高錳酸鉀

高錳酸鉀

高錳酸鉀(Potassium permanganate)為黑紫色、細長的棱形結晶或顆粒,帶藍色的金屬光澤;無臭;與某些有機物或還原劑接觸,易發生爆炸,溶於水、鹼液,微溶於甲醇、丙酮、硫酸,分子式為KMnO4,分子量為158.03400。熔點為240°C,穩定,但接觸易燃材料可能引起火災。要避免的物質包括還原劑、強酸、有機材料、易燃材料、過氧化物、醇類和化學活性金屬。 在化學品生產中,廣泛用作為氧化劑,例如用作製糖精,維生素C、異煙肼及安息香酸的氧化劑;在醫藥上用作防腐劑、消毒劑、除臭劑及解毒劑;在水質淨化及廢水處理中,作水處理劑,以氧化硫化氫、酚、鐵、錳和有機、無機等多種污染物,控制臭味和脫色;在氣體淨化中,可除去痕量硫、砷、磷、矽烷、硼烷及硫化物;在採礦冶金方面,用於從銅中分離鉬,從鋅和鎘中除雜,以及化合物浮選的氧化劑;還用於作特殊織物、蠟、油脂及樹脂的漂白劑,防毒面具的吸附劑,木材及銅的著色劑等。

基本信息

簡介

物理性質

外觀與性狀:紫色的結晶固體

溶解性:溶於水、鹼液,微溶於甲醇、丙酮

熔點:240°C

水溶解性:6.4g/100mL(20ºC)

穩定性:穩定,但接觸易燃材料可能引起火災。要避免的物質包括還原劑、強酸、有機材料、易燃材料、過氧化物、醇類和化學活性金屬。強氧化劑。

儲存條件:庫房通風,輕裝輕卸,與有機物、還原劑、硫磷易燃物分開存放。

化學性質

在乙醇、過氧化氫中使之氧化分解。

高錳酸鉀是最強的氧化劑之一,作為氧化劑受pH影響很大,在酸性溶液中氧化能力最強。其相應的酸高錳酸HMnO4和酸酐Mn2O7,均為強氧化劑,能自動分解發熱,和有機物接觸引起燃燒。

高錳酸鉀具有強氧化性,在實驗室中和工業上常用作氧化劑,遇乙醇即分

解。在酸性介質中會緩慢分解成二氧化錳、鉀鹽和氧氣。光對這種分解有催化作用,故在實驗室里常存放在棕色瓶中。從元素電勢圖和自由能的氧化態圖可看出,它具有極強的氧化性。在鹼性溶液中,其氧化性不如在酸性中的強。作氧化劑時其還原產物因介質的酸鹼性而不同。

該品遇有機物時即釋放出初生態氧和二氧化錳,而無游離狀氧分子放出,故不出現氣泡。初生態氧有殺菌、除臭、解毒作用,高錳酸鉀抗菌除臭作用比過氧化氫溶液強而持久。二氧化錳能與蛋白質結合成灰黑色絡合物(“掌錳”),在低濃度時呈收斂作用,高濃度時有刺激和腐蝕作用。其殺菌力隨濃度升高而增強,0.1%時可殺死多數細菌的繁殖體,2%~5%溶液能在24小時內可殺死細菌。在酸性條件下可明顯提高殺菌作用,如在1%溶液中加入1.1%鹽酸,能在30秒鐘內殺死炭疽芽孢。

製備方法

由於實驗室的大量需求,高錳酸鉀被大規模地製造。一般常見的製備方法有以下兩種:礦石中取得的二氧化錳和氫氧化鉀在空氣中或混合硝酸鉀(提供氧氣)加熱,產生錳酸鉀,再於鹼性溶液中與氧化劑進行電解化得到高錳酸鉀。或者也可以通過Mn離子和二氧化鉛(PbO)或鉍酸鈉(NaBiO)等強氧化劑的反應產生。此反應也用於檢驗Mn離子的存在,因為高錳酸鉀的顏色明顯。工業上製備KMnO較為簡便的方法是用鉑作陰極電解氧化KMnO:首先用KOH將含60%MnO的礦石轉化為KMnO,再電解氧化生成KMnO。氫氧化鉀水溶液加二氧化錳和氯酸鉀共同煮沸、蒸發,余渣熔為漿狀後用水浸漬,再通以氯氣、二氧化碳及臭氧,或用電解錳酸鹽的鹼性溶液也可製得。KMnO也可用PbO或NaBiO在鹼性條件下氧化錳鹽來製取,低濃度鹼有利於錳的形成。

1、焙燒法-電解法:將軟錳礦與氫氧化鉀混合成漿料,用壓縮空氣將物料噴入焙燒轉爐,在250~300℃下氧化成錳酸鉀。焙燒物用稀鹼液或洗滌水浸取,經過濾、除雜質得錳酸鉀。

由於固相法傳質、傳熱困難,操作環境差,設備龐大,能耗高,將逐漸被淘汰。錳酸鉀電解氧化製取高錳酸鉀的過程與液相法相同。作為食品添加劑的高錳酸鉀,還需經重結晶以除去重金屬和砷等。

2、液相氧化法-電解法:將軟錳礦粉(0.074mm)與200℃以上80%的氫氧化鉀溶液混合,並在300℃下,在第一反應器中通空氣,使二氧化錳氧化成亞錳酸鉀,然後溢流至第二反應器進一步氧化成錳酸鉀。反應液經熱過濾,用100℃、60%的KOH溶液洗滌,濾餅溶於稀鹼液或洗滌水,經沉澱、分離和除雜後得錳酸鉀。

錳酸鉀用系統內的電解終液調製成電解始液,組成如下:錳酸鉀≥180g/L;碳酸鉀<60/L;氫氧化鉀50~60g/L。電解始液在60℃下進入鋼板製成的電解槽,陽極用鎳板(或鍍鎳鋼板),陰極用鐵條。陽極與陰極的面積比為1:(8~10),電流容量為1000A/m,陽極電流密度為60~100A/m,槽電壓2.25~2.5V,板距50~100mm。錳酸鉀在陽極被氧化成高錳酸鉀,大部分結晶析出。冷卻後經離心分離得含量為94%左右的高錳酸鉀粗品,經重結晶後得含量為99.3%的高錳酸鉀結晶。電解終液呈紫紅色,含錳酸300~400g/L,氫氧化鉀110~120g/L,以及電解中伴生的碳酸鉀,經蒸發分別回收利用,部分電解終液返回系統調製電解始液。

套用領域

主要用途

在化學品生產中,廣泛用作氧化劑,如用作製糖精、維生素C、異煙肼及安息香酸的氧化劑;醫藥中用作防腐劑、消毒劑、除臭劑及解毒劑;在水質淨化及廢水處理中,作水處理劑,以氧化硫化氫、酚、鐵、錳和有機、無機等多種污染物,控制臭味和脫色。還用作漂白劑、吸附劑、著色劑及消毒劑等。

實驗室

1、實驗室加熱高錳酸鉀製取氧氣應注意:用高錳酸鉀分解製取氧氣時,要在試管口放置一小團蓬鬆的棉花團(或少量玻璃棉),防止高錳酸鉀粉末進入導管。

2、與濃鹽酸反應製取氯氣應注意:多餘的氯氣要用氫氧化鈉溶液吸收,防止污染環境。

3、在酸性條件下與草酸反應生成二氧化碳。

藥理作用

高錳酸鉀溶液高錳酸鉀溶液
通過氧化菌體的活性基團,呈現殺菌作用,高錳酸鉀能有效殺滅各種細菌繁殖體、真菌、結核桿菌;亦能滅活B型肝炎病毒和芽孢,但對芽孢作用需要較長時間。有機物加熱,在酸或鹼性條件中均能加速氧化反應。在不同pH值條件下氧化反應有所區別,在酸性溶液中本身被還原為無色的二價錳化合物;在中性或鹼性溶液中被還原成褐色的二氧化錳和蛋白複合物沉澱。低濃度具有抗菌、收斂、止血、除臭等功效。高濃度則有刺激性與腐蝕性。其抗菌作用比過氧化氫強。臨床上主要用作急性皮炎或急性濕疹(特別是伴繼發感染時),清潔潰瘍或膿瘍,口服嗎啡阿片馬錢子鹼或有機毒物等中毒時洗胃及蛇咬傷急救治療。也用於水果、食具等的消毒。口腔用於白色念珠菌感染、壞死性齦口炎、牙周病的含漱或沖洗等。高錳酸鉀接觸衣物會留下棕色痕跡,可以加草酸在水中揉搓便可除去。誤服高錳酸鉀溶液可出現一系列胃腸道刺激症狀,如口咽部燒灼感、腫脹、噁心、嘔吐、胃部疼痛等,嚴重時發生言語、吞咽和呼吸困難,亦可發生蛋白尿,致死量為10g。溶液宜新鮮配製,時間稍久即還原失效。不宜與還原劑如甘油、碘、糖等研合,以防爆炸。高濃度對皮膚有刺激性。常用0.1%溶液內服,治療牛和羊前胃弛緩、馬及其他動物急性胃腸炎、腹瀉等。幼雛飲用配成0.01%的溶液,0.1%溶液外用可沖洗黏膜及皮膚創傷、潰瘍等。0.05%~0.1%溶液洗胃,用於內服某些有機物的中毒;1%溶液用於毒蛇咬傷的傷口沖洗。全魚池潑灑:每升水4~5mg高錳酸鉀溶液,治療魚水霉病及原蟲、甲殼類等寄生蟲。每升水100mg濃度藥浴30分鐘,治療大馬哈魚卵膜軟化症。常用0.1%~0.12%溶液消毒被病毒和細菌污染的蜂箱。高錳酸鉀與福馬林聯合使用,可用於畜(禽)舍、孵化室等空氣熏蒸消毒。不同濃度的溶液消毒殺菌作用:高錳酸鉀高濃度溶液對組織有刺激性和腐蝕性,4%的溶液可消毒飼槽等用具。利用其氧化性能加速福馬林蒸發,可作空氣消毒,為家庭必備的常用消毒藥。

1、深紫色溶液(約0.3%濃度):具有強烈的氧化性,殺菌能力較強。可用於消毒浴具、痰盂。

2、紫紅色溶液(約0.05%濃度):有止癢、消炎和防感染擴散之用,可用於浸洗足癬

3、玫瑰紅色溶液(約0.01%濃度):消毒蔬果和餐具。消毒器具,可採用1∶1000的高錳酸鉀粉浸泡15分鐘,再用流水沖洗乾淨即可。瓜果蔬菜被細菌污染後,用此濃度的溶液浸泡5分鐘即可殺菌,而不改變果菜的色澤和味道。在醫療上可用該濃度溶液浸洗黏膜部位,如痔瘡等。有防感染、止癢、止痛等效用。

4、淡櫻桃紅溶液(約0.002%濃度):可用來漱口,防止口腔發炎和齲齒,有除臭消炎作用,有助於減輕腋臭散發的不雅氣味。還可作解毒藥,飲此濃度溶液後,用手指壓咽喉部位,使之嘔吐,把未被吸收的藥物或毒物吐出,並使胃中殘留的藥物或毒物被高錳酸鉀氧化而失效。

婦科方面:0.01%的高錳酸鉀水溶液可以用於陰道沖洗;0.02%的水溶液用於坐浴,治療白帶過多;蜜月之中,用0.05%的水溶液清洗外陰,可預防泌尿系統感染。女性痔瘡的發生率較高,用0.1%的水溶液坐盆浸泡,可止癢止痛、防止感染,促進脫出的痔核復位。高錳酸鉀因具有殺菌作用,很多女性用它來清潔會陰部,甚至會用高錳酸鉀洗液來預防性病。實際上,它並不能起到預防性病的作用。

高錳酸鉀不能預防性病有兩個原因。首先,高錳酸鉀溶液對病毒、黴菌和寄生蟲的殺滅作用極微弱,而引起性病的病原體有細菌、病毒、真菌和寄生蟲等多種。而且許多病原體不僅存在於外陰的表面,還潛伏在泌尿生殖道的深部和陰道黏膜皺襞中。所以,僅靠高錳酸鉀清洗外陰不能將這些病原體清除,更不能防治性病。但高錳酸鉀確實能對私處起到清潔作用。低濃度的高錳酸鉀溶液,能夠沖洗皮膚創傷、潰瘍、鵝口瘡、膿腫等。對女性來講,不同濃度的高錳酸鉀溶液用於陰部清洗消毒,實際使用時,放幾粒在一盆水中配製的高錳酸鉀洗液,就能起到清潔陰部的作用。男性也可以使用高錳酸鉀洗劑清潔私處,一般濃度為0.1%。有些陰道炎不能用。女性如果長期使用高錳酸鉀洗液,會將正常寄生於陰道且有利於維持酸性環境的陰道桿菌大量殺滅,造成致病菌繁殖。更不要一發現陰道發炎,就用高錳酸鉀溶液坐浴。細菌性陰道炎和滴蟲性陰道炎可用高錳酸鉀水溶液坐浴作為輔助治療,而黴菌性陰道炎用高錳酸鉀治療,非但不能抑制黴菌繁殖,有時甚至會加重病情。由於高錳酸鉀起效較慢,一定要浸泡5分鐘才能殺死細菌。還應當注意,在配製高錳酸鉀洗液時要用涼開水,熱水會使其分解失效。配製好的溶液通常只能保存兩小時左右,當溶液變成褐紫色時則失去消毒作用。婦女使用高錳酸鉀應當慎重,最好在醫師指導下使用,不要一發現外陰或陰道發炎,就馬上用高錳酸鉀水溶液坐浴,而是應當確診屬於哪種類型的陰道炎。此外,也不要長期使用高錳酸鉀,以免陰道里的菌群紊亂。使用高錳酸鉀還應注意,由於高錳酸鉀放出氧的速度慢,浸泡時間一定要達到5分鐘才能殺死細菌。

用法用量:配製水溶液要用涼開水,熱水會使其分解失效。配製好的水溶液通常只能保存兩小時左右,當溶液變成褐紫色時則失去消毒作用。故最好能隨用隨配。

計算化學數據

1、疏水參數計算參考值(XlogP):無。

2、氫鍵供體數量:0

3、氫鍵受體數量:4

4、可鏇轉化學鍵數量:0

5、互變異構體數量:無

6、拓撲分子極性表面積(TPSA):74.3

7、重原子數量:6

8、表面電荷:0

9、複雜度:118

10、同位素原子數量:0

11、確定原子立構中心數量:0

12、不確定原子立構中心數量:0

13、確定化學鍵立構中心數量:0

14、不確定化學鍵立構中心數量:0

15、共價鍵單元數量:2

危險性

高錳酸鉀為氧化劑,用於有機合成、消毒、氧化等。與乙醚、乙醇、硫酸、硫磺、雙氧水等接觸會發生爆炸;遇甘油立即分解而強烈燃燒。

危險與防控

健康危害

高錳酸鉀有毒,且有一定的腐蝕性。吸入後可引起呼吸道損害。濺落眼睛內,刺激結膜,重者致灼傷。刺激皮膚後呈棕黑色。濃溶液或結晶對皮膚有腐蝕性,對組織有刺激性。口服後,會嚴重腐蝕口腔和消化道。出現口內燒灼感、上腹痛、噁心、嘔吐、口咽腫脹等。口服劑量大者,口腔黏膜黑染呈棕黑色、腫脹糜爛,胃出血,肝腎損害,劇烈腹痛,嘔吐,血便,休克,最後死於循環衰竭,高錳酸鉀純品致死量約為10g。

危險性質:本品助燃,具腐蝕性、刺激性,可致人體灼傷。

急救措施

皮膚接觸:立即脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。(若不嚴重則可用汽油清洗)

眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。

食入:用水漱口,給飲牛奶或蛋清。就醫。

危險特性

強氧化劑。遇濃硫酸、銨鹽能發生爆炸。遇甘油能引起自燃。與有機物、還原劑、易燃物如硫、磷等接觸或混合時有引起燃燒爆炸的危險。

滅火方法:採用水、霧狀水、砂土滅火。

應急處理

隔離泄漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具(全面罩),穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。小量泄漏:用砂土、乾燥石灰或蘇打灰混合。用潔淨的鏟子收集於乾燥、潔淨、有蓋的容器中。大量泄漏:收集回收或運至廢物處理場所處置。

操作注意事項

密閉操作,加強通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸菸、進食和飲水。避免產生粉塵。避免與還原劑、活性金屬粉末接觸。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

安全信息

安全說明

S60:本物質殘餘物和容器必須作為危險廢物處理。

S61:避免排放到環境中。

危險類別碼

R8:遇到易燃物會導致起火。

R22:吞咽有害。

R50/53:對水生生物極毒,可能導致對水生環境的長期不良影響。

常見謠言

謠言1:高錳酸鉀可以氧化一氧化碳

駁斥:針對CO能否使KMnO4溶液褪色存在爭議進行了實驗探究,得出了室溫常壓下CO不能使KMnO4溶液或其酸性溶液褪色的結論,並作了一定的理論解析。

謠言2:高錳酸鉀只有酸性才有氧化性,與有機物反應需要酸化

駁斥:高錳酸鉀鹼性條件下仍然有比較強的氧化性,仍然可以氧化有機物。

例:在鹼性條件下,高錳酸鉀氧化苯胺引起自身顏色的變化,並且體系吸光度的變化值和苯胺的含量成正比。

謠言3:在做過氧化氫溶液制氧氣的實驗中誤將高錳酸鉀當成二氧化錳跟其混合,反應速率和生成氧氣的量和沒有加高錳酸鉀時一樣

駁斥:高錳酸鉀可以直接與過氧化氫反應:(在鹼性或中性環境下),劇烈反應並放出更多氧。

藥典標準

性狀

本品為黑紫色、細長的棱形結晶或顆粒,帶藍色的金屬光澤;無臭;與某些有機物或易氧化物接觸,易發生爆炸。在沸水中易溶,在水中溶解。

鑑別

(1)取0.1%本品的水溶液5ml.加稀硫酸酸化,滴加過氧化氫溶液,紫紅色即消褪。
(2)上述褪色後的溶液顯鉀鹽的鑑別反應。

檢查

氯化物
取本品2.0g,加熱水60ml溶解後,置水浴上加熱,在不斷攪拌下滴加乙醇適量(約8ml),使溶液完全褪色後,移入100ml量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻,濾過;取續濾液25ml,依法檢查,與標準氯化鈉溶液5.0ml製成的對照液比較,不得更濃(0.010%)。

硫酸鹽

取上述氯化物項下剩餘的濾液25ml,依法檢查,與標準硫酸鉀溶液2.0ml製成的對照液比較,不得更濃(0.040%)。
水中不溶物取本品1.0g,加水100ml溶解後,加熱至沸,放冷,用經105℃乾燥至恆重的垂熔玻璃坩堝濾過,濾渣用水洗滌至無色,在105℃乾燥至恆重,遺留殘渣不得過5mg(0.5%)。

含量測定

取本品約0.8g,精密稱定,置250ml量瓶中,加新蒸餾的水溶解並稀釋至刻度,搖勻,作為供試品溶液。取供試品溶液置50ml滴定管中,調節液面至刻度起點,另精密量取草酸滴定液(0.05mol/L)25ml,加硫酸溶液(1→2)5ml與水50ml置錐形瓶中。由滴定管中迅速加入供試品溶液約23ml,加熱至65℃,繼續滴定至溶液顯粉紅色,並保持30秒鐘不褪色。每1ml草酸滴定液(0.05mol/L)相當於3.161mg的KMnO4。

化合物相關藥品說明

藥品名稱:

【通用名稱】高錳酸鉀外用片
【英文名稱】PotassiumPermanganateTabletsforExternalUse
【漢語拼音】GaoMengSuanJiaWaiYongPian

成份

本品每片含高錳酸鉀0.1g、輔料為硼酸、羥丙基纖維素。

所屬類別

化藥及生物製品>>外科用藥及消毒防腐藥

性狀

本品為黑紫色片。

作用類別

本品為皮膚科用藥類非處方藥藥品。

適應症

用於急性皮炎或急性濕疹,特別是伴繼發感染的濕敷,清洗小面積潰瘍。

規格

0.1g

用法用量

用於急性皮炎和急性濕疹時,臨用前配製成1:4000溶液(取1片加水400毫升),用消毒藥棉或紗布潤濕後敷於患處,滲出液多時,可直接將患處浸入溶液中藥浴。用於清洗小面積潰瘍時,臨用前配製成1:1000溶液(取1片加水100毫升),用消毒藥棉或棉簽蘸取後清洗。

不良反應

高濃度反覆多次使用可引起腐蝕性灼傷。

禁忌

口服

注意事項

本品僅供外用,切忌口服。
本品水溶液易變質,故應臨用前用溫水配製,並立即使用。
配製時不可用手直接接觸本品,以免被腐蝕或染色,切勿將本品誤入眼中。
應嚴格按用法與用量使用,如濃度過高可損傷皮膚和黏膜。
長期使用,易使皮膚著色,停用後可逐漸消失。
用藥部位如有灼燒感、紅腫等情況,應停止用藥,並將局部藥物洗淨,必要時向醫師諮詢。
對本品過敏者禁用,過敏體質者慎用。
本品性狀發生改變時禁止使用。
請將本品放在兒童不能接觸的地方。
兒童必須在成人監護下使用。
如正在使用其他藥品,使用本品前請諮詢醫師或藥師。

藥物相互作用

1.不可與碘化物、有機物接觸或並用。尤其是晶體,否則易發生爆炸

2.如與其他藥物同時使用可能會發生藥物相互作用,詳情請諮詢醫師或藥

藥理作用

高錳酸鉀為氧化劑,在水中分解,可形成二氧化錳等放出氧。氧作用於菌體蛋白,破壞其結構,從而使之死亡。高錳酸鉀殺菌所需濃度較低,0.01%-0.1%作用10-30分鐘可殺滅細菌繁殖體、病毒和破壞肉毒桿菌毒素。對B型肝炎病毒的滅活作用尚未見報導;對細菌芽胞的殺滅,雖有報告,但所需濃度2%-5%)高,作用時間長(24小時),實用意義有限。

專家點評

注意配製濃度,濃度過高會灼傷皮膚。水果食具消毒後需淨水沖洗。

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