Transcript Mangan – prezentacja (R. Zbonikowski)

Duże Koło Chemiczne
Liceum Akademickie w ZS UMK w Toruniu (2012/2013)
Rafał Zbonikowski
Grupa
Okres
Liczba atomowa
Liczba masowa
Stan skupienia
(20°C,1atm.)
VII B
manganowc
e
4
25
54.93805
ciało stałe
Konfiguracja elektronowa :
1s22s22p63s23p64s23d5
Mangan jest metalem przejściowym, ma 15 izotopów . W związkach
występuje na stopniach utlenienia (II, III, IV,V,VI i VII) Ma 3 odmiany
alotropowe.
Metaliczny mangan jest twardym, srebrzystym
i kruchym materiałem o różowym połysku.
Wykazuje właściwości paramagnetyczne.
Jest metalem stosunkowo aktywnym
chemicznie, reaguje z rozcieńczonymi kwasami
i z wodą z wydzieleniem wodoru. Rozdrobniony
jest piroforyczny (zapala się w kontakcie z
tlenem z powietrza).
W skorupie ziemskiej mangan występuje w rudach w postaci tlenków. Jest zaraz po Fe
najbardziej rozpowszechnionym metalem ciężkim.
Rudy manganu znajdują się głównie w Chinach, RPA, Indiach, na Ukrainie i w Brazylii.
Mangan otrzymywany jest w przemyśle w procesie aluminotermii.
Mangan stosuje się jako dodatek utwardzający do stopów metali, używany jest też do
produkcji ogniw i barwników.
Związki manganu mają zastosowanie także jako środki dezynfekujące.
W laboratoriach chemicznych związki manganu wykorzystywane są do oznaczeń
analitycznych wielu substancji (manganometria). Przy pomocy manganianu(VII)
potasu można oznaczyć np. nadtlenek wodoru lub kwas szczawiowy.
Mangan, w reakcjach redox w zależności od środowiska (zasadowe/obojętne/kwasowe)
Redukuje się do
W środowisku kwasowym:
MnO4- + 8H+ + 5e− → Mn2+ + 4H2O
bezbarwny
W środowisku obojętnym:
MnO4- + 2H2O + 3e− → MnO2 + 4OH−
W śodowisku zasadowym:
MnO4- + e− → MnO4^2-
Ogniwa elektrochemiczne zawierające mangan:
•ogniwo cynkowo-grafitowe (anoda: cynk; elektrolit: chlorek amonu lub cynku;
katoda: tlenek manganu(IV) / węgiel)
•ogniwo litowo-manganowe (anoda: lit; elektrolit organiczny; katoda: tlenek
manganu IV); 3 V
•ogniwo alkaliczno-braunsztynowe (anoda: cynk; elektrolit: wodorotlenek metalu
zasadowego; katoda: tlenek manganu IV)
•ogniwo niklowo-manganowe (Ni-Mn)
Tlenek manganu(IV) odgrywa rolę
depolaryzatora.
Schemat ogniwa:
Zn(s)|ZnCl2(aq),NH4Cl(aq)|MnO(OH)(s)|
MnO2(s)|C, 1,5 V
Podczas pracy ogniwa zachodzą
następujące reakcje elektrodowe:
- na anodzie Zn --> Zn2+ + 2e
- na katodzie (proces jest bardziej
skomplikowany i złożony)
MnO2(s) + H2O(c) + e- --> MnO(OH)(s) + OH-(aq)
NH4(aq)+ + OH-(aq) --> 2NH3(g) + H2O(c)
ogólnie
2NH4(aq)+ + 2e- --> 2NH3(g) + H2(g)
Uwolniony wodór reaguje z MnO2
H2 + 2MnO2 --> Mn2O3 + H2O
Mangan jest niezbędny organizmowi do życia, choć zapotrzebowanie dzienne wynosi
zaledwie 1mg
W dużych ilościach sole manganu są toksyczne.
Nadmiar może również sprzyjać rozwojowi demencji, schizofrenii oraz pogłębiać
chorobę Parkinsona. Niedobór zaś powoduje opóźnienie w rozwoju fizycznym.
Źródła manganu:
•czarna herbata,
•orzechy
Mangan jest paramagnetykiem, co oznacz że w odróżnieniu od ferromagnetyków nie
wykazuje własnego spontanicznego namagnesowania, ale ulega na magnesowaniu
zgodnie z kierunkiem pola magnetycznego, wktórym się znajduje.
Oznacza to, że mangan da się przyciągnąć za pomocą magnesu,ale nie aż tak dobrze
jak ferromagnetyki, np. Ni.
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
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).
Tlenek manganu (III) Mn2O3
Czarne ciało stałe otrzymywane w reakcji tlenku MnO w bardzo wysokiej
temperaturze (blisko 1000K) z tlenem (np z powietrza).
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 terminczej 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 zasadmi tworzy:
MnO2 + CaO → CaMnO3
W reakcji z kwasami daje rownież sole, jednak ze względu na dość
silne właściwości utleniającereaguje 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).
manganiany (V), np: Na3MnO4
W środowisku kwaśnym i obojętnym związki te ulegają reakcji dysproporcjonacji.
Powstają związki manganu na IV in a VI stoponiu utlenienia. Z roztworów wodnych
krystalizuje w formie uwodnionej o barwie jasnoniebieskiej: Na3MnO4·10H2O
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
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:
w środowisku obojętnym powstaje brunatny tlenek manganu (IV)
W środowisku kwaśnym otrzymujemy jon Mn2+ 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) H2MnO4
Bardzo mocny kwas, otrzymywany w nielicznych reakcjach, m.in. poprzez
rozpuszczenie tlenku maganu (VII) w wodzie (wg niektórych źródeł taka reakcja nie
zachodzi, także ta informacja jest dyskusyjna). Kwas ten istnieje jedynie w roztworach
wodnych.





Tablice szkolne-Chemia (Witold Mizerski)
To jest Chemia 1 (M. Liwin, J. Szymońska, S.
Styka-Wlazło)
http://www.chemia.dami.pl/liceum/liceum12/
elektrochemia5.html
http://joannaroga.pl/mangan-i-jego-zwiazki/
http://portalwiedzy.onet.pl