Mangan i jego związki – JR

Mangan i jego związki

Mangan

Mangan – szary metal ciężki, w stanie czystym ma mniejszą odporność na korozję niż gdy zawiera domieszki. Używa się go do wzbogacania stopów – polepsza ich twardość i ciągliwość.

Jest to bardzo ważny mikroelement. Wpływa na działanie wielu enzymów, układ nerwowy oraz jest niezbędny do prawidłowego rozwoju tkanki kostnej. Jego niedobór może zmniejszyć intensywność wzrostu oraz obniżyć płodność. Nadmiar działa toksycznie.

Związki manganu są stosowane także w medycynie, jako środki dezynfekujące (antyseptyczne) do odkażania ran. Manganian(VII) potasu możesz kupić w niewielkich ilościach (ok 5g) w aptece pod nazwą kalium (Kalii permanganas). Jest w postaci malutkich tabletek.

Po wrzuceniu do wody mangan reaguje z wydzieleniem wodoru i utworzeniem wodorotlenku na II stopniu utlenienia (raczej nie jest to bardzo gwałtowna reakcja):

Mn + 2H2O → Mn(OH)2 + H2

W postaci rozdrobnionej samoistnie zapala się w powietrzu:

2Mn + O2 → 2MnO

Stopnie utlenienia manganu:

stopień utlenieniaIIIIIIVVVIVII
tlenekMnOMn2O3(czarny)MnO2(brunatno-czarny, nierozpuszczalny w wodzie)
informacji nie znalezionoMnO3

 

Mn2O7
inne przykładowe związkiMn(OH)2 (biały)MnCl2MnSO4Mn2(SO4)3CaMnO3, Mn(OH)4K3MnO4K2MnO4KMnO4
charakter chemicznyzasadowyzasadowyamfoterycznykwasowykwasowy
jonyMn2+(bladoróżowe)Mn3+MnO32-Mn4+MnO43-MnO42-MnO4

 

Mangan na II stopniu utlenienia

Tlenek manganu(II)   MnO

Oliwkowe ciało stałe, trudnorozpuszczalne w wodzie. O charakterze zasadowym świadczy pozytywny wynik reakcji z kwasami i negatywny z zasadami:

MnO + 2HCl   →  MnCl2 + H2O

MnO  +  Na(OH) →  nie reaguje

 

Wodorotlenek manganu(II)   Mn(OH)2

Biały, trudnorozpuszczalny w wodzie, nietrwały. Pod wpływem powietrza dość szybko przekształca się w ciemnobrunatny uwodniony tlenek manganu (IV):

2Mn(OH)2 + O2 →  2MnO2 · H2O

Ma charakter zasadowy – reaguje z kwasami dając sole o bladoróżowym zabarwieniu (przy wysokim stężeniu).

Mangan na III stopniu

Tlenek manganu(III)  Mn2O3

Czarne ciało stałe otrzymywane w reakcji tlenku MnO w bardzo wysokiej temperaturze (blisko 1000K) z tlenem (np z powietrza).

Mangan na IV stopniu

Tlenek manganu(IV)    MnO2

W przyrodzie jest to główne złoże tego pierwiastka, znane jako braunsztyn. W stanie bezwodnym jest czarny, w stanie uwodnionym staje się brunatny. Powstaje w wyniku rozkładu KMnO4 – zarówno w wyniku termicznej reakcji, jak i reakcjach redoks w środowisku obojętnym.

rozkład termiczny:  2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 (jest to laboratoryjna metoda otrzymywania tlenu)

Jest to tlenek amfoteryczny. W reakcji z zasadami tworzy sole:

MnO2 + CaO → CaMnO3

W reakcji z kwasami daje również sole, jednak ze względu na dość silne właściwości utleniające reaguje nieco inaczej z kwasami beztlenowymi. Łatwo utlenia chlor w HCl:

MnO2 + 4HCl  → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O

Dodatkowo jest to znany katalizator rozkładu nadtlenku wodoru:

2H2O2 → O2 + 2H2O

MnO2 znalazł zastosowanie przy odbarwianiu szkła, do produkcji zapałek (utleniacz).

Mangan na V stopniu

Podmanganiany, manganiany(V), np: Na3MnO4

Dla zainteresowanych: w środowisku kwaśnym i obojętnym związki te ulegają reakcji dysproporcjonacji. Powstają związki manganu na IV in a VI stopniu utlenienia. Z roztworów wodnych krystalizuje w formie uwodnionej o barwie jasnoniebieskiej: Na3MnO4·10H2O

Mangan na VI stopniuu

Manganiany(VI)

Są trwałe w środowisku zasadowym. Roztwór manganianu(VI) potasu ma barwę zieloną. Jeśli tylko pozostawimy go na dłużej w wodzie nie alkalizując środowiska, lub zakwasimy roztwór, wówczas zachodzi reakcja dysproporcjonacji:

środowisko obojętne:

3K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + MnO2¯ +  4KOH

środowisko kwaśne:

3K2MnO4 + 4HCl → 2KMnO4 + MnO2¯ + 4KCl + 2H2O

Mangan na VII stopniu

Nadmanganian potasu, manganian(VII) potasu      KMnO4

Bardzo silny utleniacz, który znajduje zastosowanie w chemii organicznej i nieorganicznej.

Kryształki są fioletowe z czarnozielonym połyskiem, zaś roztwór jest intensywnie fioletowy.

W zależności od środowiska nadmanganian potasu może redukować się do różnych związków.

  • w środowisku zasadowym – do manganianu(VI) potasu o zielonym zabarwieniu:

2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O

  • w środowisku obojętnym powstaje nierozpuszczalny w wodzie tlenek manganu(IV)

2KMnO4+ 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

  • w środowisku kwaśnym otrzymujemy jon Mn2+ (najczęściej jakaś rozpuszczalna sól: MnSO4, MnCl2), którego roztwory w dużym stężeniu przyjmuje barwę lekko różową. Na ogół jednak powstający roztwór jest bezbarwny:

2KMnO4+ 5K2SO3 + 3H2SO4   2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

Kwas manganowy(VII) HMnO4

Bardzo mocny kwas, otrzymywany w nielicznych reakcjach, m.in. poprzez rozpuszczenie tlenku manganu(VII) w wodzie (wg niektórych źródeł taka reakcja nie zachodzi, także ta informacja jest dyskusyjna). Kwas ten istnieje jedynie w roztworach wodnych.