóa học dùng KMnO 4 để định lượng các chất và phương pháp phân tích đó gọi là phương phá chuẩn độ pemanganat. Ngoài ra, phòng thí nghiệm hóa học thường dùng KMnO 4 trong dd KOH đặc để làm hỗn hợp rử dụng cụ thủy tinh. e) Tổng hợp hữu cơ. _Ngoài việc sử dụng của nó trong xử lý nước, ứng dụng lớn khác của KMnO 4 là như là một thuốc thử để tổng hợp các hợp chất hữu cơ. Số tiền đáng kể cần thiết cho sự tổng hợp các acid ascorbic , chloramphenicol , saccharin , acid isonicotinic , và acid pyrazinoic . f) Bảo quản trái cây. _Ngoài ra bề mặt thuốc tím để vận chuyển chuối adsorbs các ethylene và tăng gấp đôi thời gian chín trái cây. . II. Tính chất hóa học. a) Kali penmanganat có tính oxi hóa mạnh : +Oxi hóa được các hợp chất hữu cơ: Ví dụ: 3C 2 H 2 + 8KMnO 4 → 3KOOC-COOK + 8MnO 2 + 2H 2 O +2KOH +Tính oxi hóa của kali. yếu, hay kiềm yếu ion MnO 4 - cũng bị khử thành MnO 2 _Trong môi trường kiềm mạnh và khi có dư chất khử ion MnO 4 - bị khừ đến MnO 4 2- : MnO 4 - + e → MnO 4 2- E o = 0,56 V Ví dụ: 2KMnO 4 . ứng: 4MnO 4 - + 4H + → 3O 2 + 4MnO 2 + 2H 2 O _Môi trường trung tính: trong dung dịch trung tính ion MnO 4 - bị khừ thành MnO 2 : MnO 4 - + 2H 2 O + 3e → MnO 2 + 4OH - E o = 0,588