高錳酸鉀

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。^[1]在醫療用途方面則主要用作清潔消毒和殺滅真菌。

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。

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。

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

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

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：

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

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：^[2]

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

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

另有實驗得出不同的分解歷程：^[3]

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

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

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：

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

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⁻）^[4]，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：

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

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

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：

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

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：^[4]

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。

參考資料

1. Glauber, Johann Rudolph, Prosperitas Germaniae (The prosperity of Germany), part 3 (Amsterdam, (Netherlands): Johann Jansson, 1659), pp. 93–94. From pp. 93–94: " … donec tandem Magnesiam istam nitro fixo permixtam, in crucibulo forti coctione a nitro reseratam vidi, unde elegans color purpureus provenit, massam hanc effusam in pulvere redegi, aqua calida extraxi, per filtrum liquorem transmisi. Tandem vero elegantissimum purpureum, igneumque liquorem accepi, qui fere singulis horis in frigore tantummodo consistens colorem permutavit, sic ut jam viridis, jam caerulei, jam sanguinei coloris sponte sua factus sit, mox iterum alios elegantissimos colores receperit." ( … until finally I saw [that] by mixing that magnesia [i.e., magnesia nigra, Pyrolusite, the ore containing manganese dioxide ] with fixed niter [i.e., inert niter, potassium carbonate], by cooking [it] in a strong crucible, [the colored compound was] released by the niter, whence a fine purple color arises; this mass [was] poured out, reduced to powder, extracted with hot water, [and] the solution passed through a filter. Then I got a truly most elegant, purple, and fiery solution, which nearly every hour ([while] standing just in the cold) changed color, so that it was spontaneously made now green, now blue, now red in color; soon again it received other most elegant colors.) Glauber JR. Prosperitatis Germaniae pars .... 3: In qua Salpetrae ex variis ubiq, obviis subiectis facillime atque copiose extrahendi modus traditur. Eiusve utilitates summae declarantur [Part of the Prosperity of Germany .... 3: In which the method of extracting saltpeter from various everywhere, in the most convenient and abundant manner, is given. His interests are clearly stated]. （原始內容存檔於2016-12-20） –透過Bavarian State Library （Latin）. 引文格式1維護：未識別語文類型 (link) Translated in: Glauber JR. The Works of the Highly Experienced and Famous Chymist, John Rudolph Glauber. 由Packe C翻譯. London, England: Thomas Millbourn. 1689: 353. （原始內容存檔於2012-01-07）.
2. 黃晗達 李友銀. 高錳酸鉀加熱分解過程研究[J]. 《化學教育》. 2009年第2期. P_65-66
3. 譚榮高 陳國強. 高錳酸鉀熱分解歷程的研究[J]. 《北光通訊》. 1991年. P_34~38
4. 《無機化學叢書》.第九卷 錳分族 鐵系 鉑系. 謝高陽 等. 科學出版社. 2.8.2 高錳酸鹽. P_39-40