Permanganate de potassium

Mentionné dès 1659 par Johann R. Glauber (cf. Manganèse), il a été découvert en 1859 par le chimistre anglais Henry Bollmann Condy et il est ainsi connu sous le nom de « cristal de Condy ». On le fabrique par oxydation à l’air d’un mélange fondu de dioxyde de manganèse (cf. Oxydes de manganèse) et de potasse produisant le manganate de potassium, suivie de la décomposition de celui-ci réalisée par électrolyse à 60 °C ou par réaction avec le dioxyde de carbone (cf. Dioxyde de carbone).

Dans le procédé électrolytique, les ions [MnO₄]^2- sont oxydés en ions [MnO₄]^– à une anode d’acier recouverte de nickel. Après refroidissement de l’électrolyte on récupère le permanganate de potassium par cristallisation.

2 MnO₂ + 4 KOH + O₂ ———> 2 K₂MnO₄ + 2 H₂O
3 K₂MnO₄ + 2 CO₂ ———> 2 KMnO₄ + 2 K₂CO₃ + MnO₂

La production mondiale est de l’ordre de 50 000 t/an, la Chine, bien sûr, étant la première exportatrice.

Le permanganate de potassium est un bon oxydant : il est utilisé pour oxyder de nombreux composés organiques. Ainsi, une solution diluée permet de transformer un composé à double liaison C=C en diol. Des solutions plus concentrées permettent d’oxyder les alcools jusqu’à l’aldéhyde ou jusqu’à l’acide carboxylique :
5 R-CH₂OH + 2 [MnO₄]^– + 6H⁺ ———> 5 R-CHO + 2M n²⁺ + 4 H₂O
5 R-CH₂-OH + 4 [MnO₄]^– + 12H⁺ ———> 5 R-COOH + 4 M n²⁺ + 11 H₂O

On sait que pour faire mûrir des fruits ou légumes on les baigne dans une atmosphère contenant de l’éthylène (cf. Éthylène). Dans les sachets contenant des bananes ou des tomates on peut ajouter du permanganate de potassium qui oxyde l’éthylène en éthylène glycol et arrête le mûrissement et prolonge la durée de vie des fruits sur gondole.

En chimie analytique, les solutions de concentration connue de KMnO4 sont utilisées pour les dosages d’oxydo-réduction, par exemple pour les solutions ferreuses Fe²⁺/Fe³⁺. La solution de couleur violette de départ devient par réduction d’une couleur rose pale en fin de réaction, et contient des ions M n²⁺.

En solution diluée le permanganate de potassium est utilisé pour le traitement de l’eau, notamment pour oxyder le fer et le manganèse dans les eaux souterraines. C’est aussi un désinfectant à 0,5 g par litre, utilisé pour laver les légumes dans les pays tropicaux. Dans les procédés de traitement des eaux potables, il peut être utilisé mais nécessite des filtres d’élimination de dioxyde de manganèse et la couleur et le goût amer du permanganate font que les procédés à l’ozone et aux UV lui sont préférés.

Par contre les aquariophiles recommandent le traitement périodique au permanganate de potassium dilué pour nettoyer les algues, éliminer les cyanobactéries, champignons et vers qui se forment sur les parois et graviers des aquariums (en ayant évidemment trouvé à loger ailleurs les poissons résidents!). On recommande aussi le permanganate pour traiter les traces noirâtres des champignons Aspergillus entre les carreaux des salles de bains et cabines de douche, avec toujours des solutions diluées.

La législation impose des critères de qualité pour les eaux destinées à la consommation. Le test dit « indice permanganate » est utilisé pour déterminer si les eaux naturelles de source ou de surface ne contiennent pas de matières organiques pouvant les rendre impropres à la consommation. La norme est l’oxydabilité au permanganate après 10 minutes en milieu acide à chaud, qui ne doit pas dépasser 5mg/L exprimés en oxygène : c’est la quantité d’oxygène exprimée en mg/L cédée par l’ion permanganate et consommée par les matières oxydables contenues dans un litre d’eau. Le titrage en retour de la solution titrée de permanganate de potassium permet la détermination de l’indice.

Comme tous les oxydants puissants, il faut manipuler le permanganate de potassium avec précaution, l’inhalation, le contact prolongé avec la peau et l’ingestion des cristaux solides sont dangereux. En solution concentrée, il colore la peau et le linge en formant des taches violettes qui brunissent avec le temps et s’enlèvent difficilement. Par contre, en solution diluée c’est un bon désinfectant. En pharmacie on peut le trouver sous forme de sachets de 0,25 g qui dilués dans 2 L d’eau forme une solution pour les bains de bouche, un désinfectant pour les mains, le nettoyage des plaies. Certains traitements de l’eczéma ont été couronnés de succès en remplaçant à moindre coût la cortisone! On trouve également le permanganate de potassium dans l’eau de Dakin.

Le permanganate de potassium donne des réactions exothermiques et parfois violentes avec quelques composés :

-** avec l’eau oxygénée (cf. Peroxyde d’hydrogène), la réaction est la suivante :
2 KMnO₄ + 3 H₂O₂ ———> 2 MnO₂ + 2 KOH + 2 H₂O + O₂ + Q

Cette réaction s’accompagne d’un dégagement de fumée intense composée de vapeur d’eau et de dioxygène (cf. Dioxygène). On ajoute une pincée de permanganate à 20 cl de H₂O₂ à 120 volumes dans un erlenmeyer. Après réaction, assez violente et émission de vapeurs, on obtient une solution brune de dioxyde de manganèse en suspension. Cette réaction a été utilisée pour la propulsion des fusées A4V2 tirées du Nord de la France vers l’Angleterre en 1944, elles étaient propulsés par de l’alcool et de l’oxygène liquide, mais on y ajoutait comme booster 7,6 Kg de permanganate de potassium et 175 Kg de peroxyde d’hydrogène, ceux-ci par réaction donnaient une vapeur instantanée qui se mêlait aux gaz de combustion.

– avec la glycérine (cf. Glycérol), c’est aussi une réaction qui, après une petite période d’induction, peut être violente et produit des flammes :
14 KMnO₄ + 4 C₃H₅(OH)₃ ——> 7 K₂CO₃ + 7 M n₂O₃ + 5 CO₂ + 16 H₂O + Q

C’est un procédé que connaissent bien les (vieux) campeurs pour allumer le feu. Sur une surface qui ne craint pas le feu, il s’agit de placer un petit tas de permanganate de potassium en poudre, d’y superposer brindilles, branches et petit bois, puis avec un compte-gouttes verser dessus la glycérine : après quelques secondes, fumées et flammes apparaissent.

Notons que les premiers flashes de photographie relevaient du même principe, avec un mélange de poudres de permanganate de potassium et d’aluminium, on y ajoutait la glycérine et après quelques secondes un flash de lumière blanche accompagné d’un flot de fumée et de projections d’alumine impressionnait le sujet, mais aussi le photographe et la plaque photographique !

Pensée du jour
« Avec sa robe violette, le permanganate de potassium n’est pas un cardinal, mais un pape de l’oxydation. »

Sources
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Permanganate
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Permanganate_de_potassium
– http://en.wikipedia.org/wiki/Potassium_permanganate
– www.dailymotion.com/video/x95inx_eau-oxygenee-permanganate-de-potass_tech

Pour en savoir plus
– Manganèse
– Oxydes de manganèse
– Dioxyde de carbone
– Éthylène
– Peroxyde d’hydrogène
– Dioxygène
– Glycérol