Kalium manganat (10294-64-1) Physikalische und chemische Eigenschaften
Kalium manganat
Ein anorganisches Oxidationssalz, das als dunkelgrüner kristalliner Feststoff geliefert wird und industriell als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Kaliumpermanganat sowie für kontrollierte Oxidationsschritte verwendet wird.
| CAS-Nummer | 10294-64-1 |
| Familie | Manganate (anorganische Salze) |
| Typische Form | Dunkelgrüner kristalliner Feststoff |
| Gängige Qualitäten | EP |
Kalium manganat ist ein anorganisches ionisches Salz, das aus Kalium-Kationen und dem vierwertigen Manganat-Anion besteht; seine stöchiometrische Formel lautet \(\ce{K2MnO4}\). Strukturell enthält es ein zentrales Manganatom im formalen Oxidationszustand +6, das an vier Oxidliganden koordiniert ist, wodurch das Tetraoxomanganat(6−)-Gerüst gebildet wird, das oft als \(\ce{MnO4^2-}\)-Anion zusammen mit zwei \(\ce{K+}\)-Gegenionen dargestellt wird. Der Feststoff liegt typischerweise als dunkelgrüner Kristall oder Pulver vor, was mit weitreichenden ionischen Gittern und starker Mn–O-Mehrfachbindungscharakteristik in der anionischen Einheit übereinstimmt.
Elektronisch ist das Manganat-Anion relativ oxidierend und unterstützt Redoxumwandlungen mit anderen Mangan-Oxyanionen-Formen; es ist in stark alkalischem Medium stabilisiert und neigt bei sauren oder oxidierenden Bedingungen zur Disproportionierung oder weiteren Oxidation. Als anorganisches Salz ist es intrinsisch polar und ionisch und weist daher gute Löslichkeit in polaren protischen Lösungsmitteln auf; das Lösungsverhalten wird jedoch eher von Redox- und hydrolytischer Reaktivität als von einfachen Lösungsthermodynamiken bestimmt. Die industrielle Bedeutung besteht hauptsächlich als Zwischenoxidationsmittel bei der Herstellung von Manganreagenzien höherer Oxidationsstufen sowie als technisches Oxidationsmittel in chemischen Prozessen.
Übliche kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff sind: EP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell gesicherten Werte vor.
Schmelz- oder Zersetzungspunkt
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell gesicherten Werte vor.
Wasserlöslichkeit
Im aktuellen Datenkontext liegt kein numerischer experimentell ermittelter Löslichkeitswert vor. Qualitativ handelt es sich um eine ionische Verbindung, die sich in polaren Lösungsmitteln lösen würde; die praktische Handhabung in wässriger Lösung ist jedoch kompliziert, da das Manganat-Anion in Wasser chemisch reaktiv ist. Manganatlösungen sind unter stark alkalischen Bedingungen stabil, unterliegen jedoch Hydrolyse- und Redoxumwandlungen (einschließlich Disproportionierung zu anderen Mangan-Oxyanionen und/oder Bildung von Manganoxiden), wenn der pH-Wert abgesenkt wird oder wenn die Lösung mit reduzierenden oder protonendonierenden Medien in Kontakt kommt. Für die Prozessgestaltung sollten Lösungsprotokolle sowohl die gewünschte Konzentration als auch das pH-/Stabilitätsfenster für die \(\ce{MnO4^2-}\)-Spezies berücksichtigen.
Lösungs-pH (qualitatives Verhalten)
Im aktuellen Datenkontext liegt kein einzelner numerischer Lösungs-pH-Wert vor. Qualitativ sind wässrige Lösungen von \(\ce{K2MnO4}\) charakteristisch alkalisch, da das Manganat-Anion gegenüber seinen konjugierten Säuren als Base wirkt (Mangansäure-Spezies wie \(\ce{H2MnO4}\) sind in der Nomenklatur referenziert). Das Anion ist in stark alkalischer Lösung am stabilsten; eine Ansäuerung verschiebt die Gleichgewichte zugunsten von Disproportionierung und Bildung von Mangan-Spezies mit niedrigerer oder höherer Oxidationsstufe (z. B. Umwandlung zu permanganatähnlichen oder Manganoxiden), einhergehend mit Farb- und Oxidationskraftänderungen.
Chemische Eigenschaften
Säure-Base-Verhalten
Das Manganat-Anion \(\ce{MnO4^2-}\) verhält sich als Base gegenüber protonierten Manganoxy-Säuren (synonyme Nomenklatur umfasst Mangansäure, \(\ce{H2MnO4}\), in der Salzbeschreibung). In stark alkalischem Medium bleibt das Anion die vorherrschende Spezies; bei Ansäuerung treten Protonierung und Redoxreaktionen auf, die die Verteilung der Mangan-Oxidationsstufen verändern. Diese Prozesse sind pH-abhängig und können unter stark sauren Bedingungen schnell ablaufen, was zur Umwandlung in verschiedene Mangan-Oxyanionen und ausgefällte Oxide unter Prozess- oder Entsorgungsbedingungen führt. Die Kontrolle des pH-Werts ist daher entscheidend, um die gewünschte chemische Form in Lösung aufrechtzuerhalten.
Reaktivität und Stabilität
Kalium manganat ist ein Oxidationsmittel und kann bei Kontakt mit organischem oder brennbarem Material die Verbrennung verstärken oder initiieren. Es reagiert chemisch mit Reduktionsmitteln und organischen Substraten; Kontakt mit solchen Stoffen kann zu heftigen Oxidationsreaktionen führen. Die Substanz wird unter bestimmten Bedingungen als wasserzersetzlich beschrieben und ist in alkalischem Milieu stabiler. Gefahrenklassifikationen nach GHS-Stil für den Stoff weisen auf oxidierende Feststoffe (Oxidationsmittel), Haut- und Augenreizungen sowie mögliche Atemwegsreizungen hin. Relevante Gefahrenhinweise sind: H272 (Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel), H315 (Verursacht Hautreizungen), H319 (Verursacht schwere Augenreizungen) und H335 (Kann die Atemwege reizen). Thermische oder säurebedingte Zersetzung kann Manganoxide und andere manganhaltige Rückstände bilden; die Prozessgestaltung sollte Kontakt mit Säuren und organischen Reduktionsmitteln minimieren und gegebenenfalls Inertisierungs- und Trennmaßnahmen vorsehen.
Molekulare und ionische Parameter
Formel und Molekulargewicht
- Molekulare Formel: \(\ce{K2MnO4}\)
- Molekulargewicht: 197.132
- Exakte Masse: 196.845114
- Monoisotopische Masse: 196.845114
Bestandteile Ionen
- Kation: \(\ce{K+}\)
- Anion: \(\ce{MnO4^2-}\)
Weitere berechnete Deskriptoren aus der Strukturanalyse: topologische polare Oberfläche 80.3, Anzahl der Wasserstoffbrücken-Donoren 0, Anzahl der Wasserstoffbrücken-Akzeptoren 4, Anzahl rotierbarer Bindungen 0, Anzahl schwerer Atome 7 und formale Ladung 0 (gesamt neutrales Salz). Die Komplexität wird mit 62 angegeben.
Molekulare Identifikatoren: SMILES "[O-][Mn](=O)(=O)[O-].[K+].[K+]", InChI InChI=1S/2K.Mn.4O/q2*+1;;;;2*-1, und InChIKey XKYFHUXZPRFUTH-UHFFFAOYSA-N.
Identifikatoren und Synonyme
Registrierungsnummern und Codes
- CAS-Nummer: 10294-64-1
- EG-Nummer: 233-665-2
- UNII: 5PI213D3US
- DSSTox Substance ID: DTXSID10893107
- InChIKey:
XKYFHUXZPRFUTH-UHFFFAOYSA-N - InChI:
InChI=1S/2K.Mn.4O/q2*+1;;;;2*-1 - SMILES:
[O-][Mn](=O)(=O)[O-].[K+].[K+]
Synonyme und gebräuchliche Namen
Gemeldete Synonyme und gebräuchliche Namen umfassen (Auswahl aufgezeichneter Bezeichnungen): Kalium manganat; Kalium manganat(VI); Dipotassium manganat; Mangansäure (H2MnO4), Dipotassiensalz; Mangansäure (H2MnO4), Kaliumsalz (1:2); Dipotassium; Dioxido(dioxo)mangan; Kalium manganige Säure.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Funktionelle Rollen und Anwendungsbereiche
Kaliummanganat wird als Oxidationsmittel in der chemischen Herstellung eingesetzt und industriell als Zwischenprodukt bei der Produktion von Mangan-Reagenzien mit höherem Oxidationszustand verwendet. Die verarbeitenden Industriezweige umfassen die Herstellung anorganischer Basischemikalien. Es wird in Herstellungsprozessen eingesetzt, in denen eine kontrollierte Oxidation und die anschließende Umwandlung zu Permanganat oder Manganoxiden erforderlich sind.
Handelsqualitäten: EP.
Typische Anwendungsbeispiele
- Zwischenprodukt in der industriellen Synthese von Kaliumpermanganat.
- Technisches Oxidationsmittel in chemischen Prozessen, bei denen ein starkes anorganisches Oxidationsmittel geeignet ist.
Berichtete aggregierte Produktionsmengen in den USA (jährlich, Pfund): 2019: 25.245.141 lb; 2018: 25.256.707 lb; 2017: 25.045.431 lb; 2016: 24.682.672 lb. Diese Angaben spiegeln die großtechnische industrielle Nutzung wider und sind relevant für Bewertungen der Lieferkette und Beschaffung.
Wenn eine prägnante Anwendungsübersicht über die oben genannten funktionellen Rollen hinaus erforderlich ist, sollte die Auswahl dieses Stoffes für einen bestimmten Prozess auf seiner Oxidationsstärke, pH-abhängigen Stabilität sowie der Kompatibilität mit Prozessmaterialien und Auflagen zur Abfallbehandlung basieren.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Gesundheits- und Umweltgefährdungen
Kaliummanganat ist ein Oxidationsmittel und ein Reizstoff. Gemeldete Gefahrenklassen umfassen Oxidierende Feststoffe, Hautreizung, Augenreizung sowie Spezifische Zielorgan-Toxizität (einmalige Exposition), was mit einem Potenzial zur Reizung der Atemwege übereinstimmt. Gesundheitswirkungen von Manganeinwirkung beinhalten neurotoxische Effekte bei ausreichender Dosis und Expositionsdauer; Manganverbindungen können systemische Toxine sein, die das zentrale Nervensystem und andere Organe beeinträchtigen. Toxikologische Beobachtungen zeigen, dass Mangan chronische neurologische Funktionsstörungen (Manganismus) verursachen kann; potenzielle reproduktionstoxische Wirkungen werden in den Klassifizierungsübersichten erwähnt. Relevante Expositionswege sind Inhalation und Verschlucken; Haut- und Augenkontakt können Reizungen verursachen.
Berichtete Arbeitsplatzgrenzwerte umfassen maximal zulässige Konzentrationen und Schwellenwerte, angegeben als Mangan: Maximal zulässige Konzentration \(0,2\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) als Mn (einatembare Fraktion) und \(0,02\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) als Mn (alveolengängige Fraktion) (Berichte der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)); gemeldete Schwellenwerte umfassen \(0,02\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) als Mn (alveolengängige Fraktion) und \(0,1\ \mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) als Mn (einatembare Fraktion). Diese Werte werden unverändert wiedergegeben und sollten mit den jeweils geltenden lokalen Arbeitsplatzgrenzwerten und Hygienebestimmungen abgeglichen werden.
Erste-Hilfe-Maßnahmen (Zusammenfassung): Bei Augenkontakt mehrere Minuten mit Wasser spülen; bei Hautkontakt mit Wasser abspülen und mit Seife waschen; bei Einatmen an frische Luft bringen und unterstützende Maßnahmen ergreifen; bei Verschlucken kein Erbrechen herbeiführen – ärztliche Hilfe aufsuchen. Im Brandfall auf die oxidierenden Eigenschaften achten und von brennbaren Materialien isolieren.
Umweltbezogene Aspekte erfordern die Vermeidung der Freisetzung in Gewässer; Manganoxyanionen und Partikel können ökotoxische Wirkungen verursachen und bedürfen einer entsprechenden Abfallentsorgung.
Lagerung und Handhabung
In einem kühlen, trockenen, gut belüfteten Bereich lagern, fern von organischen Stoffen, Reduktionsmitteln und brennbaren Materialien. Da Kaliummanganat ein Oxidationsmittel ist, sollte die Lagerung getrennt von leicht brennbaren und oxidierbaren Substanzen erfolgen und mit geeigneter Sekundärumhüllung abgesichert sein. Zur Verarbeitung korrosionsbeständige Werkzeuge und Behälter verwenden, die mit alkalischen, oxidierenden Materialien kompatibel sind. Im Umgang und Prozess sind technische Maßnahmen zur Minimierung von Staub- und Aerosolbildung einzusetzen; eine lokale Absaugung sollte dort installiert werden, wo Pulver oder Aerosole entstehen können.
Persönliche Schutzausrüstung umfasst chemikalienbeständige Handschuhe, Augen-/ Gesichtsschutz und geeignete Atemschutzmaßnahmen, wenn eine vollständige Kontrolle der luftgetragenen Exposition nicht möglich ist. Aufnahme durch Verschlucken und längeren Hautkontakt vermeiden. Beim Umgang mit Verschüttungen Inkompatibilitäten beachten; Material zur Entsorgung gemäß lokalen Vorschriften auffangen und eine Freisetzung in die Umwelt minimieren.
Für detaillierte Angaben zu Gefahren, Transport und gesetzlichen Bestimmungen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie lokale gesetzliche Vorgaben konsultieren.
