[科普中國(guó)]-高錳酸

簡(jiǎn)介

高錳酸，化學(xué)式是HMnO4，是由氫離子與高錳酸根結(jié)合而成的酸，屬于離子。高錳酸在廣義上，還包括有高錳酸根組成的鹽。高錳酸是強(qiáng)氧化劑，與大多數(shù)有機(jī)物接觸即可將其劇烈氧化。因其不穩(wěn)定，故不直接使用而常用其鹽。常用于測(cè)定合金、礦石、鹽類或硅酸鹽中鐵的含量等。

性質(zhì)分子式： HMnO4

和某些堿反應(yīng)：KOH + HMnO4（過量） = KMnO4 +H2O

和某些鹽反應(yīng)：HMnO4 + AgNO3 = AgMnO4↓ + HNO3（高錳酸銀為褐色沉淀）

2HMnO4 + K2CO3 = 2KMnO4 + CO2↑ + H2O

高錳酸和亞硫酸鉀反應(yīng)可生成硫酸錳、硫酸鉀、硫酸等1。

溶解性

高錳酸具有高度的吸濕性，極易溶于水，微溶于全氟十氫化萘、1,1,1-三氟-2,2,2-三氯乙烷，不溶于四氯化碳和三氯甲烷。其他的非惰性有機(jī)溶劑（如醇類、醚類、芳香烴類等）與其接觸則劇烈氧化，以至于發(fā)生燃燒。

制備方法

高錳酸的制備的條件較為苛刻，由于其不穩(wěn)定，需要在低溫下進(jìn)行制備。制備方法如下：

(實(shí)驗(yàn)所使用的)硫酸和重結(jié)晶的高錳酸鋇(這兩種)試劑已經(jīng)經(jīng)過了重量分析法的檢測(cè)(至±0.1%)。在0攝氏度，令120毫升0.3摩爾每升的高錳酸鋇溶液(小心地)加入已經(jīng)精確定量的化學(xué)計(jì)量的0.3摩爾每升的硫酸溶液中，其中要注意保持溶液的溫度始終低于1攝氏度，然后產(chǎn)生的沉淀(即硫酸鋇)通過離心法移除。深紫色的高錳酸溶液隨即被轉(zhuǎn)移到一個(gè)(預(yù)先準(zhǔn)備好的)500毫升圓底燒瓶中，然后將燒瓶迅速置于-75攝氏度的干冰-丙酮浴中旋轉(zhuǎn)，對(duì)溶液進(jìn)行冷卻。然后把這燒瓶連接到一個(gè)由玻璃和特氟龍構(gòu)建的真空系統(tǒng)(真空線)中，同時(shí)把燒瓶沉浸于冰浴中。這個(gè)真空系統(tǒng)先后連接一個(gè)-75攝氏度的干冰-丙酮浴的冷阱和一個(gè)-193攝氏度的液態(tài)氮浴的冷阱，同時(shí)維持10-3托(即torr)(約等于0.13帕斯卡)的絕對(duì)壓強(qiáng)。(隨著該真空系統(tǒng)開始運(yùn)作)冰迅速在-75攝氏度的冷阱產(chǎn)生，這是對(duì)高錳酸溶液的除水過程。

大概10小時(shí)候，紫色開始在-75攝氏度的冷阱產(chǎn)生。(在此時(shí))迅速把(接入)-75攝氏度的冷阱(的線路)轉(zhuǎn)接到一個(gè)(業(yè)已連接在真空系統(tǒng)中的)浸沒在-75攝氏度(干冰-丙酮)浴的U型管上，以承接紫色的(升華)產(chǎn)物。這過程中收集到纖細(xì)的深紫色的針狀晶體。

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了大約30小時(shí)后，(剛才那種)深紫色的揮發(fā)性升華產(chǎn)物已經(jīng)完全移除，燒瓶?jī)?nèi)溫度升高到冰浴的溫度，這說明揮發(fā)性物質(zhì)升華過程的結(jié)束。燒瓶?jī)?nèi)的殘留物和冷阱中產(chǎn)物從(真空系統(tǒng)中)拆除，然后對(duì)其組成進(jìn)行分析，要注意所有的操作必須在1攝氏度之下進(jìn)行。此外要注意所有對(duì)于產(chǎn)品的分析應(yīng)該在手套箱中進(jìn)行，因?yàn)楫a(chǎn)品非常吸濕。

剩余在燒瓶中的矩形晶體被適量冰水所提純。那些溶于水的組分，根據(jù)分析，是純凈的無水高錳酸。分析結(jié)果見下表。

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溶解性可溶于水高錳酸鋰、高錳酸鈉、高錳酸鉀、高錳酸銨、高錳酸鈣、高錳酸鋇、高錳酸鋅、高錳酸鎂、高錳酸汞、高錳酸鎘、高錳酸銣。

微溶于水高錳酸銅、高錳酸鎵、高錳酸銦、高錳酸銀（20℃的溶解度為0.9）、高錳酸錫、高錳酸鉛、八氧化三錳(高錳酸亞錳)

難溶于水高錳酸鋁、高錳酸鐵、高錳酸銻、高錳酸鉍、所有高錳酸的稀土鹽。

不存在的鹽高錳酸亞鐵、高錳酸亞錫[Sn(MnO4)2]、高錳酸亞鉻[Cr(MnO4)2]、高錳酸錳(II)