高錳酸鉀

高錳酸鉀
IUPAC名 Potassium permanganate
別名	灰錳氧、PP粉
識別
CAS編號	7722-64-7  Y
PubChem	516875
ChemSpider	22810
SMILES	[O-][Mn](=O)(=O)=O.[K+]
UN編號	1490
EINECS	231-760-3
RTECS	SD6475000
KEGG	D02053
性質
化學式	KMnO₄
摩爾質量	158.04 g·mol⁻¹
外觀	紫黑色針狀結晶
密度	2.703 g/cm³
熔點	240℃分解
溶解性（水）	6.51 g/100 ml，20℃ 32.35 g/100 ml，75℃
結構
晶體結構	正交晶系
熱力學
ΔfHm⦵298K	−813.4 kJ·mol−1
S⦵298K	171.7 J·K−1·mol−1
危險性
歐盟危險性符號 氧化性 O 有害 Xn 危害環境N
警示術語	R：R8-R22-R51/53
安全術語	S：S2-S60-S61
MSDS	英文MSDS
NFPA 704	0 2 2 OX
相關物質
其他陰離子	高鍀酸鉀 高錸酸鉀
其他陽離子	高錳酸鈉 高錳酸銨 高錳酸鈣
相關化學品	錳酸鉀 七氧化二錳
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

高錳酸鉀（英語：Potassium permanganate；化學式KMnO₄），在香港俗稱「灰錳氧」。屬強烈氧化劑，紫黑色晶體，可溶於水，遇乙醇即還原。常用作消毒劑、水淨化劑、氧化劑、漂白劑、二氧化碳精製劑等。1659年由約翰·格勞勃發現。在醫療用途方面則主要用作清潔消毒和殺滅真菌。

來源

實驗室對其需求高，高錳酸鉀的製造規模大。一般常見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，再於鹼溶液與氧化劑電解氧化得到高錳酸鉀。

${\ce {2MnO2 + 4OH- +O2->2MnO4^2- + 2H2O}}$

${\ce {2MnO4^2- +Cl2 -> 2MnO4^- + 2Cl-}}$

或者也可以二氧化鉛或鉍酸鈉等強氧化劑氧化Mn²⁺生成。高錳酸鉀的顏色明顯，此反應也用於檢驗Mn²⁺。

化學性質

對熱不穩定

高錳酸鉀加熱分解，生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣：

${\rm {2KMnO_{4}{\xrightarrow {\triangle }}K_{2}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}\uparrow }}$

這是實驗室製取氧氣的方法之一。加熱時如果溫度更高，生成的錳酸鉀則可以繼續分解。

也有文獻指出，高錳酸鉀的分解過程不會產生二氧化錳，而只有K₂MnO₄、K₂Mn₄O₈和KMnO₂：

${\rm {6KMnO_{4}{\xrightarrow {\triangle }}K_{2}MnO_{4}+K_{2}Mn_{4}O_{8}+4O_{2}\uparrow }}$

${\rm {KMnO_{4}{\xrightarrow {\triangle }}KMnO_{2}+O_{2}\uparrow }}$

另有實驗得出不同的分解歷程：

${\rm {8KMnO_{4}\xrightarrow {290^{\circ }C} 2K_{2}MnO_{4}+2K_{2}O\cdot 3MnO_{2}+5O_{2}\uparrow }}$

${\rm {3K_{2}MnO_{4}{\xrightarrow {600\sim 650^{\circ }C}}3K_{3}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}\uparrow }}$

強氧化力

高錳酸鉀有強氧化力，可以在常溫氧化鹽酸，這也是實驗室製取氯氣的方法之一：

${\ce {2KMnO4 + 16HCl -> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 +8H2O}}$

高錳酸鉀也可用亞硫酸鈉還原，得到不穩定的亮藍色的五價錳鹽（MnO₄³⁻），極易再被亞硫酸鈉還原產生更低價的錳化合物。

高錳酸鉀與過氧化氫會劇烈反應，生成氧氣；在酸中則會生成錳鹽：

${\ce {2KMnO4 + 3H2O2 -> 2KOH + 2MnO2 + 2H2O + 3O2}}$

${\ce {2KMnO4 + 5H2O2 + 6H+ -> 2K+ + 2Mn^2+ +8H2O + 5O2}}$

高錳酸鉀氧化Mn²⁺生成MnO₂沉澱。但有焦磷酸存在時，則按下式反應：

${\ce {4Mn^2+ + MnO4- + 8H+ + 15H2P2O7^2- -> 5[Mn(H2P2O7)3]^3- + 4H2O}}$

利用其氧化性的特點，可用有還原力的草酸、維生素C或鹽酸羥胺等溶液去除高錳酸鉀造成的污漬。

另外，高錳酸鉀可以和紅磷、鎂粉、鋁粉、硼氫化鈉等還原劑形成易爆混合物，摩擦或撞擊即可爆炸；不應混合在一起。

其他

高錳酸鉀可以和硫酸鋁反應，產生高錳酸鋁和明礬：

6KMnO₄＋4Al₂(SO₄)₃·18H₂O＋6H₂O　→　2Al(MnO₄)₃＋6KAl(SO₄)₂·12H₂O

高錳酸根的還原產物因pH而異：強鹼中生成墨綠色的錳酸根MnO₄²⁻，在中性和弱鹼中生成棕黑色的MnO₂水合物，而在強酸中則生成極淺粉紅色Mn²⁺。

與濃硫酸反應生成七氧化二錳，易爆。

尿液、二氧化硫等可將其褪色。

安全

高錳酸鉀是強氧化劑，應與可氧化的物質隔開存放。高錳酸鉀與濃硫酸反應生成易爆物七氧化二錳。固體高錳酸鉀與純甘油或一些醇反應會劇烈燃燒。

3C₃H₅(OH)₃＋14KMnO₄　→　14MnO₂＋7K₂CO₃＋2CO₂↑＋12H₂O

高錳酸鉀留下的褐色污漬與亞硫酸氫鈉或草酸反應後會褪色。

常溫可和甘油等有機物反應甚至燃燒（但有時與甘油混合後反應極為緩慢，甚至感受不到溫度升高，原因尚不明確）；在酸中氧化力更強，能氧化負價態的氯、溴、碘、硫等離子及二氧化硫等。與皮膚接觸可腐蝕皮膚產生棕色染色，數日不褪（可以使用維生素C或草酸溶液洗去）；粉末散佈於空氣中有強烈刺激性，可使人連打噴嚏。與活潑金屬粉末混合後可能會強烈燃燒，危險。在中性溶液中還原產物一般為二氧化錳。另外，該物質的溶液在鹼中不穩定，容易生成墨綠色錳酸鉀（K₂MnO₄），加入酸又能生成高錳酸鉀。

用途

顯色劑

在實驗室常作為顯色劑，用於薄層層析顯色。

淨化空氣

一些空氣清淨機會有CPZ濾網，用來吸收有害氣體。

CPZ濾網的成分為高錳酸鉀、沸石、活性炭。

滴定

維生素C水溶液能將高錳酸鉀溶液褪色，維生素C溶液越濃，用量就越少。根據這特性，就能夠用高錳酸鉀測定蔬菜或水果中的維生素含量。

此外，在分析化學中，高錳酸鉀還能用來滴定一些還原劑來測定其含量。

工業生產

在化學工業用於生產維生素C、糖精等。在輕化工業中用作纖維、油脂的漂白和脫色。

消毒殺菌

高錳酸鉀有強氧化力，其溶液用於消毒殺菌。

儲存條件

高錳酸鉀應避光、乾燥保存。

其溶液不穩定，緩慢分解並放出氧氣。在酸或鹼中更不穩定。