هيكل KMnO4 والخصائص (13 حقائق مهمة)


KMnO4 أو برمنجنات البوتاسيوم لمعايرة الأكسدة والاختزال ذات الوزن الجزيئي 158.034 جم / مول. دعونا نناقش KMnO4 بالتفصيل.

KMnO4 هو عامل مؤكسد قوي ، يمكن أن يتأكسد بسهولة بواسطة العديد من الأنواع ويخضع للاختزال الذاتي عن طريق نقل الإلكترونات. جزء الأنيون المضاد هو أيضًا عامل مؤكسد قوي ، ويرتبط Mn بأربع ذرات O في جزء رباعي السطوح. وهو عبارة عن بلورة لتقويم العظام لها لون أرجواني مسود.

KMnO4 يستخدم بشكل رئيسي في معايرة حمض الأكساليك باعتباره أ مؤشر ذاتيحيث يحتوي على خصائص اللون الوردي. الآن في هذه المقالة ، علينا أن نعرف التهجين ، وبنية لويس ، وزاوية الرابطة ، والقطبية ، والحموضة في KMnO4 مع الشرح المناسب.

1. كيفية رسم KMnO4 بنية؟

يمكن لبنية لويس لأي جزيء أن تتنبأ بالشكل الجزيئي وتحسب إلكترونات التكافؤ. الآن نتعلم كيفية رسم بنية لويس لـ KMnO4 في بضع خطوات.

حساب إجمالي إلكترونات التكافؤ

1st الخطوة هي حساب العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ لأي جزيء أثناء رسم هيكل لويس الخاص به. العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ لـ KMnO4 هي 32 بما في ذلك إلكترونات التكافؤ لأربع ذرات O ، وذرة K و Mn على التوالي. نحن فقط نجمعهم معا

اختيار الذرة المركزية

تتمثل إحدى الخطوات المهمة جدًا في رسم بنية لويس للجزيء في اختيار الذرات المركزية بين جميع الذرات. يتم اختيار Mn كالذرة المركزية لـ KMnO4. لأنها ذات حجم أكبر وهي أيضًا ذرة موجبة للكهرباء بحيث يمكنها الاحتفاظ بجميع الذرات المكونة المحيطة بها.

إرضاء الثماني

 في أي جزيء ، علينا أن نتحقق من ثماني بتات كل ذرة. في KmnO4، أكمل Mn ثماني بتات من خلال تكوين روابط مع O عبر مشاركة الإلكترونات. تصنع كل ذرة O رابطين مع Mn لتقاسم إلكترونين وتكمل ثماني بتات. حتى عنصر الكتلة K يشارك أيضًا إلكترونًا مع O لإكمال ثماني بتات أيضًا.

إرضاء التكافؤ

أثناء تكوين الرابطة لإكمال الثماني ، يجب أن تكون كل ذرة راضية عن طريق تكافؤها المستقر. Mn لديه تكافؤ ثابت هو 7 وهو يصنع سبع روابط بأربع ذرات O. يتكون O من رابطتين لإرضاء التكافؤ ، و K يصنع رابطة واحدة فقط لأنه مستقر من خلال التكافؤ الأحادي.

عيّن الأزواج المنفردة

بعد تكوين الرابطة المطلوبة بين الذرة ، يكون لدى البعض إلكترونات زائدة في غلاف التكافؤ. توجد هذه الإلكترونات كأزواج وحيدة فوق تلك الذرة المعينة وتشارك في التفاعلات الإضافية الأخرى. في KMnO4 جزيء ، يحتوي كل O فقط على زوجين من أزواج منفردة.

2. KMnO4 إلكترونات التكافؤ

تسمى الإلكترونات الموجودة في المدار الأبعد للذرات إلكترونات التكافؤ ، والتي تشارك في تكوين الرابطة مع الآخرين. الآن عد إلكترونات التكافؤ لـ KMnO4.

العدد الإجمالي لإلكترونات التكافؤ لـ KMnO4 الجزيء هو 32 وبالنسبة إلى K و Mn وأربع ذرات O ، فإن إلكترونات التكافؤ معًا هي نفس العدد ، لذلك يمكننا القول أن إلكترونات التكافؤ للجزيء هي مجموع إلكترونات التكافؤ لكل ذرة موجودة في ذلك الجزيء.

  • إلكترونات التكافؤ لـ K هي 1 (تنتمي إلى مجموعة IA)
  • إلكترونات التكافؤ لـ Mn هي 7 (تنتمي إلى عنصر كتلة d)
  • إلكترونات التكافؤ لكل ذرة O هي 6 (تنتمي إلى المجموعة VIA)
  • الآن ، إجمالي إلكترونات التكافؤ لـ KMnO4 هي 1 + 7 + (4 * 6) = 32

3. KMnO4 ثنائي وحيد

تشارك الأزواج المنفردة في التفاعل الإضافي ولكن ليس في تكوين الرابطة الموجودة في إلكترونات التكافؤ. دعونا نحسب مجموع الأزواج الوحيدة من KMnO4.

يوجد إجمالي 8 أزواج من الأزواج المنفردة الموجودة فوق KMnO4. جميع الأزواج المنفردة قادمة من موقع O فقط. يحتوي O على ستة إلكترونات تكافؤ ومن بينها ، يتم استخدام اثنين فقط في تكوين الرابطة ، لذلك توجد الإلكترونات الأربعة المتبقية كأزواج وحيدة فوق O. K و Mn لها أزواج وحيدة صفرية هنا.

  • يتم حساب الأزواج المنفردة بالصيغة ، الأزواج الوحيدة = عدد الإلكترونات الموجودة في مدار التكافؤ - عدد الإلكترونات المشاركة في تكوين الرابطة.
  • الأزواج الوحيدة فوق Mn تساوي 7-7 = 0
  • الأزواج الوحيدة فوق K تساوي 1-1 = 0
  • الأزواج الوحيدة فوق كل ذرة O هي ، 6-2 = 4
  • لذلك ، مجموع الأزواج الوحيدة الموجودة على KMnO4، حيث توجد أربع ذرات O ، 4 * 2 = 8 أزواج أو 16 زوجًا وحيدًا من الإلكترونات.

4. KMnO4 شكل

يتم تحديد شكل الجزيء بالتوجيه الصحيح للذرة المركزية والذرات المحيطة تتجنب التنافر. دعونا نتوقع شكل KMnO4.

شكل جزيء KMnO4 هو رباعي السطوح والذي يمكن أن يظهر في الجدول التالي.

جزيئي
المعادلة
رقم
أزواج السندات
رقم
ثنائي وحيد
الشكل  علم الهندسة    
AX10خطي  خطي
AX2        20خطي  خطي  
AX       11خطي  خطي  
AX330ثلاثي الزوايا
مستو
ثلاثي الزوايا
مستو
AX2E     21انحنىثلاثي الزوايا
مستو
AX2     12خطي  ثلاثي الزوايا
مستو
AX440رباعي السطوحرباعي السطوح
AX3E     31ثلاثي الزوايا
هرمي        
رباعي السطوح
AX2E2                2انحنىرباعي السطوح
AX3                     13خطي  رباعي السطوح
AX550ثلاثي الزوايا
ثنائي الهرمي
ثلاثي الزوايا
ثنائي الهرمي
AX4E     41تأرجحثلاثي الزوايا
ثنائي الهرمي
AX3E2    32على شكل حرف T         ثلاثي الزوايا
ثنائي الهرمي
AX2E3    23خطي   ثلاثي الزوايا
biهرمي
AX660ثماني السطوحثماني السطوح
AX5E     51             مربع
هرمي   
ثماني السطوح
AX4E2                    42مربع
هرمي 
ثماني السطوح
جدول VSEPR
KMnO4 الشكل الجزيئي

تقرر نظرية VSEPR (تنافر زوج الإلكترونات من Valence Shell) هندسة الجزيء. AX4 نوع الجزيء له هندسة رباعية السطوح أو مخطط مربع. ولكن في الهندسة رباعية السطوح ، يكون التنافر أقل استوائية من المخطط المربع لأن زاوية ارتباطهم أعلى.

5. KMnO4 زاوية

تتكون زاوية الرابطة من الذرات المكونة من خلال التوجيه الصحيح لها في الهندسة المعتمدة. دعونا نحسب زاوية الرابطة لـ KMnO4.

زاوية الرابطة المثالية لـ KMnO4 جزيء رباعي السطوح 109.50 وفقًا لنظرية VSEPR، بالنسبة لزاوية الرابطة ، يوجد الجزيء المنسق رباعي الأبعاد بدون تنافر ستيريكي ، وإلا فسيكون هناك الكثير من الازدحام الفراغي. لتجنب التنافر الفراغي ، يصنع جزيء رباعي السطوح زاوية الرابطة هذه.

KMnO4 زاوية السندات
  • يمكننا أيضًا حساب قيمة زاوية الرابطة من خلال قيمة التهجين للذرة المركزية.
  • صيغة زاوية الرابطة وفقًا لقاعدة بينت هي COSθ = s / (s-1).
  • الذرة المركزية Mn هي sd3 مهجن ، لذا فإن حرف s هنا هو 1/4rd
  • إذن ، زاوية الرابطة هي COSθ = {(1/4)} / {(1/4) -1} = - (1/3)
  • Θ = COS-1(-1/3) = 109.50

6. KMnO4 تهجين

المدار d لـ Mn و p المداري لـ O غير متوافقين مع الترابط ، لذلك يخضعون للتهجين من أجل الترابط المناسب. دعونا نرى تهجين KMnO4.

ذرة المنغنيز المركزية في KMnO4 هو sd3 مهجن ، والذي يمكن تأكيده بالجدول التالي ،

الهيكلية   تهجين
القيمة  
حالة من
تهجين
من الذرة المركزية
زاوية السندات
1. الخطي         2         sp / sd / pd1800
2-المخطط
ثلاثي الزوايا      
3sp2                   1200
3. رباعي السطوح 4sd3/ س3109.50
4 ثلاثي الزوايا
ثنائي الهرمي
5sp3د / دسب3900 (محوري)،
1200(استوائي)
5. الاوكتاهدرا   6        sp3d2/ د2sp3900
6. خماسي
ثنائي الهرمي
7sp3d3/d3sp3900، 720
جدول التهجين
  • الآن يمكننا حساب تهجين Mn بالصيغة H = 0.5 (V + M-C + A) ،
  • لذا ، فإن تهجين المنغنيز المركزي هو ½ (4 + 4 + 0 + 0) = 8 (sd3)
  • وتشارك مدارات واحدة s وثلاثة مدارات d من Mn في التهجين.
  • لا يتم تضمين الرابطة المزدوجة والأزواج الوحيدة في التهجين.
  • أكدت قيمة زاوية الرابطة أيضًا قيمة التهجين لـ Mn.

7. KMnO4 الذوبانية

تعتمد قابلية ذوبان KMnO4 على طاقة تفكك الرابطة بين Mn وذرات O ثنائية الترابط. دعونا نتحقق مما إذا كان قابل للذوبان في الماء أم لا.

KMnO4 قابل للذوبان في الماء لأنه يمكن أن يكون عرضة للتحلل المائي عن طريق كسر الرابطة المزدوجة Mn و O. يعتبر دπ -pπ الروابط بين O و Mn ليست قوية جدًا ، لذلك يمكن كسرها بواسطة طاقة الماء وتفككها إلى جزيء ماء. لكن ذوبان KMnO4 ليس مرتفعًا جدًا في الماء.

بصرف النظر عن الماء يمكن أن يذوب فيه ،

  • حمض غير عضوي قوي مثل حمض الهيدروكلوريك ،
  • جزيء عضوي غير قطبي مثل CCl4 وما إلى ذلك.

8. هل KMnO4 صلبة أم سائلة؟

الحالة المادية لـ KMnO4 يعتمد على قوة الرابطة والذرات المكونة الموجودة فيه عند درجة حرارة معينة. دعونا نرى ما إذا كانت صلبة أم لا.

KMnO4 هو جزيء صلب ، يظهر كجزيء بلوري أرجواني مسود لأن هناك ثلاث روابط مزدوجة موجودة في الجزيء لذا فإن الجزيء قوي جدًا وصعب. أيضًا ، يحتوي هيكلها الشبكي على بلورات معينية قوية جدًا بطبيعتها ، لذا فهي موجودة على شكل مادة صلبة.

على الرغم من أنها صلبة ، فإن طاقتها المائية هي أكثر من المحتوى الحراري الرابطة ويمكن تسويتها عند درجة حرارة أعلى ، يمكن تسويتها.

9. هل KMnO4 قطبي أم غير قطبي؟

قطبية KMnO4 يعتمد على الهيكل الذي يتبناه وأيضًا على فرق الكهربية بين Mn و O. دعونا نرى ما إذا كان قطبيًا أم لا.

KMnO4 هو جزيء قطبي لأنه يتبنى هندسة رباعية السطوح غير متناظرة حول وسط المنغنيز. لهذا السبب ، فإن العزم ثنائي القطب بين O إلى Mn لا يتم إلغاؤه وهناك بعض العزم ثنائي القطب الناتج الذي سيكون موجودًا. أيضا ، لوحظ فرق الكهربية بين O و Mn.

 تلعب زاوية الرابطة أيضًا دورًا مهمًا هنا في قطبية الجزيء. نظرًا لزاوية الرابطة والفرق الكهربي ، يجعل الجزيء قطبيًا.

10. هل KMnO4 حمض أم قاعدة أم ملح؟

لكي يتحقق جزيء صلب من حموضته ، يجب أن نذوبه في الماء ثم نتحقق من الرقم الهيدروجيني للمحلول. دعونا نرى ما إذا كان KMnO4 حمضي أم لا.

المحلول المائي لـ KMnO4 ليس حمضيًا ولا قاعديًا ، إنه محايد لأنه لا يوجد بروتون حمضي أو OH قاعدي- غير موجود داخل الجزيء ، عندما يتأين ، يتكون فقط أيون برمنجنات مع كاتيون البوتاسيوم. كلا الأيونات محايدة في الطبيعة على أساس الحموضة. لذلك ، فهو ملح متعادل.

يمكن أن يتصرف كملح بدلاً من حمض أو قاعدة ولكن في المحلول ، لا يزال محايدًا بطبيعته.

11. هل KMnO4 بالكهرباء؟

طبيعة المادة عندما تظهر إلكتروليتات مفككة في أيونات تحمل الكهرباء عبر المحلول. دعونا نرى ما إذا كان KMnO4 هو المنحل بالكهرباء أم لا.

إن KMnO4 هو إلكتروليت قوي لأنه يمكن فصله إلى اثنين من الأيونات عالية التوصيل أحدهما ك+ والآخر برمنجنات. تعتبر أيونات البرمنجنات أكثر استقرارًا وعالية التوصيل نظرًا لطبيعتها الرنانة. ك+ لديه قدرة أعلى على الحركة وكثافة شحن أعلى لحمل الكهرباء بسرعة كبيرة.

12. هل KMnO4 الأيونية أو التساهمية؟

طبيعة رابطة KMnO4 يعتمد على مشاركة الإلكترونات وحكم فاجان في الاستقطاب. دعونا نرى ما إذا كانت أيونية أو تساهمية.

KMnO4 هو جزيء تساهمي لأن الرابطة بينهما تتشكل عن طريق تهجين ذرة المنغنيز المركزية وتشارك الإلكترونات أيضًا من خلال تهجين مداري d و s. لكن الرابطة المكونة من O و K بالتفاعل الأيوني والتفاعل قوي جدًا.

من ناحية أخرى ، نظرًا لقابلية الاستقطاب للقاعدة ، فإنه يحتوي على بعض ٪ من الأحرف الأيونية أيضًا وسيكون هناك تفاعل أيوني موجود أيون البوتاسيوم وأيون برمنجنات.

13. هل KMnO4 مركب غير عضوي؟

الجزيء غير عضوي ويعتمد على الذرات الموجودة في الجزيء سواء كانت C أو عناصر أخرى. دعونا نرى ما إذا كان KMnO4 غير عضوي أم لا.

KMnO4 هو مركب غير عضوي نقي لأنه يتكون من ذرات K و Mn و O فقط ، ولا يوجد جزء هيدروكربوني موجود داخل الجزيء. يتكون الجزء الهيدروكربوني من ذرات C و H فقط ولن يكون هناك عنصر آخر ولكن بخلاف KMnO4 يوجد عنصر آخر باستثناء C و H.

لا يحتوي الجزيء العضوي دائمًا على C و H فقط ، فهو يحتوي على O و N و S وهالوجين كذرات غير متجانسة ولكن يجب أن يكون هناك جزء هيدروكربوني حيث يكون C و H رابطة مباشرة.

في الختام

برمنجنات البوتاسيوم هو عامل مؤكسد قوي ويمكن أن يتأكسد مع الكثير من الوظائف العضوية ، ولهذا السبب ، يمكن استخدامه في العديد من التركيبات العضوية. يتم استخدامه في الكيمياء التحليلية باعتباره الأكسدة والاختزال معاير وتحديد قوة حمض الأكساليك KMnO4 يتم استخدامه ويعمل كمؤشر ذاتي هنا.

بيسواروب شاندرا داي

مرحبًا ...... أنا بيسواروب شاندرا داي ، لقد أكملت الماجستير في الكيمياء. تخصصي هو الكيمياء غير العضوية. الكيمياء لا تدور حول القراءة سطراً بسطر والحفظ ، إنه مفهوم يجب فهمه بطريقة سهلة وهنا أشارككم مفهوم الكيمياء الذي أتعلمه لأن المعرفة تستحق مشاركتها.

آخر المقالات

رابط إلى هيكل XeOF4 Lewis: الرسومات والتهجين والشكل والشحنات والزوج والحقائق التفصيلية

هيكل XeOF4 Lewis: الرسومات والتهجين والشكل والرسوم والزوج والحقائق التفصيلية

في هذا المنشور ، سوف ندرس الكيمياء داخل جزيء Xenon Oxytetrafluoride باستخدام بنية xeof4 lewis ، والهندسة ، والتهجين. المركب غير العضوي Xenon Oxytetrafluoride ...

الارتباط بهيكل حمض البروبانويك لويس: الرسم والتفسيرات التفصيلية

هيكل حمض البروبانويك لويس: الرسم والشروحات التفصيلية

في هذه المقالة سوف نتعرف على هيكل لويس حمض البروبانويك وخصائصه الكيميائية وإنتاجه وتطبيقاته. حمض البروبانويك مركب عضوي عديم اللون وشبه متطاير ...