Związki manganu w różnych środowiskach

Chemia, liceum ogólnokształcące, autorka Katarzyna Czekała

1. Związki manganu w różnych
środowiskach

2. Wiadomości ogólne
•Mangan to
srebrzystobiały metal
o różowym odblasku.
Jest bardzo
reaktywny, zapala się
w powietrzu i reaguje
z wodą tworząc
wodorotlenek.

3. Konfiguracja elektronowa manganu:
25
Mn: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
5
Mangan ma 7 elektronów walencyjnych.
Mangan występuje w związkach chemicznych w stopniu
utlenienia od +II do +VII.

4. W zależności od stopnia utlenienia związki manganu mogą
przyjmować różne barwy:
Bezbarwne
kationy Mn
2+
Brunatny MnO
2
Zielone
aniony MnO
4
2-
Fioletowe
aniony MnO
4
-
+II +IV +VI +VII

5. •Związki manganu
występującego na +VII
stopniu utlenienia są
silnymi utleniaczami.
•Jednak ich właściwości
utleniające zależą od
odczynu roztworu.
rozcieńczony roztwór
manganianu (VII) potasu
KMnO4

6. Redukcja anionu MnO
4
-

w środowisku kwaśnym:
Reduktor –
roztwór siarczanu
(IV) potasu
Roztwór
manganianu (VII)
potasu
Roztwór kwasu
siarkowego (VI)

7. W obecności reduktora jony MnO
4
-

ulegają
redukcji w środowisku kwaśnym aż o pięć
stopni utlenienia.
Roztwór zakwaszonego
reduktora (K
2
SO
3
)
odbarwia aniony
manganianowe (VII),
gdyż powstają
bezbarwne kationy
manganu (II)

8. Bezbarwny roztwór po redukcji KMnO
4
w
środowisku kwaśnym:

9. Równanie reakcji:
KMnO
4
+ K
2
SO
3
+ H
2
SO
4
-> MnSO
4
+ K
2
SO
4
+ H
2
O

Bilans elektronowy:
Mn(+VII) -> Mn(+II) -5e / x2
S(+IV) -> S(+VI) + 2e
-
/ x5
2 KMnO
4
+ 5 K
2
SO
3
+ 3 H
2
SO
4
-> 2 MnSO
4
+ 6 K
2
SO
4
+ 3 H
2
O

10. Skrócony zapis jonowy:

2 KMnO
4
+ 5 K
2
SO
3
+ 3 H
2
SO
4
-> 2 MnSO
4
+ 6 K
2
SO
4
+ 3 H
2
O
•Ponieważ kationy potasu i aniony siarczanowe (VI) z
kwasu nie biorą udziału w reakcji, to częściej stosuje się
skrócony zapis jonowy:
2 MnO
4
-
+ 5 SO
3
2-
+ 6 H
+
-> 2 Mn
2+
+ 5 SO
4
2-
+ 3 H
2
O

11. Redukcja anionu MnO
4
-

w środowisku obojętnym:
Reduktor –
roztwór siarczanu
(IV) potasu
Roztwór
manganianu
(VII) potasu

12. W obecności reduktora jony MnO
4
-

ulegają
redukcji w środowisku obojętnym o trzy
stopnie utlenienia.
Rozcieńczony wodą
roztwór reduktora
(K
2
SO
3
) reaguje z
anionami
manganianowymi(VII).
Roztwór staje się
brunatny, po chwili
wytrąca się brunatny
osad MnO
2
.

13. •Brunatny osad tlenku
manganu (IV) MnO
2

powstały po redukcji
KMnO
4
w środowisku
obojętnym.
•Nazwa zwyczajowa MnO
2

to braunsztyn.

14. Równanie reakcji redukcji KMnO
4
w
środowisku obojętnym:
2 KMnO
4
+ 3 K
2
SO
3
+ H
2
O -> 2 MnO
2
+ 3 K
2
SO
4
+ 2 KOH

jonowo:
2 MnO
4
-
+ 3 SO
3
2-
+ H
2
O -> 2 MnO
2
+ 3 SO
4
2-
+ 2 OH
-

15. Redukcja anionu MnO
4
-

w środowisku zasadowym:
Reduktor –
roztwór siarczanu
(IV) potasu
Roztwór
manganianu
(VII) potasu
Roztwór zasady
(np. sodowej,
potasowej)

16. W obecności reduktora jony MnO
4
-

ulegają
redukcji w środowisku zasadowym do
jonów MnO
4
2-
.
Zalkalizowany roztwór
reduktora (K
2
SO
3
)
reaguje z anionami
manganianowymi(VII).
Roztwór staje się
zielony, ale barwa po
pewnym czasie się
zmienia.

17. •Zielony kolor roztwór
zawdzięcza powstałym
nietrwałym jonom
manganianowym (VI)
MnO
4
2-
.

18. Równanie reakcji redukcji KMnO
4
w
środowisku zasadowym:
2 KMnO
4
+ K
2
SO
3
+ 2 KOH -> 2 K
2
MnO
4
+ K
2
SO
4
+ H
2
O
jonowo:
2 MnO
4
-
+ SO
3
2-
+ 2 OH
-
-> 2 MnO
4
2-
+ SO
4
2-
+ H
2
O

19. MnO
4
-
Mn
2+
MnO
4
2-
MnO
2
reduktor,
środowisko
kwaśne
reduktor,
środowisko
zasadowe
reduktor,
środowisko
obojętne

20. •Anion manganianowy (VII) najmocniejszym utleniaczem
jest w środowisku kwaśnym (redukuje się o pięć stopni
utlenienia), a najsłabszym w środowisku zasadowym.
the end