Wiele osób na sam dźwięk słowa “mangan” wpada w popłoch. Zupełnie niepotrzebnie – jak w wielu innych przypadkach tak i tutaj warto odwołać się do podstawy programowej (wymagania dla matury 2020 można znaleźć tutaj). Okaże się, że w rzeczywistości musimy znać 3 reakcje, a w dodatku takie, które da się przewidzieć 🙂
Mangan – kolory
Zanim jednak zaczniemy mówić o reakcjach zacznijmy od kolorów. Na zapamiętanie kolorów manganu na różnych stopniach utlenienia jest stara jak świat metoda – na hiacynt. Choć co jakiś czas pojawiają się nowe propozycje ja pozostaję wierna tradycji 😉 Dobra, do rzeczy. Jak wygląda hiacynt każdy wie, a jak nie wie to ma go poniżej. Każda “warstwa” symbolizuje kolor kolejnego stopnia utlenienia manganu:
+VII fioletowy
+VI zielony
+IV brunatny
+II bezbarwny*
*(lub bladoróżowy przy dużym stężeniu)
Mangan – jakie reakcje musisz znać?
Proste, prawda? Teraz trochę trudniejsza rzecz, czyli reakcje, ale czy na pewno? Podstawa programowa mówi wyraźnie, że to co musimy umieć to “przewidzieć produkty redukcji związków manganu (VII) w zależności od środowiska, a także dichromianu (VI) potasu w środowisku kwasowym; zbilansować odpowiednie równania reakcji.”
Czyli jonem wyjściowym do całej tej analizy będzie MnO4–. VII to najwyższy stopień utlenienia manganu. Z lekcji o reakcjach redoks wiesz, że w takim przypadku mangan może się tylko zredukować (nie licząc oczywiście reakcji, w których stopień utlenienia nie ulega zmianie). Aby tak się stało, musimy mieć reduktor, czyli reagent, który będzie uczestniczył w reakcji utleniania. W zadaniach maturalnych tę rolę najczęściej pełnią jony NO2– bądź SO32-. Ale to nie wszystko – w zależności od środowiska reakcji jony MnO4– mogą zostać zredukowane do 3 różnych stopni utlenienia. Jakich? Spójrz wyżej 🙂
| jony MnO4– + reduktor + | środowisko kwasowe ⇨ Mn2+ |
| środowisko obojętne ⇨ MnO2 | |
| środowisko zasadowe ⇨ MnO42- |
Widzisz zależność?
Zwróć uwagę, że każda z tych reakcji zachodzi trochę “na przekór”
– w kwasach atom centralny ma zwykle wysoki stopień utlenienia, a mangan w środowisku kwasowym schodzi na niski
– w obojętnym środowisku mangan również pozostaje na “średnim” stopniu utlenienia
– w zasadach stopień utlenienia metalu jest niski, więc mangan przyjmuje wysoki stopień utlenienia
Aby to potwierdzić zerknij na poniższe reakcje:
2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O – mangan schodzi na stopień utlenienia VI
2KMnO4+ 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH – mangan schodzi na stopień utlenienia IV
2KMnO4+ 5K2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O – mangan schodzi na stopień utlenienia II
Iiiii…. to wszystko co musisz wiedzieć jeśli chodzi o maturę 🙂 nie jest tak źle, prawda? A może masz lepsze sposoby na zapamiętanie tych reakcji? Podziel się w komentarzu.