과망가니즈산
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1. 개요
과망가니즈산(HMnO₄)은 강산으로, 탈양성자화되어 짙은 보라색의 과망가니즈산염을 형성한다. 과망가니즈산은 불안정하여 분해되며, 강한 산화제로서 유기물과 함께 가열하면 폭발할 수 있다. 과망가니즈산은 바륨 과망가니즈산염과 묽은 황산의 반응으로 얻을 수 있으며, 칠산화 이망간의 가수분해나 황산 망간(II)과 사산화 납(IV)의 혼합으로도 얻을 수 있다. 결정성 과망가니즈산은 이수화물 형태로 존재하며, 과염소산과 유사한 사면체 구조를 가질 것으로 추정된다. 과망가니즈산염으로는 과망가니즈산칼륨 등이 있으며, 대한민국에서는 소독제 등으로 사용된다.
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| 과망가니즈산 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| IUPAC 이름 | 과망간산 |
| 기타 이름 | 망간(VII)산 하이드록시(트리옥소)망간 과망간산 수소 |
 | |
| 식별 정보 | |
| ChemSpider ID | 374116 |
| InChI | 1S/Mn.H2O.3O/h;1H2;;;/q+1;;;;/p-1 |
| SMILES | O=[Mn](=O)(=O)O |
| InChIKey | ZJBYBXHCMWGGRR-UHFFFAOYSA-M |
| CAS 번호 | 13465-41-3 |
| CAS 번호1 | 24653-70-1 |
| CAS 번호1 주석 | (이수화물) |
| PubChem | 422689 |
| EINECS | 236-695-4 |
| 특성 | |
| 화학식 | HMnO₄ |
| 몰 질량 | 119.94 g mol⁻¹ |
| 외관 | 보라색 |
| 짝염기 | 과망가니즈산염 |
| pKa | 약 -4.6 ~ -2.3 |
| 구조 | |
| 위험성 | |
| 주요 위험 | 산화제, 부식제 |
| 관련 화합물 | |
| 기타 양이온 | 과망가니즈산 칼륨 과망가니즈산 나트륨 과망가니즈산 칼슘 |
| 기타 화합물 | 과테크네튬산 과레늄산 과염소산 |
2. 성질
과망가니즈산(HMnO4)은 물에 잘 녹는 강산이다. 과망가니즈산 용액은 불안정하여 점차 이산화망가니즈, 산소, 물로 분해되는데,[1] 이 분해 반응은 열, 빛, 산에 의해 촉진되며, 농축된 용액일수록 더 빠르게 진행된다.[1] 과망가니즈산 및 그 염은 강한 산화력을 가지며, 유기물과 반응하여 폭발을 일으킬 수 있다.
2. 1. 산-염기 반응
강산인 HMnO4는 탈양성자화되어 강렬한 보라색의 과망가니즈산염을 형성한다.[1] 과망가니즈산 칼륨(KMnO4)은 광범위하게 사용되는 다용도의 강력한 산화제이다.[1]2. 2. 산화-환원 반응
과망가니즈산 이온은 전자를 얻어 환원되며, 다양한 산화 상태의 망가니즈 화합물을 생성한다. 이 과정에서 강력한 산화력을 나타내며, 유기물을 비롯한 여러 물질을 산화시킨다.[1] 과망가니즈산칼륨(KMnO4)은 널리 사용되는 강력한 산화제이다.[1]과망가니즈산 용액은 불안정하며, 점차 이산화망가니즈, 산소 및 물로 분해된다. 이때 초기에 형성된 이산화망가니즈는 추가 분해를 촉진한다.[1] 분해는 열, 빛, 산에 의해 촉진된다.[1] 농축된 용액은 희석된 용액보다 더 빨리 분해된다.[1]
과망가니즈산은 강산이며, pKa 값은 -2.4이다.
3. 제법
과망가니즈산은 가장 흔하게 묽은 황산을 바륨 과망가니즈산염 용액과 반응시켜 얻으며, 불용성 황산 바륨 부산물은 여과로 제거한다.[3]
:Ba(MnO4)2 + H2SO4 → 2 HMnO4 + BaSO4↓
사용되는 황산은 묽어야 한다. 과망가니즈산염과 농축 황산의 반응은 무수물인 칠산화 이망간(산화 망가니즈(VII))를 생성한다.
과망가니즈산은 또한 플루오로규산과 과망가니즈산 칼륨의 반응,[4] 전기 분해를 통해서도 얻을 수 있다.[5]
결정성 과망가니즈산은 저온에서 이수화물, HMnO4·2H2O로 제조되었다.[3]
그 구조가 분광학적 또는 결정학적으로 확인되지는 않았지만, HMnO4는 과염소산과 유사한 사면체 구조를 가질 것으로 추정된다.
3. 1. 칠산화 이망간 가수분해
칠산화 이망간의 수용액을 수개월 방치하면 과망가니즈산으로 가수 분해된다.[1]:
황산 망간(II)과 사산화 납(IV), 묽은 황산을 혼합하여 얻을 수도 있다.[1] 과망가니즈산염 분말과 진한 황산을 혼합하여 생성하는 방법도 있지만, 이 반응은 탈수를 일으키므로 잘 사용되지 않는다.[1]
3. 2. 기타 제법
칠산화 이망간의 수용액을 수개월 방치하면 과망가니즈산으로 가수 분해된다.[1]:
황산 망간(II), 사산화 납(IV), 묽은 황산을 혼합하거나, 과망가니즈산염 분말과 진한 황산을 혼합하여 만들 수 있다.[1] 그러나 과망가니즈산염 분말과 진한 황산의 혼합 반응은 탈수를 일으키기 때문에 잘 사용되지 않는다.[1]
4. 구조
과망가니즈산(HMnO4)은 과염소산과 유사한 사면체 구조를 가질 것으로 추정된다. 결정성 과망가니즈산은 저온에서 이수화물(HMnO4·2H2O) 형태로 제조되었다.[3]
5. 반응
과망가니즈산 용액은 불안정하여 빛, 열, 산 등에 의해 분해된다. 분해 과정에서 이산화 망가니즈(MnO₂), 산소, 물이 생성되며, 생성된 이산화 망가니즈는 추가 분해를 촉진한다.[6] 강산인 HMnO4는 탈양성자화되어 짙은 보라색의 과망가니즈산염을 형성한다. 과망간산 칼륨(KMnO4)은 널리 사용되는 다목적의 강력한 산화제이다.
5. 1. 분해 반응
과망가니즈산 용액은 불안정하며, 점차 이산화 망간, 산소, 물로 분해된다. 처음에 형성된 이산화 망간은 추가 분해를 촉매한다.[6] 분해는 열, 빛, 산에 의해 촉진된다. 농축된 용액은 희석된 용액보다 더 빨리 분해된다.6. 과망가니즈산염
강산인 과망가니즈산(HMnO4)은 탈양성자화되어 짙은 보라색의 과망가니즈산염을 형성한다. 주요 과망가니즈산염으로는 과망가니즈산칼륨 등이 있다.[6]
6. 1. 과망가니즈산칼륨
과망가니즈산칼륨 (KMnO₄)은 널리 사용되는 다용도의 강력한 산화제이다.[6] 대한민국에서는 주로 과망가니즈산칼륨이 소독제, 산화제 등으로 활용된다.참조
[1]
논문
The Mechanisms of Permanganate Oxidation VII: The Oxidation of Fluoral Hydrate
[2]
논문
Structure and Reactivity of the Oxyanions of Transition Metals Part VII: Acidities and Spectra of Protonated Oxyanions
[3]
논문
Preparation and properties of crystalline permanganic acid
[4]
서적
The permanganates of barium, strontium, and calcium.
https://books.google[...]
[5]
서적
Permanganic Acid by Electrolysys
https://books.google[...]
The Chemical Publishing Company
[6]
서적
A Study of the Reduction of Permanganic acid by Manganese Dioxide
https://archive.org/[...]
Chemical Publishing Company
[7]
논문
The Mechanisms of Permanganate Oxidation VII: The Oxidation of Fluoral Hydrate
[8]
논문
Structure and Reactivity of the Oxyanions of Transition Metals Part VII: Acidities and Spectra of Protonated Oxyanions
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