高锰酸钾


過錳酸鉀 (INN:potassium permanganate) 是一種無機化合物,化學式為KMnO4。它是一種紫黑色的晶體鹽,溶解於水中會電離成K+MnO
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離子,形成濃粉紅色至紫色的溶液。

高锰酸钾
首选IUPAC名
Potassium permanganate
别名 灰锰氧、PP粉
识别
CAS号 7722-64-7  Y
PubChem 516875
ChemSpider 22810
SMILES
 
  • [O-][Mn](=O)(=O)=O.[K+]
UN编号 1490
EINECS 231-760-3
RTECS SD6475000
KEGG D02053
性质
化学式 KMnO₄
摩尔质量 158.04 g·mol⁻¹
外观 紫黑色针状结晶
密度 2.703 g/cm³
熔点 240℃分解
溶解性 6.51 g/100 ml,20℃
32.35 g/100 ml,75℃
结构
晶体结构 正交晶系
热力学
ΔfHm298K −813.4 kJ·mol−1
S298K 171.7 J·K−1·mol−1
危险性
欧盟危险性符号
氧化性 O
有害 Xn
危害环境N
警示术语 R:R8-R22-R51/53
安全术语 S:S2-S60-S61
MSDS 英文MSDS
NFPA 704
0
2
2
OX
相关物质
其他阴离子 高锝酸钾
高铼酸钾
其他阳离子 高锰酸钠
高锰酸铵
高锰酸钙
高锰酸铷
高锰酸铯
高锰酸银
相关化学品 锰酸钾
七氧化二锰
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

過錳酸鉀在化學工業和實驗室中被廣泛用作強氧化劑,傳統上也用於治療皮膚炎 、清潔傷口和一般消毒。它已列入世界衛生組織基本藥物清單中。它還有各種利基用途,例如作為水處理的殺菌劑 ,以及用於鞣革和布料染色。全球高錳酸鉀市場於2020年達到8.3001億美元。預計此市場將在2021年至2026年的預測期間之內, 以10.3%的複合年均成長率增長, 到2026年達到13.5507億美元。

性質

過錳酸鉀是四面體過渡金屬氧代配合物英语transition metal oxo complex高錳酸鹽的鉀鹽,其中四個O2−配位體與一個(VII) 中心相結合 。過錳酸鉀無氣味,帶有輕微的甜味和澀味。它可溶於水、硫酸、醋酸酐和苯甲腈,但在甲醇丙酮中溶解性最好。

顏色

固態過錳酸鉀的紫黑色,以及其溶液呈現濃粉紅色到紫色,是由其高錳酸根陰離子引起。這種顏色來源於強烈的電荷轉移吸收帶,此吸收帶是由電子從含氧配位體軌道激發到錳(VII) 中心的空軌道而引起。晶體形式的顏色範圍可從紫色到黑色或灰色,並具有藍色的金屬光澤。

醫療用途

作用機制

過錳酸鉀以其強氧化的特性而發揮作用。它因有這種機制而能實現消毒 、收斂 ,及降低異味。

臨床使用

過錳酸鉀不再是治療皮膚病的首選藥物,且美國食品藥物管理局(FDA)沒核准任何形式的過錳酸鉀供人類使用。因為它具有劇毒,且對黏膜皮膚具腐蝕性,絕對不該將其以口服方式攝入。

根據美國藥典,過錳酸鉀對細菌和真菌的局部療效有限。需要1:5,000或更高的濃度才能達到有效的殺菌作用,但這樣的濃度會對人體組織產生刺激。因此,臨床上通常使用1:10,000的溶液。然而殺死許多細菌,可能需要長達一小時的時間,而有些菌株在此濃度下仍能存活。基於此,過錳酸鉀已屬過時,被效果更為優越的抗菌藥物和抗真菌藥所取代。 — 《古德曼與吉爾曼藥理學基礎英语Goodman and Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics》"高錳酸鹽",第六版(1980年),第974頁

傳統上,過錳酸鉀被用於治療多種皮膚病,包括足部真菌感染(足癬) 、膿痂疹、天皰瘡英语pemphigus、表層傷口、皮膚炎和局部潰瘍。也可用於清潔皮膚的放射性污染,通常配合大力擦洗。它曾與普魯卡因苄青黴素一起使用,以處理局部潰瘍。它通常用於治療會產生大量液體的皮膚病。它可通過浸泡敷料或藥浴的方式應用。在浸泡前,可在指甲上塗抹凡士林以防變色。對於治療濕疹,由於它可能會刺激皮膚,建議每次只使用幾天。

FDA不建議直接使用高錳酸鉀的晶體或藥片,該物質必須稀釋成液體後才能使用。

過往用途

過錳酸鉀首次於17世紀製成,最晚在19世紀初就開始普遍用於醫療用途。加拿大士兵在第一次世界大戰期間,可取得過錳酸鉀(需與藥膏混合後塗抹),作為一種預防性傳播感染的方法。有些人曾試圖將其置入孕婦的陰道來引發流產,但並未達到預期效果。其他以往的用途還有嘗試將其用來為番木鱉鹼或苦毒素英语picrotoxin中毒的患者洗胃。

副作用

局部使用過錳酸鉀的副作用有皮膚不適和衣物變色。曾有報導指出有兒童因接觸未預先溶解的藥片而受嚴重灼傷。高濃度溶液可能導致化學灼傷英语chemical burn英國國家處方集英语British National Formulary因而於2015年建議在使用前,先將100毫克的過錳酸鉀溶解於1升水中,以形成1:10,000(0.01%)的溶液。不建議將浸有高錳酸鉀的敷料將患部包紮。

毒理學

口服過錳酸鉀對人體有毒性。飲用濃縮溶液會導致急性呼吸窘迫症候群或氣道腫脹。中毒會導致噁心嘔吐呼吸急促。如果攝入量足夠大(約10克),有致死可能。高濃度溶液和重複暴露會引起皮膚腐蝕和皮膚炎。

針對誤食高錳酸鉀的人, 建議採取的措施包括胃鏡檢查。不建議使用活性碳或促使嘔吐的藥物。雖然像雷尼替丁和乙醯半胱胺酸這類藥物可用於處理中毒症狀, 但支持其療效的證據並不充分。

藥物監管與商品名

FDA要求藥片形式的高錳酸鉀必須作為處方藥販售。然而過錳酸鉀本身沒有獲得批准的用途。因此非醫藥級的過錳酸鉀有時會被用於醫療目的。

它以多個品牌名稱銷售,如Permasol、Koi Med Tricho-Ex和Kalii permanganas RFF。它偶爾也被稱為"Condy's crystals" (康迪晶體)。

獸醫學用途

過錳酸鉀可用於預防馬匹之間傳播馬鼻疽。

工業及其他用途

幾乎所有高錳酸鉀的應用都牽涉到它的氧化特性。

應用的領域有:

  • 水處理、
  • 有機化合物合成、
  • 用於定量測定水性樣本中可被氧化的有機物質總量、
  • 香蕉與高錳酸鉀一起包裝在聚乙烯中,以延長香蕉的保鮮期、
  • 求生工具包中的生火助劑英语hypergolic propellant、淨水藥劑及在雪地上標示求救標誌<。ref>Distress Signals. Evening Post. 1936-05-07, CXXI (107): 5. (原始内容存档于2011-11-05). </ref>
  • 以其自燃的特性,產生控制性燃燒或反向點火而將森林火災控制、及
  • 其他用途。

歷史

約翰·格勞勃於1659年將軟錳礦,二氧化錳和碳酸鉀的混合物熔融,獲得一種物質。該物質溶解在水中後會成為綠色溶液(錳酸鉀),溶液隨後會緩慢變為紫羅蘭色,最終變成紅色 。

格勞伯在他的過錳酸鉀和錳酸鉀溶液中觀察到的顏色變化反應,現被稱為化學變色龍英语chemical chameleon

此變色龍礦物的案例,讓我們可更深入地思考一個問題:早期的現代科學家是根據什麼樣的知識體系或思考框架,來判斷哪些發現才具有價值。關於化學家格勞伯當年意外發現高錳酸鉀的經過,相關文獻記錄很少。更重要的是這種物質曾一度被忽視和棄用, 最終卻轉變成現代醫學和衛生領域不可或缺的重要物資, 這種轉變的意義也少有研究。

最早關於過錳酸鉀生產的描述在200年後由在倫敦的化學家亨利·波爾曼·康迪英语Henry Bollmann Condy提出。康迪對消毒劑感興趣,而發現將軟錳礦與氫氧化鈉熔融,然後溶解於水, 具有消毒特性,並將其註冊為"Condy's Fluid" 。康迪因氫氧化鈉溶液不穩定,改用氫氧化鉀讓產品更為穩定,並易於轉化為同樣有效的過錳酸鉀晶體,這種晶體被稱為"Condy's crystals"或"Condy's powder"。康迪因其易於製造,被迫花費大量時間進行訴訟,以阻止競爭者加入。根據古拉格倖存者瓦爾拉姆·吉洪諾維奇·沙拉莫夫的記錄(他曾於1937年至1951年間被囚禁於此),在科力馬亞戈德諾耶的集中營曾使用過錳酸鉀溶液治療痢疾、凍傷和潰瘍。

早期的攝影師曾使用它作為閃光粉英语flash powder}的組件之一。由於高錳酸鹽混合物甚不穩定,,現已被其他氧化劑所取代。

安全與處理

過錳酸鉀為一種強效氧化劑,會產生各式風險。接觸皮膚會引起皮膚不適、皮膚和黏膜腐蝕,在某些情況下還會引發嚴重的過敏反應。它對人類和動物有毒,口服會導致呼吸衰竭。它與有機物和易被氧化的物質不相容,存在劇烈反應和爆炸的危險。在某些化學反應過程中易燃,燃燒時會釋放有毒煙霧 。

它還會導致皮膚和衣物變色。

延伸閱讀

  • Hopkins AJ. The Reaction Between Manganese Dioxide and Potassium Permanganate. (Doctor of Philosophy论文). Johns Hopkins University. 1893. 
  • Manganese and compounds Fact Sheet. National Pollutant Inventory. Australia: Department of Climate Change, Energy, the Environment and Water. 
  • Lazur AM. The use of potassium permanganate in fish ponds. IFAS Extension. Gainesville, FL: University of Florida. 2009. (原始内容存档于2011-06-06). 

外部連結

  • 国际化学品安全卡0672

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