ش.....مثل.....شیمی

منگنز بصورت اکسيد فلزی در پوسته زمين فراوان است. پيرولوزيت (MnO₂ )                                    هوسمانيت(Mn₃O₄)                                     

برای استخراج فلز، اکسيدهای آبدار را برشته کرده و سپس به وسيله کربن کاهش می دهد                                           . 

Mn₃O₄  +  4C                             3Mn + 4CO 

دمای بالا  

عمل کاهش به وسيله آلومينيوم انجام می گيرد. 

3Mn₃O₄  +  8Al                                 9Mn + 4 Al₂O₃ 

فلز ناخالص را می توان به روش الکتروليز خالص كرد    

منگنز از نظر خواص شيميايی و فيزيکی شبيه به آهن و کروم است. فلزی است کاملا الکتروپوزيتيو، به آسانی در محلول رقيق اسيدهای غير اکسنده حل شده و هيدروژن آزاد می کند.                  

  Mn₂+   2e^-                                       Mn           Eº = 1.18 V

Mn + 2HCl                                        MnCl₂ + H₂            

Mn + H₂SO₄                                     MnSO₄ + H₂            

      Mn + 2H₂SO₄                                   Mn(NO₃)₂ + H₂             

تعداد بسيار کمی از فلزات با اسيد نيتريک رقيق هيدروژن آزاد می کنند که منگنز يکی از آنهاست. منگنز در هوای مرطوب اکسيد می شود. در صورتيکه منگنز ناخالص باشد، آب را تجزيه کرده و هيدروژن آزاد می کند.                             

Mn + 2H₂O                                    Mn(OH)₂ + H₂

 ترکيبات منگنز                        

اين فلز حالتهای اکسايش 0 تا 7+ و در برخی حالات حتی منفی را  دارد. منگنز در حالت اکسايش VII به صورت Mn₂O₇ ويون  MnO₄^- شناخته شده است.                             

هپتوکسيد منگنز (انيدريد پرمنگنيت)از افزايش پرمنگنات پتاسيم به اسيد سولفوريک غليظ و سرد به صورت مايع روغنی به رنگ قهوه ای جدا می شود.                                    

KMnO₄ + H₂SO₄                Mn₂O₇ + K₂SO₄ + H₂O 

Mn₂O₇ + H₂O                     2HMnO₄             

 پرمنگنات پتاسيم

از واکنش دی اکسيد منگنز با پتاس يا کربنات پتاسيم در مجاورت هوا يا ساير اکسنده ها مانند نيترات پتاسيم به دست می آيد. جامد حاصل منگنات پتاسيم سبز رنگ است که در آب حل شده و با عبور دی اکسيد کربن، کلر يا اوزون از محلول به پرمنگنات تبديل می شود.                 

3MnO₄^2- + 2H₂O                2KMnO₄ + MnO₂ + 2OH^-

2MnO₄^2- + Cl₂                    2MnO₄^- + 2Cl^-                    

 خواص پرمنگنات پتاسيم

رنگ يون پرمنگنات ارغوانی پر رنگ است. بلور پتاسيم پرمنگنات تقريبا سياه رنگ است. در آب محلول و ناپايدار است. د رمحيط اسيدی به آرامی تجزيه می شود و در محييهای خنثی و قليايی و در تاريکی تقريبا پايدار است.

1- عمل اکسيد کنندگی در محيط اسيدی، بازی و خنثی يک ماده اکسنده قوی است.                                 

(در محيط اسيدی)   MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^-            Mn²⁺ + 4H₂O     Eº=1.51 V  

( د رمحيط بازی)MnO₄^- +2H₂O + 3e-           MnO₂ + 4OH^-    Eº=1.23 V  

د رمحيط بازی قوی به يون منگنات سبز رنگ تبديل می شود. 

MnO₄^- +e^-                                 MnO₄^2-               

باز بسيار قوی  

Eº=0.56 V

MnO₄^- + 8H⁺ + 5Fe²⁺                         5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

2MnO₄^- + 5SO₃^2- + 6H⁺ 2Mn²⁺ + 5SO₄^2- + 3H₂O

2MnO₄^- + 2SO₂ + 2H₂O  2Mn²⁺ + 5SO₄^2- + 4H⁺

2MnO₄^- + 5NO₂^- + 6H⁺  2Mn²⁺ + 5NO₃^- + 3H₂O

2MnO₄^- + 5AsO₃^3- + 6H⁺ 2Mn²⁺ + 5AsO₄^3- + 3H₂O

2MnO₄^- + 5C₂O₄^2- + 16H⁺ 10CO₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

2MnO₄^- + 5H₂O₂ + 6H⁺ 2Mn²⁺ + 5O₂ + 8H₂O  

• اثر حرارت

پرمنگنات پتاسيم بر اثر گرمای شديد، به منگنات پتاسيم، دی اکسيد منگنز و اکسيژن تبديل می شود. 

2KMnO₄                                  K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ 

 شيمی منگنزII( d⁵)                                                       اين حالت اکسايش به صورت MnO ، Mn(OH)₂ نمکهای سولفات، کلريد، کربنات ، نيترات و .....)وجود دارد.                    

1- MnO از کاهش MnO₂ با هيدروژن به صورت پودر به رنگ خاکستری مايل به سبز به دست می آيد. اين اکسيد ماهيت قليايی دارد و به سهولت به Mn₂O₃ تبديل می شود.

2MnO + ½ O₂                                     Mn₂O₃                           

2- Mn(OH)₂ از افزودن هيدروکسيدهای قليايی بر محلول نمکهای Mn²⁺ به صورت رسوب سفيد رنگ ژلاتينی تشکيل می شود.     

Mn²⁺ + 2OH^-                              Mn(OH)₂ 

ºC 250 

هوا

3- نمکهای منگنز(II) جزء پايدارترين نمکها به شمار می آيند. بجز کربنات و فسفات منگنز(II) بقيه نمکهای(II) در آب حل می شوند. کلريد منگنز(II) از واکنش HCl و MnO₂ تهيه می شود.                       

MnO₂ + 4HCl                               MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O 

حرارت 

سولفات منگنز(II) را از حرارت دادن دی اکسيد منگنز با اسيد سولفوريک  بدست می آورند.                                 

2MnO₂ + 2H₂SO₄                      2MnSO₄ + O₂ + 2H₂O

يون Mn(II) کمپلکس هايی همانند [Mn(H₂O)₆]²⁺ ،Mn(NH₃)₆]2+  ،[MnCl₂(H₂O)₂]^2- و [MnCl₆]^4-تشکيل می دهد. منگنز(II) با سديم هيدروکسيد رسوب ژلاتينی Mn(OH)₂  و با سولفيد آمونيم رسوب صورتی رنگ MnS می دهد.                              

Mn²⁺ + (NH4)₂S                             MnS + 2NH₄⁺

•   شيمی منگنز(III)                                            
  منگنز در اين حالت اکسايش به صورت اکسيدهای مختلط، هگزا اکوئو منگنز(III) و فلوئوريد منگنز(III) وجود دارد. هنگاميکه اکسيد يا هيدروکسيدی از منگنز تا 1000 درجه حرارت داده شود ترکيب سياه رنگ Mn₃O₄ تشکيل می شود(Mn^IIMn₂^IIIO₄ ).                    

Mn³⁺ + 2H₂O                       Mn^2+(aq) + MnO₂ + 4H⁺

 شيمی منگنز VI (d¹ )                            

    در اين خالت اکسايش فقط به صورت منگناتMnO42-  شناخته     شده است.                            

MnO2 + 2KOH + O                        K₂MnO₄ + H₂O 

يون منگنات فقط در محلولهای خيلی قليايی پايدار است. در محلولهای اسيدی يا کمی قليايی تسهيم نامتناسب انجام می دهد              . 

3MnO₄^2- + 4H⁺                     2MnO₄^- + MnO₂ + 2H₂O