锰酸钾 - 氢原子百科

锰酸钾（Potassium manganate）是一种无机化合物，别名锰酸二钾，化学式为K₂MnO4，外观为暗绿色晶体或暗绿色粉末，分子量197.132 g/mol^[2]，密度为2.78g/cm3，具有较强的氧化性，能溶于水形成不稳定的液体，溶于稀氢氧化钾溶液后溶液呈现绿色，在酸性溶液中容易被氧气氧化成高锰酸钾和二氧化锰，在强碱溶液中比较稳定，易发生歧化反应^[2]。加热至500℃以上分解为亚锰酸钾，可以与某些有机物激烈反应^[4]，锰酸钾在190℃时可以进行分解^[5]。

锰酸钾是工业生产高锰酸钾 (KMnO4) 的中间体，通过软锰矿和氢氧化钾发生反应制得。锰酸钾可以用作水处理的助凝剂，来降低水的浊度；由于锰酸钾具有强氧化性，因此常用作氧化剂，可与还原剂、部分有机物等发生反应，还可以用作消毒剂、媒染剂等^[1]^[6]^[7]。

锰酸钾有毒性，对皮肤、眼睛、呼吸道均可能造成危害^[4]，会引起皮肤刺激、严重的眼睛刺激和呼吸道刺激^[1]。

物理性质

锰酸钾分子量197.132 g/mol^[1]^[8]，密度为2.78 g/cm3^[2]，能溶于水^[1]，外观呈现为暗绿色晶体或暗绿色粉末，受热至190 ℃时分解^[1]^[6]。其溶于水或酸性溶液时不稳定，在碱性溶液中稳定存在，溶液呈绿色^[8]^[9]。

化学性质

锰酸钾具有强氧化性，可与还原剂、部分有机物等发生反应，反应程度激烈^[7]^[10]；锰酸钾加热至500 ℃以上分解为亚锰酸钾，在酸性溶液中容易被氧气氧化成高锰酸钾和二氧化锰，在强碱溶液中比较稳定^[2]；

锰酸钾溶液中的锰酸根离子在强碱中能稳定存在，而锰酸钾在酸性、中性以及非强碱溶液中会发生歧化反应^[7]：

锰酸钾在中性条件下发生的歧化反应：

锰酸钾在酸性条件下发生的歧化反应：

加热高锰酸钾制锰酸钾

加热纯高锰酸钾晶体或粉末，高锰酸钾分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应比较简便，常用于实验室制取锰酸钾，反应如下^[11]：

高锰酸钾制锰酸钾

高锰酸钾饱和溶液与氢氧化钾溶液混合共煮，该反应的反应产物为水和氧气，对环境友好，原子利用率也比较高，反应式如下^[12]：

固相焙烧法

固相焙烧法的主要原理是：在高温环境下利用高浓度氢氧化钾（KOH），使软锰矿的主要成分MnO₂转化为K₃MnO4，再通过冷却等处理，将K₃MnO4进一步转化为K₂MnO4，其化学反应方程式为^[13]:

固相焙烧法程序简单、易于操作；但这种方法需要耗时50-60小时，高耗能低效率，所得锰酸钾结晶度低、粒径大小不一，生产过程还容易造成污染^[14]^[15]。

制备高锰酸钾

高锰酸钾具有强氧化性，低浓度时可用以杀菌消毒，常用于工业与医药行业^[16]，锰酸钾是高锰酸钾（KMnO4）生产的关键^[17]。

工业上生产高锰酸钾主要有焙烧法和电解法，制备过程都需要先制得锰酸钾，再进一步加工成高锰酸钾^[18]。其生产过程为：将主要成分为MnO₂的软锰矿与熔融氢氧化钾混合后，在氧气中反应制得K₂MnO4，再经电解、结晶、分离、干燥等工序最终得到KMnO4^[19]。

锰酸钾用以制备高锰酸钾的反应式如下^[20]：

制备二氧化锰

二氧化锰可以用来生产干电池，在化学工业中用作氧化剂，在玻璃工业中作颜料，以及用以制作防毒面具和电极等^[21]，锰酸钾可以用来制备二氧化锰，反应式如下^[20]：

助凝剂

饮用水生产需要以混凝的方式处理水源的有机物污染。在混凝剂投加前投加锰酸钾对水进行预氧化，可以提高混凝效果，具有明显的助凝作用，有助于净化水质。同时，锰酸钾对于高浊度水也有很好的助凝作用^[7]；在1 L水样中，投加锰酸钾后水的浊度去除率可以提高到95.59%；而对于高浊度的水，锰酸钾也有很好的助凝作用^[22]。

化学药剂

锰酸钾具有氧化性，因此可以用作皮革、织物、油脂的漂白以及水的净化^[4]，因其具有较强的氧化性，也可以作为消毒剂使用，另外，锰酸钾也可以用作羊毛的媒染剂^[2]。

毒理数据

最大暴露阈值0.2 [mg/m3]^[1]。

毒性

锰是一种细胞毒物，会损害运输系统、酶活性和受体功能。它主要针对中枢神经系统，锰离子Mn（II）会使得自由基，活性氧和其他细胞毒性代谢产物增加，锰还会破坏细胞抗氧化防御机制，导致氧化损伤和多巴胺神经元的选择性破坏。此外，锰可以扰乱其他神经递质，如 GABA （Y-氨基丁酸）和谷氨酸，Mn（II）的神经毒性与其在生理条件下替代Ca（II）的能力有关。锰可以通过钙转运体进入线粒体并抑制线粒体氧化磷酸化，还可以抑制Ca（II）的外排，这会导致线粒体膜变得不完整^[1]。