علت ناپایداری پتاسیم پرمنگنات در آب

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
*Setare*

نام: Setare fatahi

عضویت : جمعه ۱۳۹۹/۹/۲۱ - ۱۱:۰۹


پست: 2



جنسیت:

علت ناپایداری پتاسیم پرمنگنات در آب

پست توسط *Setare* »

سلام عرض ادب
علت ناپایداری پتاسیم پرمنگنات در آب چیست ؟

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 623

سپاس: 391

جنسیت:

تماس:

علت ناپایداری پتاسیم پرمنگنات در آب

پست توسط rohamjpl »

پتاسیم پرمنگنات یک ترکیب معدنی با فرمول شیمیایی KMnO۴ است. نمک آن از یونهای K+ و MnO۴- تشکیل شده‌است. . پرمنگنات یک مادهٔ اکسندهٔ بسیار قوی است. در آب محلول است و محلولی به رنگ ارغوانی تولید می‌کند که از تبخیر آن بلورهای منشوری و درخشان به رنگ ارغوانی بسیار تیره (مایل به سیاه) بر جای می‌ماند. در این ترکیب منگنز با عدد اکسایش ۷+ حضور دارد.
دلیل استفاده از پرمنگنات پتاسیم برای نوشیدن آب ساده است ، این یک ماده اکسیدکننده است که آهن محلول ، منگنز و سولفید هیدروژن را به ذرات جامدی که از آب فیلتر می شوند اکسید می کند. سپس ذرات با یک فیلتر چندرسانه ای فیلتر می شوند در پرمنگنات ، یونها متقارن هستند
یک بار منفی اضافی برای پرمنگنات وجود دارد که به طور مساوی توزیع می شود و کمبود کلی الکترون را کاهش می دهد.
در یک کریستال جامد از پرمنگنات پتاسیم ، یونهای منفی پرمنگنات توسط یونهای پتاسیم مثبت احاطه شده اند
اکسیژن ها معادل نیستند - اکسیژن مرکزی دارای تراکم الکترونی متفاوت از اکسیژن های خارجی است.
بار منفی اضافی روی پرمنگنات وجود ندارد - در عوض ، همه الکترونها به پیوندها قفل می شوند.
در یک کریستال جامد اکسید منگنز (VII) ، مولکول ها فقط باید یکدیگر را ببینند - با توزیع نامتقارن الکترون ها کامل می شوند.
اکسیژن مرکزی در این مولکول به طور خارق العاده ای کمبود الکترون دارد و از هرجایی که الکترون پیدا کند (از جمله اتم های اکسیژن موجود در مولکول های اطراف) با الکترون پیوند می خورد.
نتیجه خالص: Mn2O7 خود به خود بالای 55 درجه منفجر می شود. پتاسیم پرمنگنات بسیار پایدارتر است.
به طور کلی ، دستگاهی پرمنگنات پتاسیم را به آب بین پمپ و مخزن نگهدارنده تزریق می کند.
پس از اکسیداسیون پرمنگنات ، می توان ضد عفونی کننده کلر ، کربن فعال دانه ای (GAC) یا فیلتراسیون غشایی را ایجاد کرد.
. پرمنگنات پتاسیم همیشه قبل از فیلتراسیون اضافه می شود.$\ce{MnO_4^- +8H^+ +5e^-\to Mn^{2+} +4H2O} $
, و $ \begin{align}\text{Red: }\ce{\overset{+VII}{Mn}O4-}/\ce{\overset{+IV}{Mn}O2}&&\text{Ox: }\ce{H2\overset{-II}{O}}/\ce{\overset{\pm0}{O2}}\end{align}$
آنچه شما می خواهید انجام دهید این است که پرمنگنات را به چیزی کاهش دهید (که قبلاً تأیید کردم دی اکسید منگنز است) در حالی که چیزی را در آب به چیزی اکسید می کنید. با نگاهی به حالت اکسیداسیون هیدروژن و اکسیژن در آب ، تنها عنصری که می تواند اکسید شود اکسیژن است ، زیرا هیدروژن در بالاترین حالت ممکن اکسیداسیون است+ من. اکسیداسیون اکسیژن آب منجر به چند احتمال می شود که گاز اکسیژن به احتمال زیاد به نظر می رسد. بنابراین ، ما جفت های اکسیداسیون اکسیداسیون داری
برای تعیین اینکه آیا واکنش اکسایش اکسیداسیون در محلول آبی امکان پذیر است یا خیر ، راحت تر می توان با دو واکنش نیمه که قبلاً داشته ایم ، رفت. از نظر ترمودینامیکی ، آنها باید با همان فرآیند با آنتالپی واکنش مشابه مطابقت داشته باشند. معادله نرنست همراه با بازرسی از پتانسیل سلول به ما اجازه می دهد تا بررسی کنیم که آیا یک فرآیند خود به خود خواهد بود یا نه فقط با بررسی پتانسیل های استاندارد.$ \begin{align}E^0_\text{cell} &= E^0_\text{Red} - E^0_\text{Ox}\\
&= \pu{+1.70V} - (\pu{+1.23V})\\
&= \pu{+0.47V}\\
E^0_\text{cell} &> 0 \\&\Longrightarrow \text{spontaneous process}\end{align}$
بنابراین ، ترمودینامیک در حال حاضر تجزیه پرمنگنات را در محلول آبی پیش بینی می کند که در شرایط استاندارد خود به خود باشد. همانطور که گفته شد ، معادله نرنست به ما امکان می دهد که با توجه به شرایط عمومی آزمایشگاه ، خود به خود نیز تخمین زده شود. من فرض می کنم$ \mathrm{pH} = 7$و $p(\ce{O2}) = \pu{0.2bar} $ بدست میاوریم $ \begin{align}E &= E^0 - \frac{0.059}{z} \lg \frac{Red}{Ox}\\[0.5em]
E &= \pu{+0.47V} - \frac{\pu{0.059V}}{12}\lg\frac{p(\ce{O2})^3}{[\ce{MnO4-}]^4[\ce{H+}]^4}\\[0.5em]
E &= \pu{+0.47V} - \frac{\pu{0.059V}\times28\times2.1\times(-4)}{12}\lg {[\ce{MnO4-}]}\\[0.3em]
E &= \pu{+0.47V} + \pu{1.16V}\times\lg {[\ce{MnO4-}]}\end{align}$ما می توانیم حداقل غلظت فرآیند خود به خود را محاسبه کنیم:$\begin{align}\pu{0V} &= \pu{+0.47V} + \pu{1.16V}\times\lg {[\ce{MnO4-}]}\\
\pu{-0.47V} &= \pu{1.16V}\times\lg [\ce{MnO4-}]\\
-0.405 &= \lg [\ce{MnO4-}]\\
10^{-0.405} &= [\ce{MnO4-}]\\
0.393 &= [\ce{MnO4-}]\end{align} $بنابراین ، در هر غلظت بالاتر از 0.393 M پرمنگنات باید به طور رسمی اکسید کننده آب یا تجزیه شود.معادله نرنست
اینکه آیا این دقیقاً در این غلظت اتفاق می افتد یا نه به عوامل جنبشی بستگی دارد ، یعنی آیا در این شرایط می توان در واقع اکسیژن تولید کرد ، اما از نظر ترمودینامیکی درست هست
معادله نرنست $E^{o}=E_{\text {reduction}}^{o}-E_{\text {oxidation}}^{o} $رابطه بین انرژی آزاد گیبس (ΔG)
و اختلاف پتانسیل نیز از طریق زیر مشخص می‌شود$ \Delta{G} = -nFE$که n: تعداد الکترون‌های انتقالی در واکنش F : ثابت فارادی و برابر با 96500C/molE: اختلاف پتانسیلe پس $\Delta G^{o}=-n F E^{o} $ نتیجه، زمانی که $E ^ \circ$، مثبت باشد، واکنش به صورت خودبه‌خودی انجام خواهد شد. بر اساس ترمودینامیک، انرژی گیبس تحت شرایط غیر استاندارد تغییر می‌کند و آن را می‌توان توسط رابطه زیر حساب کرد:$ \Delta G=\Delta G^{o}+R T \ln Q$ با جایگذاری دارم$ -n F E=-n F E^{o}+R T \ln Q$ با تفسیم عبارت به-nf و تبدیل لگاریتم $E=E^{o}-\frac{2.303 R T}{n F} \log _{10} Q $
تصویر

ارسال پست