Alkohole pierwszorzędowe reagują z manganianem($\text{VII}$) potasu w środowisku kwasowym, np. kwasu siarkowego($\text{VI}$), w analogiczny sposób jak z dichromianem($\text{VI}$) potasu w środowisku kwasowym. Zatem utleniają się do kwasów karboksylowych, natomiast manganian($\text{VII}$) potasu redukuje się do siarczanu($\text{VI}$) manganu($\text{II}$).

Reakcja ta zachodzi dwuetapowo, gdzie w pierwszym etapie zachodzi utlenianie alkoholu do aldehydu:

Powstały aldehyd jest nietrwały w warunkach reakcji i łatwo utlenia się do kwasu karboksylowego, co stanowi drugi etap reakcji:

Ostatecznie, reakcję utleniania monohydroksylowych alkoholialkohol monohydroksylowymonohydroksylowych alkoholi pierwszorzędowych do kwasów karboksylowych można zapisać następującym równaniem:

Obserwując przebieg reakcji, widzimy, że fioletowy roztwór manganianu($\text{VII}$) potasu odbarwia się, co wynika z redukcji jonów manganianowych($\text{VII}$) do kationów manganu($\text{II}$).

RDqgEIg59jK3P

Ilustracja przedstawiająca dwie probówki. W pierwszej znajduje się ciemnoróżowy roztwór ${\text{KMnO}}_{4\left(\text{aq}\right)}$ z ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$, do którego dodawany jest alkohol pierwszorzędowy. W drugiej probówce znajduje się bladoróżowy roztwór ${\text{MnSO}}_4$, ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ oraz kwasu karboksylowego.

Przykładowo, etanol reaguje z manganianem($\text{VII}$) potasu w środowisku kwasu siarkowego($\text{VI}$), w wyniku czego powstaje kwas octowy, siarczan($\text{VI}$) manganu($\text{II}$), siarczan($\text{VI}$) potasu i woda, zgodnie z zapisem cząsteczkowym równania reakcji chemicznej:

Z uwagi na to, że zarówno manganian($\text{VII}$) potasu, jak i kwas siarkowy($\text{VI}$) ulegają w wodzie dysocjacji, można zapisać równanie tej reakcji w formie jonowej:

Z kolei po odjęciu stronami powtarzających się reagentów, otrzymujemy zapis jonowy skrócony, który w sposób przejrzysty ukazuje zmianę stopni utlenienia oraz wymianę ładunków między atomami biorącymi udział w tej reakcji:

W powyższej reakcji nastąpiło utlenienie atomu węgla w grupie $—{\text{CH}}_2\text{OH}$ (stopień utlenienia: $-\text{I}$) do atomu węgla w grupie karboksylowej $—\text{COOH}$ (stopień utlenienia: $\text{III}$) oraz redukcja anionu manganianowego($\text{VII}$) ${{\text{MnO}}_4}^{-}$ (stopień utlenienia atomu manganu: $\text{VII}$) do kationu manganu($\text{II}$) (stopień utlenienia atomu manganu: $\text{II}$).

Współczynniki stechiometryczne uzupełniono, posługując się bilansem elektronowo‑jonowym:

Równanie reakcji redukcji:

Równanie reakcji utleniania:

Alkohole drugorzędowe reagują z manganianem($\text{VII}$) potasu w środowisku kwasowym, np. kwasu siarkowego($\text{VI}$), w analogiczny sposób jak z dichromianem($\text{VI}$) potasu w środowisku kwasowym. Zatem utleniają się do ketonów, natomiast manganian($\text{VII}$) potasu redukuje się do siarczanu($\text{VI}$) manganu($\text{II}$), zgodnie ze schematycznym zapisem równania reakcji chemicznej:

Podobnie jak w przypadku alkoholi pierwszorzędowych, fioletowy roztwór (manganianu($\text{VII}$) potasu) odbarwia się w wyniku zachodzenia reakcji. Przykładowo propan-$2$-ol reaguje z manganianem($\text{VII}$) potasu w środowisku kwasu
siarkowego($\text{VI}$), w wyniku czego powstaje propan-$2$-on, siarczan($\text{VI}$) manganu($\text{II}$), siarczan($\text{VI}$) potasu i woda, zgodnie z zapisem cząsteczkowym równania reakcji chemicznej:

Z uwagi na zachodzący proces dysocjacji manganianu($\text{VII}$) potasu i kwasu siarkowego($\text{VI}$), można zapisać powyższe równanie w formie jonowej:

A po skróceniu powtarzających się składników, otrzymujemy zapis jonowy skrócony:

W powyższej reakcji nastąpiło utlenienie atomu węgla w grupie $—{\text{CH}}_2\text{OH}$ (stopień utlenienia: $0$) do atomu węgla w grupie karbonylowej $—\text{C}\left(\text{O}\right)—$ (stopień utlenienia:
$\text{II}$) oraz redukcja anionu manganianowego($\text{VII}$) ${{\text{MnO}}_4}^{-}$ (stopień utlenienia atomu manganu: $\text{VII}$) do kationu manganu($\text{II}$) (stopień utlenienia atomu manganu: $\text{II}$).

Współczynniki stechiometryczne uzupełniono, posługując się bilansem elektronowo‑jonowym:

Równanie reakcji redukcji:

Równanie reakcji utleniania:

Utlenianie alkoholi trzeciorzędowych nie zachodzi lub prowadzi do rozpadu cząsteczek na mniejsze fragmenty.

Alkohole polihydroksylowe również reagują z manganianem($\text{VII}$) potasu w środowisku kwasu siarkowego($\text{VI}$), w analogiczny sposób jak alkohole pierwszo- i drugorzędowe, zależnie od tego, czy grupa hydroksylowa w danym alkoholu polihydroksylowymalkohol polihydroksylowyalkoholu polihydroksylowym zlokalizowana jest przy $\text{I}$-rzędowym lub $\text{II}$-rzędowym atomie węgla. Reakcji utleniania alkoholi polihydroksylowych również towarzyszy odbarwienie roztworu jonów manganianowych($\text{VII}$). Przykładem jest reakcja chemiczna etano-$1$,$2$-diolu z manganianem($\text{VII}$) potasu w środowisku kwasu siarkowego($\text{VI}$), w wyniku czego powstaje kwas szczawiowy, siarczan($\text{VI}$) manganu($\text{II}$), siarczan($\text{VI}$) potasu i woda. Poniżej przedstawiono równanie reakcji w formie cząsteczkowej:

A z racji zachodzącego procesu dysocjacji kwasu siarkowego($\text{VI}$) i manganianu($\text{VII}$) potasu, można zapisać je także w formie jonowej:

A po uproszczeniu powtarzających się po obydwu stronach reagentów również w formie jonowej skróconej:

W powyższej reakcji nastąpiło utlenienie dwóch atomów węgla w grupie $—{\text{CH}}_2\left(\text{OH}\right)$ (stopień utlenienia: $-\text{I}$) do atomu węgla w grupie karboksylowej $—\text{COOH}$ (stopień utlenienia: $\text{III}$) oraz redukcja anionu manganianowego($\text{VII}$) ${{\text{MnO}}_4}^{-}$ (stopień utlenienia atomu manganu: $\text{VII}$) do kationu manganu($\text{II}$) (stopień utlenienia atomu manganu: $\text{II}$).

Współczynniki stechiometryczne uzupełniono, posługując się bilansem elektronowo‑jonowym:

Równanie reakcji redukcji:

Równanie reakcji utleniania:

Dla zainteresowanych

Manganian($\text{VII}$) potasu stosowany jest często w mieszaninach pirotechnicznych jako źródło tlenu. Dodanie gliceryny (glicerolu) powoduje samoistne rozpoczęcie widowiskowej reakcji. Glicerol działa w roli reduktora, powodującego wydzielanie nadmanganianu tlenu, natomiast tlen utlenia glicerynę. Ogólny wzór reakcji:

$$14 {\text{KMnO}}_4+{\text{C}}_3{\text{H}}_5{\text{OH}}_3\to 7 {\text{K}}_2{\text{CO}}_3+7 {\text{Mn}}_2{\text{O}}_3+5 {\text{CO}}_2\uparrow +16 {\text{H}}_2\text{O}$$

R18V4wWHa3i4p

Zdjęcie przedstawia czarno‑fioletowy krystaliczny, lekko połyskujący manganian(<math aria‑label="siedem">VII) potasu znajdujący się w białej porcelanowej parowniczce wraz z glicerolem. Zawartość parowniczki pali się pomarańczowym płomieniem.

Słownik

Bibliografia

Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.

Kaznowski K., Chemia. Vademecum maturalne, Warszawa 2016.