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In Laboratorio – Stati di ossidazione del manganese

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Il manganese è un elemento chimico che fa parte del blocco della tavola periodica, appartenente perciò alla famiglia dei metalli. Assume un numero di ossidazione variabile da +1 a +7, anche se gli stati più comuni spaziano da +2 a +7. Partendo dal suo composto più diffuso in natura, l’MnO2 (s), in cui il manganese ha numero di ossidazione +4, si effettuano vari step per modificarne lo stato di ossidazione ed osservare i curiosi cambiamenti cromatici che distinguono gli uni dagli altri.

Stato di ossidazione +6si prepara in provetta una miscela di MnO2, KNO3 ed KOH (questi ultimi due composti prelevati in quantità minima con una spatola) e si porta sulla fiamma di un becco bunsen fino a fusione, punto in cui avviene la reazione:

MnO2 + KNO3 + 2 KOH → K2MnO4 + KNO2 + H2O              1)

Lo stato di ossidazione del manganese passa da Mn(IV) a Mn(VI) (si ossida). Una volta filtrata la soluzione appare di colore verde per la presenza dello ione manganato MnO42-.

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Stato di ossidazione +7filtrata la soluzione precedente in un apposita provetta, si aggiunge CO2 solida per provocare la reazione di dismutazione (particolare tipo di reazione di ossidoriduzione nella quale una sola sostanza in parte si ossida ed in parte si riduce):

3MnO42- + 2CO2(s) → 2MnO4 + 2CO32- + MnO2 (s)             2)

Parte del manganese quindi si è ossidato passando da Mn(VI) a Mn(VII) e parte si è ridotto passando da Mn(VI) a Mn(IV).

Il filtrato è di colore violetto caratteristico della specie MnO4– (ione permanganico, stato di ossidazione +7).

 

Stato di ossidazione +2acidifichiamo la soluzione contenente MnO4 (un forte agente ossidante) con acido solforico diluito e poche gocce di acqua ossigenata producendo solfato manganoso ed acqua. La soluzione assume una colorazione rosa, infatti la specie Mn2+ ,formatasi dalla riduzione degli ioni permanganici, contenuta in MnSO4 è di colore rosa pallido. La reazione è :

2MnO4– + 6H+ 5 H2O2 → 2Mn2++ 5O+ 8H2O

Stato di ossidazione +3: si scioglie MnSO(solfato manganoso) in 20 mL di acqua distillata. Acidifichiamo la soluzione utilizzando acido solforico concentrato (4 ml ca) e 1-2 mL di permangato di potassio (KMnO4) goccia a goccia. Avviene la reazione:

4Mn2+ + MnO4– + 8H→ 5Mn3+ + 4H2O

La colorazione rossa è identificativa della presenza dello ione Mn3+.

Stato di ossidazione +5in una provetta si sciolgono 2-3 ml di KOH (idrossido di potassio) e circa 0,5 ml di H20 e, agitando con una bacchetta di vetro, la soluzione diventa in poco tempo satura di KOH. Aggiungendo pochi cristalli di KMnOviene innescata la reazione:

2MnO4 +4OH– → 2MnO43- + O+2H2O

che manifesta in un primo momento una colorazione celeste, indicativa della presenza di MnO43- (ione ipomanganato, il primo a formarsi e instabile). La soluzione successivamente sfuma al turchese e poi al verde con la formazione di MnO42- precedentemente incontrato.

 

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