Mangan – charakterystyka związków i reakcji

Mangan – przemiany związków

Mangan to pierwiastek, który występuje w organizmie ludzkim jako mikroelement i wchodzi w skład wielu enzymów. W przemyśle wykorzystywany jest jako dodatek do stali nadający jej twardość i odporność mechaniczną. Jest również niezbędnym mikroelementem, dlatego jego niedobór powoduje poważne komplikacje.

Warto zwrócić uwagę na przemiany związków manganu ze względu na barwne reakcje, które im towarzyszą.

Mangan na IV stopniu utlenienia –> Manganian VI potasu

Zacznijmy od tlenku manganu (MnO₂) – jest to związek o brunatnej barwie, w którym mangan występuje na +IV stopniu utlenienia. Stopienie MnO₂ z K₂CO₃ w obecności utleniacza – KNO₃ powoduje powstanie zielonego roztworu. Zachodzi reakcja:

MnO₂ + KNO₃ + K₂CO₃ → K₂MnO₄ + KNO₂ + CO₂↑

Powstała sól to manganian (VI) potasu i to ten związek odpowiada za powstanie zielonego zabarwienia. W K₂MnO₄ mangan jest na +VI stopniu utlenienia.

>> Chcesz dobrze zdać maturę z chemii? Zobacz Kolorowankę Chemika

Manganian VII potasu

Manganian (VI) potasu jest bardzo silnym utleniaczem, który znajduje zastosowanie zarówno w chemii organicznej, jak i nieorganicznej. Łatwo ulega utlenieniu, tworząc manganian (VII) potasu (nadmanganian potasu). Związek ten to ciemnofioletowa krystaliczna substancja, w której mangan jest na +VII stopniu utlenienia.

Wspomnianą wyżej substancję można poddać działaniu Na₂SO₃. Produkt reakcji zależeć będzie od środowiska, w którym ją przeprowadzimy.

W środowisku kwasu H₂SO₄ obserwować możemy odbarwienie roztworu i jest to spowodowane powstaniem soli MnSO₄. Zachodzi reakcja:

2 KMnO₄ + 5 Na₂SO₃ + 3 H₂SO₄ → 2 MnSO₄ + 5 Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3 H₂O.

Zapis jonowy: 2 MnO₄^– +5 SO₃^2- + 6 H⁺ → 2 Mn²⁺ + 5 SO₄^2- + 3 H₂O

Mangan zredukował się z +VI (w K₂MnO₄) na +II (w MnSO₄) stopień utlenienia.

Tlenek manganu IV

W przyrodzie występuje jako braunsztyn i stanowi główne złoże tego pierwiastka.

Gdy zadziałamy na K₂MnO₄ siarczanem (IV) sodu w środowisku wodnym, powstanie brunatny osad. Wiąże się to z wytrącaniem MnO₂. Można to zapisać w następujący sposób:

2 KMnO₄ + 3 Na₂SO₃ + H₂O → 2 MnO₂↓ + 3 Na₂SO₄ + 2KOH.

Zapis jonowy: 2 MnO₄^– + 3 SO₃^2- + H₂O → 2 MnO₂↓ + 3 SO₄^2- + 2 OH^–

W wyniku tej reakcji mangan zmienia stopień utlenienia z +VII na +IV.

Jeśli natomiast KMnO₄ zareaguje z Na₂SO₃ w obecności mocnej zasady (np. KOH), efektem będzie zmiana zabarwienia z fioletowego na zielone. Za powstanie tej barwy odpowiada K₂MnO₄.

2 KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH → 2 K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O.

Zapis jonowy: 2 MnO₄^– + SO₃^2- + 2 OH^– → 2 MnO₄^2- + SO₄^2- + H₂O

Mangan przeszedł z +VII na +VI stopień utlenienia.