過マンガン酸カリウム（10294-64-1）物理的および化学的性質
過マンガン酸カリウム
無機酸化塩で、濃い緑色の結晶性固体として供給される。工業的には過マンガン酸カリウム製造の中間体および制御された酸化工程に使用される。
| CAS番号 | 10294-64-1 |
| 物質群 | マンガン酸塩（無機塩類） |
| 典型的な形態 | 濃緑色の結晶性固体 |
| 一般的なグレード | EP |
過マンガン酸カリウムはカリウムカチオンと4価のマンガン酸アニオンからなる無機イオン性塩で、化学量論式は\(\ce{K2MnO4}\)である。構造的には中心のマンガン原子は+6の酸化状態にあり、4つのオキシド配位子と配位している。このため四酸化マンガン酸(6−)骨格、すなわち\(\ce{MnO4^2-}\)アニオンとして表され、2つの\(\ce{K+}\)カウンターイオンと対になっている。固体は通常、イオン結晶格子が広がった濃緑色の結晶または粉末形態で、アニオンユニット内の強いMn–O多重結合性を反映している。
電子的にはマンガン酸アニオンは比較的酸化性が強く、他のマンガン酸素アニオン状態との酸化還元可逆性を示す。強塩基性媒体で安定し、酸性または酸化条件下では不均化やさらなる酸化を受けやすい。無機塩として本質的に極性およびイオン性を持ち、極性プロトン性溶媒に良好に溶解するが、溶液挙動は単純な溶解熱力学よりも酸化還元および加水分解反応性に支配される。工業的には高酸化状態マンガン試薬の製造における中間酸化剤および化学プロセスでの技術酸化剤として主に使用される。
この物質の一般的な市販グレードにはEPが報告されている。
基本物理的性質
密度
現時点のデータでは、実験的に確立された値は存在しない。
融点または分解点
現時点のデータでは、実験的に確立された値は存在しない。
水への溶解度
現時点のデータでは実験的な数値溶解度は不明である。定性的にはイオン性の化合物であり、極性溶媒に溶解すると予想される。実際の水溶液取扱いはマンガン酸アニオンが水中で化学反応性を示すため複雑である。マンガン酸溶液は強塩基性条件下で安定だが、pHが低下したり還元剤やプロトン供与体と接触した場合には加水分解および酸化還元変換（他のマンガン酸素アニオンへの不均化やマンガン酸化物の生成を含む）を起こす。プロセス設計では望ましい濃度と\(\ce{MnO4^2-}\)種のpHおよび安定域を考慮した溶解条件が必要である。
溶液pH（定性的挙動）
現時点のデータでは単一の数値的溶液pHは示されていない。定性的には\(\ce{K2MnO4}\)水溶液は塩基性を示す。これはマンガン酸アニオンが共役酸（マンガン酸（manganic acid）種\(\ce{H2MnO4}\)など）に対して塩基として作用するためである。アニオンは強塩基性溶液で最も安定し、酸性化により不均化と低〜高酸化状態マンガン種（例：過マンガン酸イオンやマンガン酸化物様生成物）への変換が進み、これに伴い色調や酸化力が変化する。
化学的性質
酸塩基挙動
マンガン酸アニオン\(\ce{MnO4^2-}\)はプロトン化されたマンガン酸素酸（同義語にマンガン酸、\(\ce{H2MnO4}\)が含まれる）に対して塩基として振る舞う。強塩基性媒体ではこのアニオンが主体種であるが、酸性化によりプロトン化や酸化還元反応が起こり、マンガンの酸化状態分布を変化させる。これらの反応はpH依存であり、強酸性条件下で急速に進み、異なるマンガン酸素アニオンや不溶性酸化物への変換が促進される。したがって、溶液中の望ましい化学形態を維持するにはpH制御が重要である。
反応性および安定性
過マンガン酸カリウムは酸化剤であり、有機物またはその他の可燃性物質と接触すると燃焼を促進または引火させることがある。還元剤や有機基質に対して化学的に反応性が高く、接触時には激しい酸化反応を起こす可能性がある。条件によっては水により分解されうるが、アルカリ性環境下で安定性が高い。GHSに基づく危険分類では、酸化性固体（酸化剤）、皮膚・眼刺激性、呼吸器刺激性の可能性が示されている。該当する危険文言にはH272（火災を助長するおそれあり；酸化剤）、H315（皮膚刺激）、H319（重度の眼刺激）、H335（呼吸器刺激の恐れ）が含まれる。熱分解や酸による分解でマンガン酸化物などのマンガン含有残渣が生じるため、工程設計では酸および有機還元物質との接触を最小限にし、不活性化や分離措置を講じることが推奨される。
分子およびイオン関連パラメータ
分子式および分子量
- 分子式：\(\ce{K2MnO4}\)
- 分子量：197.132
- 正確質量：196.845114
- 単一同位体質量：196.845114
構成イオン
- カチオン：\(\ce{K+}\)
- アニオン：\(\ce{MnO4^2-}\)
構造解析からの追加計算記述子：トポロジカル極性表面積80.3、 水素結合供与体数0、 水素結合受容体数4、 回転結合数0、 重原子数7、 形式電荷0（全体として中性塩）。複雑度は62と報告されている。
分子識別子：SMILES "[O-][Mn](=O)(=O)[O-].[K+].[K+]"、InChI InChI=1S/2K.Mn.4O/q2*+1;;;;2*-1、InChIKey XKYFHUXZPRFUTH-UHFFFAOYSA-N。
識別番号および別名
登録番号およびコード
- CAS番号：10294-64-1
- EC番号：233-665-2
- UNII：5PI213D3US
- DSSTox物質ID：DTXSID10893107
- InChIKey：
XKYFHUXZPRFUTH-UHFFFAOYSA-N - InChI：
InChI=1S/2K.Mn.4O/q2*+1;;;;2*-1 - SMILES：
[O-][Mn](=O)(=O)[O-].[K+].[K+]
別名および一般名
報告されている別名や一般名（記録された名称の一部選択）：過マンガン酸カリウム、過マンガン酸カリウム（VI）、二カリウムマンガン酸塩、マンガン酸（H2MnO4）二カリウム塩、マンガン酸（H2MnO4）カリウム塩（1:2）、二カリウム、ジオキソ(ジオキソ)マンガン、過マンガン酸カリウム酸。
工業および商業用途
機能的役割および使用分野
マンガン酸カリウムは化学製造における酸化剤として使用され、高酸化状態のマンガン試薬の製造における中間体として工業的に利用されています。産業の処理分野には基本無機化学品の製造が含まれます。制御された酸化およびその後の過マンガン酸塩や酸化マンガンへの変換が求められる製造環境で用いられます。
商業グレード：EP。
代表的な適用例
- 工業的な過マンガン酸カリウム合成における中間体。
- 強力な無機酸化剤が適切とされる化学プロセスにおける技術的酸化剤。
報告された米国における年間総生産量（ポンド単位）：2019年：25,245,141ポンド；2018年：25,256,707ポンド；2017年：25,045,431ポンド；2016年：24,682,672ポンド。これらの数値は大規模工業利用を反映しており、サプライチェーンや調達の評価に関連しています。
上記の機能的役割を超えた簡潔な適用概要が求められる場合、本物質を特定のプロセスに選択する際は、その酸化力、pH依存の安定性、およびプロセス材料や廃棄物処理制約との適合性に基づくべきです。
安全性および取扱い概要
健康および環境への危険性
マンガン酸カリウムは酸化剤かつ刺激物です。報告されている危険クラスには酸化性固体、皮膚刺激、眼刺激、および呼吸器刺激の可能性を含む特定標的臓器毒性（単回暴露）が含まれます。マンガン曝露に関連する健康影響には、十分な用量および期間での神経毒性の結果が含まれます。マンガン種は中枢神経系およびその他の臓器に影響を及ぼす全身毒性物質となり得ます。毒性学的観察では、慢性曝露による神経機能障害（マンガニズム）を引き起こすことが報告されており、分類要約では生殖毒性の可能性も言及されています。懸念される暴露経路は吸入および摂取であり、皮膚および眼への接触は刺激を引き起こします。
入手可能な文脈で報告された職業的暴露指針値には、マンガンとしての最大許容濃度および閾値制限値が含まれます。最大許容濃度はマンガンとして吸入可能粉塵分画で0.2 mg/m³、呼吸可能粉塵分画で0.02 mg/m³（ドイツ研究財団（DFG）報告）です。報告された閾値制限値は、マンガンとして呼吸可能粉塵分画で0.02 mg/m³、吸入可能粉塵分画で0.1 mg/m³です。これらの値は報告されている指標として示されており、適用される地域の職業性暴露限度や衛生要件と整合すべきです。
応急処置（概要）：曝露した場合は数分間水で目を洗浄すること。皮膚接触時は水で洗い流し石鹸で洗浄すること。吸入した場合は新鮮な空気の場所に移動し支持療法を行うこと。誤飲の場合は嘔吐を誘発せず、医療機関を受診してください。火災時の緊急対応は、酸化剤の特性を認識し、可燃物から隔離することが必要です。
環境面では、水系への放出を避けてください。マンガンの酸素陰イオン種および粒子状物質は生態毒性を有し、適切な廃棄物管理が求められます。
保管および取扱い上の考慮事項
有機物、還元剤、可燃物から離れた、涼しく乾燥した換気の良い場所に保管してください。マンガン酸カリウムは酸化剤であるため、可燃性および容易に酸化する物質とは区別して保管し、適切な二次容器による封じ込めを行ってください。アルカリ性かつ酸化性物質に適合する耐腐食性の工具および容器を使用してください。処理および取扱い時には、粉塵やエアロゾルの発生を制限する工学的管理措置を実施し、粉末やエアロゾルが発生する可能性のある箇所には局所排気設備を設置してください。
個人防護具は、化学耐性手袋、眼・顔面保護具、および空中暴露が十分に制御できない場合の適切な呼吸用保護具を含めるべきです。摂取や長時間の皮膚接触を避けてください。漏出やこぼれた場合の対応では、非適合物質との混合を避け、物質を回収して地域の規制に従い廃棄し、環境への放出を最小限にしてください。
詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および地域の法規を参照してください。
