과망가니즈산 염
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
과망가니즈산 염은 과망가니즈산의 염으로, 강력한 산화제이며 다양한 망가니즈 화합물의 산화 또는 망가니즈산염의 불균등화 반응으로 생성된다. 과망가니즈산 이온은 정사면체 구조를 가지며, 전하 이동으로 인해 짙은 자주색을 띤다. 과망가니즈산 염은 유기 화합물에 대해 선택성이 크지 않으며, 산화 환원 반응을 포함하는 정성 분석에 사용된다. 또한, 살균제, 수처리 첨가제, 유기 화합물 산화 반응의 시약 등으로 널리 사용된다. 과망가니즈산 칼륨, 과망가니즈산 나트륨, 과망가니즈산 암모늄 등 다양한 종류가 있으며, 위험물 제1류로 지정되어 있다.
더 읽어볼만한 페이지
| 과망가니즈산 염 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 명칭 | 과망가니즈산염 |
| 다른 이름 | 과망간산염 |
| 영어 명칭 | Permanganate |
| CAS 등록번호 | 14333-13-2 |
| PubChem CID | 24401 |
| ChemSpider ID | 22811 |
| UNII | 2BL953CCZ2 |
| DTXSID | DTXSID90912340 |
| ChEBI | 25939 |
| 표준 InChI | 1S/Mn.4O/q;;;;-1 |
| 표준 InChIKey | NPDODHDPVPPRDJ-UHFFFAOYSA-N |
| SMILES | '[O-][Mn](=O)(=O)=O' |
| 성질 | |
| 짝산 | 과망가니즈산 |
| 관련 화합물 | |
| 관련 이온 | 망간산염 () 차아망간산염 () |
2. 생성
과망가니즈산 염은 염화 망가니즈 또는 황산 망가니즈와 같은 망가니즈 화합물을 차아염소산 나트륨이나 이산화 납과 같은 강력한 산화제를 사용하여 산화시켜 생성할 수 있다.[4]
과망가니즈산 이온(MnO₄⁻)은 정사면체 구조이며, 가시광선 영역에서 흡수대를 갖기 때문에 짙은 자주색을 띤다. 이는 옥소 리간드의 ''p'' 오비탈에서 망가니즈(VII) ''d'' 오비탈에서 유래된 비어있는 오비탈로 전자가 이동하기 때문이다.[5] 과망가니즈산염은 과염소산염과 유사한 강력한 산화제이다. 따라서 산화 환원 반응을 포함하는 정성 분석(과망가니즈산염법)에 널리 사용된다. 이론적으로 과망가니즈산염은 물을 산화시킬 수 있을 만큼 강력하지만, 실제로는 반응 속도가 느려 거의 일어나지 않는다.
과망가니즈산 염은 강력한 산화제로서 무기 화학 및 유기 화학 반응에 널리 사용된다. 대부분 수용액에서 반응에 사용되나, 물에 녹기 어려운 유기물의 산화 반응에는 크라운 에테르 등을 사용하여 칼륨 이온에 킬레이트 배위시켜 과망가니즈산 염을 유기 용매에 용해시켜 사용하기도 한다. 크라운 에테르를 사용하여 과망가니즈산 칼륨을 용해시킨 벤젠을 퍼플 벤젠이라고 부른다.
과망가니즈산 염의 치사량은 약 10g이며, 여러 건의 치명적인 중독 사례가 발생했다. 강한 산화 작용으로 인해 점막의 괴사가 발생한다. 예를 들어, 과망가니즈산 염을 삼킬 경우 식도에 영향을 미친다. 소량만이 장에서 흡수되지만, 이 소량으로도 신장과 간에 심각한 영향을 미친다.[16][17]
(3수화물)
:2 MnCl2 + 5 NaClO + 6 NaOH → 2 NaMnO4 + 9 NaCl + 3 H2O
:2 MnSO4 + 5 PbO2 + 3 H2SO4 → 2 HMnO4 + 5 PbSO4 + 2 H2O
또한 망가니즈산염의 불균등화 반응으로 생성될 수 있으며, 이때 이산화 망가니즈가 부생성물로 생성된다.[4]
:3 Na2MnO4 + 2 H2O → 2 NaMnO4 + MnO2 + 4 NaOH
상업적으로는 망가니즈산염(MnO42-)의 알칼리 용액을 전해 또는 공기 산화시켜 생산한다.[4]
과망가니즈산 칼륨은 망가니즈산 칼륨을 전해 산화하여 제조하며, 공업적으로는 이산화 망간광(MnO2)을 수산화 칼륨에 용융하고, 공기 산화하여 망가니즈산 칼륨으로 만든 다음, 전해 산화 또는 염소로 산화하여 제조한다.[4]
다른 과망가니즈산 염은 일반적으로 과망가니즈산 칼륨 또는 과망가니즈산 바륨을 복분해 반응하여 제조된다.[4]
3. 성질
과망가니즈산염은 유기 화합물에 대해 선택성이 크지 않은 시약이다. 과망가니즈산 칼륨은 수산 양식에서 소독제 및 수처리 첨가제로 사용된다.[6]
망가니즈산염(VII)은 열적으로 불안정하다. 예를 들어, 과망가니즈산 칼륨은 230°C에서 망가니즈산 칼륨과 이산화 망가니즈로 분해되어 산소 가스를 방출한다.
:2 KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
과망가니즈산염은 아민을 니트로 화합물로,[7][8] 알코올을 케톤으로,[9] 알데히드를 카복실산으로,[10][11] 말단 알켄을 카복실산으로,[12] 옥살산을 이산화 탄소로,[13] 알켄을 다이올로 산화시킬 수 있다.[14] 알켄 산화 반응의 중간체는 고리형 Mn(V) 종이다.[15]
과망가니즈산 칼륨 용액에 과량의 알칼리(OH⁻)를 가하면 녹색의 망가니즈산 이온(MnO₄²⁻)이 생성된다. 과망가니즈산염 용액은 검은색의 이산화 망가니즈(MnO₂)로의 변화를 포함하여 망간의 산화수에 따라 여러 색조를 띠기 때문에 "카멜레온 액"이라고 부르기도 한다.
많은 무기・유기 화합물에 대해 산화제로 작용한다. 산성 수용액 중에서 가장 산화력이 강하며, 중성 또는 알칼리성 수용액에서는 산성에 비해 산화력이 약해진다.
4. 용도
과망가니즈산 이온은 산화 환원 반응에 의해 망간의 산화수가 변하면서 색이 변하는 특징을 가지고 있다. 이러한 특징을 이용하여 산화제와 지시약 역할을 동시에 수행하는 과망가니즈산 이온은 산화 환원 적정(과망가니즈산 칼륨 적정) 및 알코올 측정기 등 정량 분석 분야에서도 널리 사용된다.
의료용 살균제 등으로 사용되는 경우는 줄고 있지만, 묽은 과망가니즈산 칼륨 용액은 '''카멜레온 물'''이라고 불리기도 한다.
제2차 세계 대전 당시, 과망가니즈산 칼륨은 Z액으로, 과산화수소수의 분해로 생기는 수증기, 산소, 열을 이용하는 발터 기관의 촉매로 사용되었다.
5. 안전성
6. 주요 과망가니즈산염
과망가니즈산 나트륨 170℃
(분해)2.46 10101-50-5 거의 검은색의 적등색 고체. 물에 잘 녹으며 조해성이 강함. 에탄올에서 분해. 암모늄 과망가니즈산 암모늄 13446-10-1 적자색 사방정계 결정. 건조 상태에서 폭발 위험. 은 과망가니즈산 은 4.49 7783-98-4 빛에 의해 분해. 에탄올에서 분해. 아연
(6수화물)과망가니즈산 아연 23414-72-4 갈색을 띤 자색 또는 흑색 결정. 마그네슘 과망가니즈산 마그네슘 10377-62-5 물에 잘 녹는 푸른색을 띤 검은색 결정. 칼슘 과망가니즈산 칼슘 140 ℃ 2.4 10118-76-0 물에 잘 녹으며 조해성이 있는 암자색 결정. 바륨 과망가니즈산 바륨 220 ℃
(분해)3.77 7787-36-2 갈색을 띤 자색 또는 흑색 사방정계 결정. 물에 약간 녹기 어려움. 에탄올에서 분해.