पोटेशियम परमैंगनेट

पोटैशियम परमैंगनेट रासायनिक सूत्र KMnO4 वाला अकार्बनिक यौगिक है। यह एक जामुनी-काला क्रिस्टलीय लवण है, जो पानी में K+ और MnO−4 के रूप में घुल जाता है

पोटेशियम परमैंगनेट का व्यापक रूप से रासायनिक उद्योग और प्रयोगशालाओं में एक ठोस ऑक्सीकरण घटक के रूप में उपयोग किया जाता है, और जिल्द की सूजन, घावों की सफाई और सामान्य कीटाणुशोधन के लिए भी दवा के रूप में उपयोग किया जाता है। यह विश्व स्वास्थ्य संगठन की आवश्यक दवाओं की सूची पर है। सन् 2000 में, दुनिया भर में उत्पादन 30,000 टन होने का अनुमान लगाया गया था।

गुण
पोटेशियम परमैंगनेट टेट्राहेड्रल ट्रांज़िशन मेटल ऑक्सो कॉम्प्लेक्स परमैंगनेट का पोटेशियम लवण है, जिसमें चार O(2-) लिगेंड मैंगनीज (VII) केंद्र से बंधे होते हैं।

संरचना
KMnO4 स्थिरांक के साथ ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल बनाता है: a = 910.5 pm, b = 572.0 pm, c = 742.5 pm। समग्र रूपांकन बेरियम सल्फ़ेट के समान है, जिसके साथ यह ठोस विलयन बनाता है। ठोस में (जैसे घोल में), प्रत्येक MnO4− केंद्र चतुष्फलकीय है। Mn-O दूरियां 1.62 Å हैं।

रंग
ठोस पोटैशियम परमैंगनेट का बैंगनी-काला रंग, और इसके घोल का तीव्र गुलाबी से बैंगनी रंग, इसके परमैंगनेट आयन के कारण होता है, जो ऑक्सो लिगैंड ऑर्बिटल्स से मैंगनीज (VII) केंद्र के खाली ऑर्बिटल्स तक इलेक्ट्रॉनों के संदीप्त के कारण एक ठोस आवेश स्थानांतरण अवशोषण बैंड से अपना रंग प्राप्त करता है।

उपयोग
पोटेशियम परमैंगनेट के लगभग सभी अनुप्रयोग इसके ऑक्सीकरण गुणों का उपयोग करते हैं। ठोस ऑक्सीडेंट के रूप में जो जहरीले उपोत्पाद उत्पन्न नहीं करता है, KMnO4 के कई आला उपयोग हैं।

चिकित्सा उपयोग
पोटैशियम परमैंगनेट का उपयोग कई त्वचा स्थितियों के लिए किया जाता है। इसमें पैर के फंगल संक्रमण, इम्पेटिगो, पेम्फिगस, सतही घाव, जिल्द की सूजन, और उष्णकटिबंधीय अल्सर सम्मिलित हैं। यह विश्व स्वास्थ्य संगठन की आवश्यक दवाओं की सूची पर है।

जल उपचार
पोटेशियम परमैंगनेट का व्यापक रूप से जल उपचार उद्योग में उपयोग किया जाता है। इसे "मैंगनीज ग्रीनसैंड" फिल्टर के माध्यम से अच्छी तरह से पानी से लोहे और हाइड्रोजन सल्फाइड (सड़े हुए अंडे की गंध) को हटाने के लिए पुनर्जनन रसायन के रूप में प्रयोग किया जाता है। "पॉट-पर्म" पूल सप्लाई स्टोर्स पर भी उपलब्ध है और इसका उपयोग अतिरिक्त अपशिष्ट जल के उपचार के लिए किया जाता है। ऐतिहासिक रूप से इसका उपयोग पीने के पानी को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता था और यह पानी को गुलाबी कर सकता है। यह वर्तमान में ज़ेबरा मसल्स जैसे उपद्रवी जीवों को नियंत्रित करने के लिए मीठे पानी के संग्रह और उपचार प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।

कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण
कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए अभिकर्मक के रूप में KMnO4 का एक प्रमुख अनुप्रयोग है। एस्कॉर्बिक अम्ल, क्लोरैम्फेनिकॉल, सैकरीन, आइसोनिकोटिनिक अम्ल और पायराज़िनोइक अम्ल के संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण मात्रा की आवश्यकता होती है।

असंतृप्ति की उपस्थिति का परीक्षण करने के लिए गुणात्मक कार्बनिक विश्लेषण में KMnO4 का उपयोग किया जाता है। जर्मन कार्बनिक रसायनज्ञ डॉल्फ वॉन बायर के बाद इसे कभी-कभी बेयर के अभिकर्मक के रूप में जाना जाता है। अभिकर्मक पोटेशियम परमैंगनेट का एक क्षारीय घोल है। दोहरा या तिगुना बंधन (-C=C- या -C≡C-) के साथ अभिक्रिया के कारण रंग बैंगनी-गुलाबी से भूरे रंग में फीका पड़ जाता है। एल्डिहाइड और फॉर्मिक अम्ल (और फॉर्मेट) भी धनात्मक परीक्षण देते हैं। परीक्षण पुराना है।

KMnO4 संतृप्त और असंतृप्त यौगिकों की उपस्थिति के परीक्षण के लिए गुणात्मक कार्बनिक विश्लेषण में प्रयोग किया जाता है। जर्मन कार्बनिक रसायनज्ञ एडॉल्फ वॉन बायर के बाद इसे कभी-कभी बायर के अभिकर्मक के रूप में जाना जाता है। अभिकर्मक पोटेशियम परमैंगनेट का एक क्षारीय घोल है। डबल या ट्रिपल बॉन्ड (-C=C- या -C≡C-) के साथ अभिक्रिया के कारण रंग बैंगनी-गुलाबी से भूरा हो जाता है। एल्डिहाइड और चींटी का तेजाब (और प्रारूप ) भी एक सकारात्मक परीक्षण देते हैं। परीक्षण पुराना है।KMnO4 घोल ऑक्सीकरण योग्य कार्यात्मक समूहों, जैसे अल्कोहल, एल्डिहाइड, अल्केन्स और केटोन्स का पता लगाने के लिए एक सामान्य पतली परत क्रोमैटोग्राफी का दाग है। इस तरह के यौगिकों के परिणामस्वरूप टीएलसी प्लेटों पर सफेद से लेकर नारंगी रंग के धब्बे बन जाते हैं।

विश्लेषणात्मक उपयोग
पोटेशियम परमैंगनेट का उपयोग जलीय नमूने में कुल ऑक्सीकरण योग्य कार्बनिक पदार्थ की मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। निर्धारित मान को परमैंगनेट मान के रूप में जाना जाता है। विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में, KMnO4 के एक मानकीकृत जलीय घोल का उपयोग कभी-कभी रेडॉक्स अनुमापन (परमैंगनोमेट्री) के लिए ऑक्सीडाइज़िंग टाइट्रेंट के रूप में किया जाता है। जैसा कि पोटेशियम परमैंगनेट का अनुमापन किया जाता है, घोल बैंगनी रंग की एक हल्की छाया बन जाता है, जो कि अधिक काला हो जाता है क्योंकि विलयन में अधिक मात्रा में मिलाया जाता है। संबंधित तरीके से, यह लकड़ी की लुगदी की कप्पा संख्या निर्धारित करने के लिए एक अभिकर्मक के रूप में प्रयोग किया जाता है। KMnO4 विलयनों के मानकीकरण के लिए, ऑक्सालिक एसिड द्वारा अपचयन का प्रायः उपयोग किया जाता है। कृषि रसायन विज्ञान में, यह मिट्टी में सक्रिय कार्बन के आकलन के लिए प्रयोग किया जाता है।

KMnO4 के जलीय, अम्लीय विलयन का उपयोग स्थिर स्रोत उत्सर्जन परीक्षण के दौरान फ्लू गैस में गैसीय पारे को इकट्ठा करने के लिए किया जाता है।

ऊतक विज्ञान में, पोटेशियम परमैंगनेट का उपयोग विरंजन घटक के रूप में किया जाता था।

फल संरक्षण
एथिलीन अवशोषक केले के भंडारण समय को उच्च तापमान पर भी बढ़ाते हैं। पोटेशियम परमैंगनेट के साथ पॉलीथीन में केले को पैक करके इस प्रभाव का फायदा उठाया जा सकता है। ऑक्सीकरण द्वारा एथिलीन को हटाकर, परमैंगनेट पकने में देरी करता है, बिना प्रशीतन की आवश्यकता के फलों की निधानी आयु 4 सप्ताह तक बढ़ा देता है।

उत्तरजीविता किट
पोटेशियम परमैंगनेट को कभी-कभी उत्तरजीविता किट में सम्मिलित किया जाता है: हाइपरगोलिक फायर प्रारंभक के रूप में (जब कार रेडिएटर से ग्लिसरॉल एंटीफ़्रीज़ के साथ मिश्रित किया जाता है); पानी के जीवाणुनाशक के रूप में; और बर्फ़ पर संकट के संकेत उत्त्पन्न करने के लिए।

अग्निशमन सेवा
बैकफायर, बर्नआउट और नियंत्रित जलन उत्त्पन्न करने के लिए "प्लास्टिक स्फेयर डिस्पेंसर" में पोटेशियम परमैंगनेट मिलाया जाता है। थोड़ी मात्रा में परमैंगनेट युक्त पिंग-पोंग गेंदों के समान पॉलिमर गोले एथिलीन ग्लाइकॉल के साथ इंजेक्ट किए जाते हैं और उस क्षेत्र की ओर प्रक्षेपित होते हैं जहां प्रज्वलन वांछित होता है, जहां वे सेकंड बाद स्वतः प्रज्वलित होते हैं। हैंडहेल्ड और हेलीकॉप्टर- या बोट-माउंटेड प्लास्टिक स्फीयर डिस्पेंसर दोनों का उपयोग किया जाता है।

अन्य उपयोग
पोटेशियम परमैंगनेट फिल्म और टेलीविजन उद्योगों में "उम्र" सहारा और सेट ड्रेसिंग के लिए उपयोग होने वाले प्रमुख रसायनों में से एक है। भूरे रंग के MnO2 में इसका तैयार रूपांतरण टाट के कपड़े (बर्लेप), रस्सी, लकड़ी और कांच पर "सौ साल पुराना" या "प्राचीन" दिखता है।

पोटेशियम परमैंगनेट कोकीन पेस्ट को ऑक्सीडाइज़ करने के लिए इसे शुद्ध करने और इसकी स्थिरता बढ़ाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। इसके कारण ड्रग एन्फोर्समेंट एडमिनिस्ट्रेशन ने 2000 में ऑपरेशन पर्पल प्रारंभ किया, जिसका उद्देश्य पोटेशियम परमैंगनेट की विश्व आपूर्ति की निगरानी करना था; हालांकि, ऑपरेशन से बचने के लिए जल्द ही पोटेशियम परमैंगनेट डेरिवेटिव और विकल्प का उपयोग किया गया।

पोटेशियम परमैंगनेट को कोकीन और मेथ कैथिनोन के संश्लेषण में ऑक्सीकरण घटक के रूप में उपयोग किया जाता है।

इतिहास
1659 में, जोहान रूडोल्फ ग्लौबर ने खनिज पाइरोलुसाइट (मैंगनीज डाइऑक्साइड, MnO2) और पोटेशियम कार्बोनेट एक ऐसी सामग्री प्राप्त करने के लिए, जो पानी में घुलने पर एक हरा घोल (पोटेशियम मैंगनेट) देता है जो धीरे-धीरे बैंगनी और फिर अंत में लाल हो जाता है। Glauber, Johann Rudolph, Prosperitas Germaniae (The prosperity of Germany), part 3 (Amsterdam, (Netherlands): Johann Jansson, 1659), pp. 93–94. From pp. 93–94: " … donec tandem Magnesiam istam nitro fixo permixtam, in crucibulo forti coctione a nitro reseratam vidi, unde elegans color purpureus provenit, massam hanc effusam in pulvere redegi, aqua calida extraxi, per filtrum liquorem transmisi. Tandem vero elegantissimum purpureum, igneumque liquorem accepi, qui fere singulis horis in frigore tantummodo consistens colorem permutavit, sic ut jam viridis, jam caerulei, jam sanguinei coloris sponte sua factus sit, mox iterum alios elegantissimos colores receperit." ( … until finally I saw [that] by mixing that magnesia [i.e., magnesia nigra, pyrolusite, the ore containing manganese dioxide ] with fixed niter [i.e., inert niter, potassium carbonate], by cooking [it] in a strong crucible, [the colored compound was] released by the niter, whence a fine purple color arises; this mass [was] poured out, reduced to powder, extracted with hot water, [and] the solution passed through a filter. Then I got a truly most elegant, purple, and fiery solution, which nearly every hour ([while] standing just in the cold) changed color, so that it was spontaneously made now green, now blue, now red in color; soon again it received other most elegant colors.) Translated in:  रंग बदलने वाली अभिक्रिया जो ग्लौबर ने पोटेशियम परमैंगनेट और पोटेशियम मैंगनेट (K2MnO4) अब रासायनिक बहुरुपी के रूप में जाना जाता है। यह रिपोर्ट पोटेशियम परमैंगनेट के उत्पादन के पहले विवरण का प्रतिनिधित्व करती है। ठीक 200 साल बाद, लंदन के रसायनज्ञ हेनरी बोलमैन कोंडी की कीटाणुनाशकों में रुचि थी; उन्होंने पाया कि पाइरोलुसाइट को सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) के साथ मिलाकर पानी में घोलने से कीटाणुनाशक गुणों वाला एक घोल तैयार हुआ। उन्होंने इस घोल को पेटेंट कराया, और इसे 'कॉन्डीज फ्लूइड' के रूप में विज्ञापित किया। हालांकि प्रभावी, घोल बहुत स्थिर नहीं था। NaOH के बजाय पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH) का उपयोग करके इसे दूर किया गया। यह अधिक स्थिर था, और समान रूप से प्रभावी पोटेशियम परमैंगनेट क्रिस्टल के लिए आसान रूपांतरण का लाभ था। इस क्रिस्टलीय सामग्री को 'कॉनडी के क्रिस्टल' या 'कॉनडी के पाउडर' के रूप में जाना जाता था। पोटेशियम परमैंगनेट का निर्माण तुलनात्मक रूप से आसान था, इसलिए कॉन्डी को बाद में प्रतियोगियों को समान उत्पादों के विपणन से रोकने के लिए मुकदमेबाजी में काफी समय बिताने के लिए मजबूर होना पड़ा।

प्रारम्भ फोटोग्राफरों ने इसे फ्लैश पाउडर के एक घटक के रूप में उपयोग किया। परमैंगनेट मिश्रण की अस्थिरता के कारण अब इसे अन्य ऑक्सीकारकों के साथ बदल दिया गया है।

तैयारी
पोटेशियम परमैंगनेट का उत्पादन मैंगनीज डाइऑक्साइड से औद्योगिक रूप से किया जाता है, जो खनिज पाइरोलुसाइट के रूप में भी होता है। 2000 में, दुनिया भर में उत्पादन 30,000 टन अनुमानित था। MnO2 पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के साथ जोड़ा जाता है और हवा में या ऑक्सीजन के किसी अन्य स्रोत, जैसे पोटेशियम नाइट्रेट या पोटेशियम क्लोरेट के साथ गरम किया जाता है। यह प्रक्रिया पोटेशियम मैंगनेट देती है:
 * 2 MnO2 + 4 KOH + O2 → 2 K2MnO4 + 2 H2O

(सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ, अंतिम उत्पाद सोडियम मैंगनेट नहीं बल्कि Mn(V) यौगिक है, जो एक कारण है कि सोडियम परमैंगनेट की तुलना में पोटेशियम परमैंगनेट का अधिक उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, पोटेशियम लवण बेहतर क्रिस्टलीकृत होता है। पोटेशियम मैंगनेट को तब क्षारीय माध्यम में इलेक्ट्रोलीज़ द्वारा परमैंगनेट में परिवर्तित किया जाता है:
 * 2 K2MnO4 + 2 H2O → 2 KMnO4 + 2 KOH + H2

अन्य तरीके
हालांकि इसका कोई व्यावसायिक महत्व नहीं है, पोटेशियम मैंगनेट को क्लोरीन द्वारा या अम्लीय परिस्थितियों में अनुपातहीन करके ऑक्सीकृत किया जा सकता है। क्लोरीन ऑक्सीकरण अभिक्रिया है:
 * 2 K2MnO4 + Cl2 → 2 KMnO4 + 2 KCl

और अम्ल-प्रेरित अनुपातहीनता अभिक्रिया के रूप में लिखा जा सकता है:
 * 3 K2MnO4 + 4 HCl → 2 KMnO4 + MnO2 + 2 H2O + 4 KCl

इस अभिक्रिया के लिए कार्बोनिक अम्ल जैसे एक क्षीणकाय अम्ल पर्याप्त है:
 * 3 K2MnO4 + 2 CO2 → 2 KMnO4 + 2 K2CO3 + MnO2

Mn2+ के विलयन को उपचारित करके परमैंगनेट लवण भी उत्पन्न किया जा सकता है आयन ठोस ऑक्सीडेंट जैसे सीसा डाइऑक्साइड (PbO2), सोडियम बिस्मुटेट (NaBiO3), या पेरोक्सीडिसल्फेट। मैंगनीज की उपस्थिति के लिए गुणात्मक अकार्बनिक विश्लेषण इन अभिकर्मकों द्वारा उत्पादित परमैंगनेट के चमकीले बैंगनी रंग का उपयोग करता है।

कार्बनिक रसायन
KMnO4 के विलयन को तनु करें एलकेन्स को डायोल में परिवर्तित करें। इस व्यवहार का उपयोग एक अणु में दोहरे या तिगुने बंधों की उपस्थिति के लिए गुणात्मक रासायनिक विश्लेषण रासायनिक परीक्षण के रूप में भी किया जाता है, क्योंकि अभिक्रिया प्रारम्भ में बैंगनी परमैंगनेट के घोल को रंगहीन कर देती है और एक भूरा अवक्षेप (MnO2) उत्पन्न करती है). इस संदर्भ में, इसे कभी-कभी बायर का अभिकर्मक भी कहा जाता है। हालांकि, ब्रोमिन मात्रात्मक रूप से असंतृप्ति (डबल या ट्रिपल बॉन्ड) को मापने में बेहतर काम करता है, क्योंकि KMnO34 एक बहुत ठोस ऑक्सीकरण घटक होने के सापेक्ष, विभिन्न समूहों के साथ अभिक्रिया कर सकता है।

अम्लीय परिस्थितियों में, उपयुक्त कार्बोज़ाइलिक तेजाब देने के लिए एल्केन डबल बॉन्ड को साफ किया जाता है:
 * CH3(CH2)17CH=CH2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → CH3(CH2)17COOH + CO2 + 4 H2O + K2SO4 + 2 MnSO4

पोटेशियम परमैंगनेट एल्डिहाइड को कार्बोक्जिलिक अम्ल में ऑक्सीकरण करता है, जिसे n-हेप्टानल के हेप्टानोइक अम्ल में रूपांतरण द्वारा दिखाया गया है:
 * 5 C6H13CHO + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → 5 C6H13COOH + 3 H2O + K2SO4 + 2 MnSO4

यहां तक ​​कि एक सुगन्धित वलय पर एक अल्काइल समूह (एक बेंजाइल हाइड्रोजन के साथ) ऑक्सीकृत होता है, उदा टोल्यूनि से बेंज़ोइक अम्ल ।
 * 5 C6H5CH3 + 6 KMnO4 + 9 H2SO4 → 5 C6H5COOH + 14 H2O + 3 K2SO4 + 6 MnSO4

KMnO4 के प्रति ग्लाइकोल्स और पॉलीओल्स अत्यधिक अभिक्रियाशील होते हैं। उदाहरण के लिए, चीनी और सोडियम हाइड्रॉक्साइड के एक जलीय घोल में पोटेशियम परमैंगनेट के अलावा रासायनिक गिरगिट अभिक्रिया उत्त्पन्न करता है, जिसमें मैंगनीज के विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों से जुड़े नाटकीय रंग परिवर्तन सम्मिलित हैं। उत्तरजीविता किट में आग प्रारंभक के रूप में संबंधित जोरदार अभिक्रिया का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, पोटेशियम परमैंगनेट और ग्लिसरॉल का मिश्रण या चूर्णित ग्लूकोज आसानी से प्रज्वलित हो जाता है। उत्तरजीविता किट में KMnO4 को सम्मिलित करने का एक अन्य कारण इसके रोगाणुनाशन गुण हैं।

आयन विनिमय
एक चतुर्धातुक अमोनियम लवण के साथ जलीय पोटेशियम परमैंगनेट के मिश्रण का उपचार करने से आयन विनिमय होता है, परमैंगनेट के क्वाट लवण का अवक्षेपण होता है। इन लवणों के घोल कभी-कभी कार्बनिक विलायक में घुलनशील होते हैं:
 * KMnO4 + R4NCl -> R4NMnO4 + KCl

इसी प्रकार ताज ईथर मिलाने से भी लिपोफिलिक लवण प्राप्त होता है।

अम्ल और क्षार के साथ अभिक्रिया
परमैंगनेट क्लोरीन और मैंगनीज (द्वितीय) देने के लिए केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है:
 * 2 KMnO4 + 16 HCl -> 2 Mn^{2+} + 5 Cl2 + 8 H2O

पीएच घोल में, परमैंगनेट धीरे-धीरे मैंगनीज डाइऑक्साइड (MnO2). यह वह सामग्री है जो KMnO4 को संभालते समय किसी की त्वचा को जला सकती है।

KMnO4 क्षारीय विलयन में अपचयित होकर हरा K2MnO4 प्रदान करता है:
 * 4 KMnO4 + 4 KOH → 4 K2MnO4 + O2 + 2 H2O

यह अभिक्रिया एक कम करने वाले घटक के रूप में हाइड्रोक्साइड की अपेक्षाकृत दुर्लभ योगदान को दर्शाती है।

ऊष्मीय अपघटन
ठोस पोटेशियम परमैंगनेट गर्म होने पर विघटित हो जाता है:
 * 2 KMnO4 → K2MnO4 + MnO2(s) + O2

सुरक्षा और हैंडलिंग
पोटेशियम परमैंगनेट ऑक्सीडाइज़र के रूप में जोखिम उत्त्पन्न करता है। त्वचा के संपर्क में आने से लंबे समय तक चलने वाला भूरा दाग निकल जाता है।