Przeczytaj

bg‑magenta

Mangan jako pierwiastek

Mangan występuje w związkach chemicznych najczęściej na: $II$ , $III$ , $IV$ , $VI$ i $II$ stopniu utlenieniastopień utlenieniastopniu utlenienia. Konfiguracje elektronowe manganu na różnych stopniach utlenienia przedstawiono w poniższej tabeli.

**Konfiguracje elektronowe manganu na różnych stopniach utlenienia**
Stopień utlenienia	Konfiguracja elektronowa
atomu manganu – ${Mn}^{0}$	$1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 4 s^{2} 3 d^{5}$
mangan na $+ II$ stopniu utlenienia – ${Mn}^{II}$	$1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{5}$
mangan na $+ III$ stopniu utlenienia – ${Mn}^{III}$	$1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{4}$
mangan na $+ IV$ stopniu utlenienia – ${Mn}^{IV}$	$1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{3}$
mangan na $+ VI$ stopniu utlenienia – ${Mn}^{VI}$	$1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{1}$
mangan na $+ VII$ stopniu utlenienia – ${Mn}^{VII}$	$1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6}$

Mangan jest pierwiastkiem aktywnym chemicznie. W postaci rozdrobnionej spala się w tlenie, tworząc mieszaninę tlenków ${MnO}_{2}$ i ${Mn}_{3} O_{4}$ . Reaguje z kwasami z wyparciem wodoru, np.:

Mn + 2 HCl \to {MnCl}_{2} + H_{2} ↑

Tworzy kilka grup związków, które zostały omówione poniżej.

R1RoqwIparOrp

Zdjęcie przedstawia różne kawałki manganu. Jeden ma postać sześcianu o gładkich ścianach. Pozostałe kawałki mają gładkie podstawy, ale ich wierzchnia warstwa jest zbudowana z drobnych kuleczek. — Czyste ( $99,99 %$ ) kawałki manganu rafinowane elektrolitycznie
Źródło: By Alchemist-hp (talk) (www.pse-mendelejew.de) - Praca własna, FAL, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11930318, licencja: CC BY-NC-ND 3.0.

bg‑magenta

Tlenki manganu

Mangan tworzy kilka podstawowych tlenków: tlenek manganu( $II$ ) $MnO$ , tlenek manganu( $III$ ) ${Mn}_{2} O_{3}$ , tlenek manganu( $IV$ ) ${MnO}_{2}$ i tlenek manganu( $VII$ ) ${Mn}_{2} O_{7}$ .

Charakter chemiczny tych tlenków zmienia się wraz ze zmianą stopnia utlenieniastopień utlenieniastopnia utlenienia manganu w tych związkach. Zależność tę przedstawiono w poniższej tabeli.

**Charakterystyka tlenków manganu**
Stopień utlenienia manganu	Wzór tlenku	Nazwa	Barwa	Charakter chemiczny
$II$	$MnO$	tlenek manganu( $II$ )	biała/bladoróżowa	zasadowy
$III$	${Mn}_{2} O_{3}$	tlenek manganu( $III$ )	czarna	zasadowy
$IV$	${MnO}_{2}$	tlenek manganu( $IV$ )	brunatna	amfoteryczny
$VII$	${Mn}_{2} O_{7}$	tlenek manganu( $VII$ )	ciemnozielona (ciecz)	kwasowy

bg‑gray1

Tlenek manganu( $II$ ) $MnO$

RbGn7EMQDn0mP

Zdjęcie przedstawia sączek karbowany, umieszczony w lejku, na którym znajduje się jasnobrązowy osad tlenku manganu(<math aria‑label="dwa">II). — Tlenek manganu(<math aria‑label="dwa">II)
Źródło: Chemicalinterest, dostępny w internecie: wikipedia.org, domena publiczna.

W przemyśle tlenek manganu( $II$ ) otrzymuje się z tlenku manganu( $IV$ ) poprzez redukcję metanem, wodorem lub tlenkiem węgla( $II$ ) w temperaturze powyżej $800 ° C$ .

{MnO}_{2} + H_{2} \overset{800 ° C}{\to} MnO + H_{2} O

W tej formie występuje jako oliwkowo‑szare ciało stałe, trudno rozpuszczalne w wodzie i niereagujące z wodą – nie zachodzi zatem reakcja:

MnO + H_{2} O \to Mn {(OH)}_{2}

Więc tlenek ten pomimo, że zasadowy, to nie jest zasadotwóczy.

Innym sposobem otrzymywania tego tlenku jest termiczny rozkład węglanu manganu( $II$ ).

{MnCO}_{3} \overset{ogrzewanie}{\to} MnO + {CO}_{2} ↑

Tlenek manganu( $II$ ) ma charakter zasadowy, o czym świadczy pozytywny wynik reakcji z kwasami i negatywny z zasadami:

MnO + 2 HCl \to {MnCl}_{2} + H_{2} O

MnO + NaOH \to

reakcja nie zachodzi

bg‑gray1

Tlenek manganu( $III$ ) ${Mn}_{2} O_{3}$

Naturalnie występuje jako minerał braunit. Jest to czarne ciało stałe, otrzymywane w reakcji tlenku $MnO$ z tlenem w bardzo wysokiej temperaturze. Najczęściej można otrzymać go poprzez rozkład termiczny tlenku manganu( $IV$ ).

4 {MnO}_{2} \overset{500 - 900 ° C}{\to} 2 {Mn}_{2} O_{3} + O_{2} ↑

Tlenek manganu( $III$ ) należy do grupy tlenków zasadowych. Nie rozpuszcza się w wodzie, etanolu i acetonie.

bg‑gray1

Tlenek manganu( $IV$ ) ${MnO}_{2}$

Tlenek manganu( $IV$ ) w przyrodzie występuje w formie pospolitego minerału: piroluzytu, który jest kruchy i nieprzezroczysty. Odmiany ziemisteodmiana ziemistaOdmiany ziemiste piroluzytu są natomiast bardzo miękkie i tłuste w dotyku oraz brudzą ręce. Tlenek manganu( $IV$ ) jest także składnikiem braunsztynu – najważniejszej rudy manganowej.

Tlenek manganu( $IV$ ) w stanie bezwodnym jest czarny, w stanie uwodnionym staje się brunatny. Można go otrzymać między innymi w wyniku rozkładu ${KMnO}_{4}$ – zarówno w wyniku termicznej reakcji, jak i reakcjach redoks w środowisku obojętnym.

2 {KMnO}_{4} \to K_{2} {MnO}_{4} + {MnO}_{2} + O_{2} ↑

2 {KMnO}_{4} + 3 K_{2} {SO}_{3} + H_{2} O \to 2 {MnO}_{2} + 3 K_{2} {SO}_{4} + 2 KOH

${MnO}_{2}$ jest tlenkiem amfoterycznym, ale dość biernym chemicznie. Reaguje stapiany ze ze stałym wodorotlenkiem sodu, ale nie z jego wodnym roztworem:

{MnO}_{2} + 2 NaOH \to {Na}_{2} {MnO}_{3} + H_{2} O

Z kwasami również reaguje opornie. Z kwasem chlorowodorowym reaguje dopiero przy znacznych jego stężeniach, ulegając reakcji redoks:

{MnO}_{2} + 4 HCl \to {MnCl}_{2} + {Cl}_{2} ↑ + 2 H_{2} O

**Właściwości amfoteryczne tlenku manganu( $IV$ )**
reaguje z kwasami	reaguje z zasadami
$2 {MnO}_{2} + 2 H_{2} {SO}_{4} \to 2 {MnSO}_{4} + O_{2} ↑ + 2 H_{2} O$	Na przykład podczas stapiania ${MnO}_{2}$ z $KOH$ , pod wpływem tlenu z powietrza powstaje sól manganu na $VI$ stopniu utlenienia. $2 {MnO}_{2} + 4 KOH + O_{2} \to 2 K_{2} {MnO}_{4} + 2 H_{2} O$
Równanie wskazuje, że następuje redukcjaredukcjaredukcja $Mn$ na $IV$ stopniu utlenienia do $Mn$ na $II$ stopniu utlenienia, czyli ${MnO}_{2}$ jest w tych reakcjach utleniaczem.utleniaczutleniaczem.	Następuje utlenienieutlenianieutlenienie $Mn$ na $IV$ stopniu utlenienia do $Mn$ na $VI$ stopniu utlenienia, czyli ${MnO}_{2}$ jest w tych reakcjach reduktoremreduktorreduktorem.

Podczas ogrzewania tlenek manganu( $IV$ ) rozkłada się między innymi z wydzieleniem tlenu (jest to laboratoryjna metoda otrzymywania tlenu).

4 {MnO}_{2} \overset{500 - 900 ° C}{\to} 2 {Mn}_{2} O_{3} + O_{2} ↑

${MnO}_{2}$ znalazł zastosowanie w produkcji zapałek (utleniacz).

bg‑gray1

Tlenek manganu( $VII$ ) ${Mn}_{2} O_{7}$

Tlenek manganu( $VII$ ) wydziela się w postaci ciemnozielonej oleistej cieczy, w wyniku działania stężonego kwasu siarkowego( $VI$ ) na stały ${KMnO}_{4}$ :

2 {KMnO}_{4} + H_{2} {SO}_{4} \to {Mn}_{2} O_{7} + K_{2} {SO}_{4} + H_{2} O

${Mn}_{2} O_{7}$ jest tlenkiem kwasowym i reaguje z zasadami, tworzy sole nietrwałego kwasu manganowego( $VII$ ) – manganiany( $VII$ ), np. manganian( $VII$ ) potasu ${KMnO}_{4}$ . Jest wybuchowy.

bg‑magenta

Sole manganu

Mangan tworzy liczne sole. Roztwory wodne rozpuszczalnych soli manganu( $II$ ) są zazwyczaj bezbarwne (a przy znacznych stężeniach jonów ${Mn}^{2 +}$ bladoróżowe), a siarczek manganu( $II$ ) to cielisty osad, który powstaje np. w reakcji:

{MnCl}_{2} + {Na}_{2} S \to MnS ↓ + 2 NaCl

Najbardziej popularną solą manganu( $II$ ) jest siarczan( $VI$ ) manganu( $II$ ) ${MnSO}_{4}$ . Sól ta w stanie bezwodnym jest bezbarwana, natomiast w postaci hydratu oraz w roztworze wodnym przybiera barwę bladoróżową.

Z kolei sole manganu( $III$ ) są zazwyczaj barwnymi związkami zarówno w roztworze wodnym, jak i w ciele stałym. Powstają poprzez roztworzenie w odpowiednich kwasach tlenku manganu( $III$ ). Do soli manganu na stopniu utlenienia $III$ zaliczyć można między innymi: siarczan( $VI$ ) manganu( $III$ ) ${Mn}_{2} {({SO}_{4})}_{3}$ , fluorek manganu( $III$ ) ${MnF}_{3}$ oraz chlorek manganu( $III$ ) ${MnCl}_{3}$ .

Na wyższych stopniach utlenienia mangan występuje w anionach, ale także w solach, np. $K_{2} {MnO}_{4}$ i ${KMnO}_{4}$ .

bg‑magenta

Wodorotlenki

Wśród związków manganu nie sposób nie wspomnieć o wodorotlenku manganu( $II$ ) $Mn {(OH)}_{2}$ . Wodorotlenek manganu( $II$ ) jest ciałem stałym o białej barwie, bardzo słabo rozpuszczalnym w wodzie. Świeżo strącony biały osad wodorotlenku manganu( $II$ ), pod wpływem tlenu z powietrza lub nadtlenku wodoru, utlenia się do uwodnionego tlenku manganu i przybiera barwę brunatną.

{MnCl}_{2} + 2 NaOH \to Mn {(OH)}_{2} ↓ + 2 NaCl

2 Mn {(OH)}_{2} + O_{2} \to 2 {MnO}_{2} + 2 H_{2} O

Wodorotlenek manganu( $II$ ) ma charakter zasadowy – reaguje z kwasami, dając sole o bladoróżowym zabarwieniu.

Mn {(OH)}_{2} + 2 HCl \to {MnCl}_{2} + 2 H_{2} O

bg‑magenta

Manganiany

Odrębną grupę związków manganu stanowią manganiany, czyli sole kwasów manganowych. W zależności od stopnia utlenienia manganu, znane są:

manganiany( $IV$ ) – ${MnO}_{3}^{2 -}$ lub ${MnO}_{4}^{4 -}$ ;
manganiany( $V$ ) – ${MnO}_{4}^{3 -}$ ;
manganiany( $VI$ ) – ${MnO}_{4}^{2 -}$ (nazwa zwyczajowa: manganiany).
manganiany( $VII$ ) – ${MnO}_{4}^{-}$ (nazwa półsystematyczna: nadmanganiany).

Manganiany( $VI$ ) o wzorze ogólnym ${Me}_{2} {MnO}_{4}$ (gdzie $Me$ – symbol metalu) to związki trwałe w środowisku zasadowym. Najbardziej znanym manganianem( $VI$ ) jest manganian( $VI$ ) potasu $K_{2} {MnO}_{4}$ , który można otrzymać w reakcji:

{MnO}_{2} + {KNO}_{3} + K_{2} {CO}_{3} \to K_{2} {MnO}_{4} + {KNO}_{2} + {CO}_{2} ↑

Roztwór manganianu( $VI$ ) potasu ma barwę zieloną. Jeśli tylko zostawimy go na dłużej w wodzie, nie alkalizując środowiska lub zakwasimy roztwór, wówczas zachodzi reakcja dysproporcjonowania:

środowisko obojętne:

3 K_{2} {MnO}_{4} + 2 H_{2} O \to 2 {KMnO}_{4} + {MnO}_{2} + 4 KOH

środowisko kwasowe:

3 K_{2} {MnO}_{4} + 4 HCl \to 2 {KMnO}_{4} + {MnO}_{2} + 4 KCl + 2 H_{2} O

3 {MnO}_{4}^{2 -} + 4 H_{3} O^{+} \to 2 {MnO}_{4}^{-} + {MnO}_{2} + 6 H_{2} O

Najbardziej popularnym manganianem( $VII$ ) jest manganian( $VII$ ) potasu ${KMnO}_{4}$ – zwany dawniej nadmanganianem potasu. Związek ten otrzymuje się za pomocą elektrolitycznego utleniania manganianu( $VI$ ). W procesie elektrolizy następuje utlenianie jonów ${MnO}_{4}^{2 -}$ do jonów ${MnO}_{4}^{-}$ , co można zapisać za pomocą schematu:

{MnO}_{4}^{2 -} \to {MnO}_{4}^{-} + e^{-}

${KMnO}_{4}$ to bardzo silny utleniacz, który znajduje zastosowanie w chemii organicznej i nieorganicznej. Kryształki są fioletowe z czarnozielonym połyskiem, zaś roztwór wodny jest intensywnie fioletowy. Ze względu na swoje właściwości oksydo‑redukcyjne, związki manganu stanowią podstawowe wyposażenie niemal każdego laboratorium.

Ciekawostka

W Stanach Zjednoczonych wykorzystuje się nie ${KMnO}_{4}$ , a ${NaMnO}_{4}$ .

R1VyQYBJwKwpN

Zdjęcie przedstawia pewną ilość drobnych, czarnych kryształków umieszczonych na szkiełku zegarkowym. — Nadmanganian potasu (manganian(<math aria‑label="siedem">VII) potasu), ${KMnO}_{4}$
Źródło: Adam Rędzikowski, Wikipedia, licencja: CC BY-SA 4.0.

Słownik

stopień utlenienia

ładunek, jaki zgromadziłby się na atomie danego pierwiastka wchodzącego w skład związku chemicznego, przy założeniu, że wszystkie wiązania chemiczne w związku mają charakter wiązań jonowych

redukcja

proces przyjmowania elektronów, związany z obniżaniem stopnia utlenienia utleniacza

utlenianie

proces oddawania elektronów, związany z podwyższaniem stopnia utlenienia reduktora

reduktor

atom, jon lub cząsteczka, które w reakcji redoks są donorem elektronu (elektronów)

utleniacz

atom, jon lub cząsteczka, które w reakcji redoks są akceptorem elektronu (elektronów)

odmiana ziemista

odmiana minerału, która pod względem wyglądu zewnętrzengo oraz sposobu wykształcenia przypomina ziemię; w kolorze podobnym do ziemi, szary z odcieniem brunatnym

Bibliografia

Bielański A., Podstawy Chemii nieorganicznej, t. 1–2, Warszawa 2010.

Greenwood N.N., Earnshaw A., Chemistry of the Elements, second edition, Oksford 1997.

Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Chemia. Repetytorium. Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko‑Biała 2010.

Lautenschläger K. H., Schröter W., Wanninger A., Nowoczesne kompendium chemii, tłumaczenie Andrzej Dworak, Warszawa 2014.

Wprowadzenie

Film edukacyjny

Mangan jako pierwiastek

Tlenki manganu

Tlenek manganu( $II$ ) $MnO$

Tlenek manganu( $III$ ) ${Mn}_{2} O_{3}$

Tlenek manganu( $IV$ ) ${MnO}_{2}$

Tlenek manganu( $VII$ ) ${Mn}_{2} O_{7}$

Sole manganu

Wodorotlenki

Manganiany

Słownik

Bibliografia

Wprowadzenie

Film edukacyjny

Przeczytaj

Mangan jako pierwiastek

Tlenki manganu

Tlenek manganu(II) MnO

Tlenek manganu(III) Mn2O3

Tlenek manganu(IV) MnO2

Tlenek manganu(VII) Mn2O7

Sole manganu

Wodorotlenki

Manganiany

Słownik

Bibliografia

Tlenek manganu( $II$ ) $MnO$

Tlenek manganu( $III$ ) ${Mn}_{2} O_{3}$

Tlenek manganu( $IV$ ) ${MnO}_{2}$

Tlenek manganu( $VII$ ) ${Mn}_{2} O_{7}$