Μαγγάνιο (Mn)

Αγγλικά

Γαλλικά

Γερμανικά

Ιταλικά

Ισπανικά

manganese

manganèse

Mangan

manganese

manganeso

 

Σημείο τήξης (oC)

Σημείο βρασμού (oC)

Ειδικό βάρος  (g/cm3)

Aφθονία στο φλοιό της Γης (ppm)

Αφθονία στη θάλασσα (ppm)

1244

1962

7,44

955

0,0004

 

Γενικά για το Mn

• Σκληρό και εύθρυπτο αργυρόχρωμο μέταλλο. Αρκετά δραστικό μέταλλο, αντιδρά με θερμό νερό με έκλυση υδρογόνου, καίγεται εύκολα στον αέρα. Απομονώθηκε από τον J. G. Gahn (Σουηδία, 1774). Oνομασία ελληνικής προέλευσης: από το "μαγνήτης".

• Η τοξικότητα του μετάλλου και των ανόργανων ενώσεών του είναι σχετικώς μικρή.

• Σπουδαιότερο ορυκτό του είναι ο πυρολουσίτης, MnO2 [F01]. Υπάρχει μεγάλη ποικιλία άλλων ορυκτών μαγγανίου μεταξύ των οποίων από τα πλέον κοινά είναι ο αουσμανίτης, Mn3O4 [F02], o ψιλομέλανας, (Mn,Ba)O·2MnO2 [F03], ο ροδοχρωσίτης, MnCO3 [F04] και ο μαγγανίτης, MnO(OH). Τεράστιες ποσότητες ορυκτών μαγγανίου (24% σε Mn ως οξείδια και υδροξείδια) βρίσκονται στον πυθμένα των ωκεανών υπό τη μορφή σφαιριδίων, που είναι γνωστά ως κόνδυλοι μαγγανίου (manganese nodules) [F05].

• Το 2021 εξορύχθηκε παγκοσμίως ποσότητα μεταλλεύματος, η οποία αντιστοιχεί σε 20 εκατομ. τόνους μαγγανίου. Κυριότερες παραγωγοί χώρες: Νότια Αφρική, Αυστραλία, Κίνα, Γκαμπόν, Βραζιλία.

• Σχεδόν στο σύνολό του το μαγγάνιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή μαγγανιοχάλυβα (μέχρι 12-14% σε Mn), σκληρότατος και ανθεκτικός στη φθορά τύπος χάλυβα. 'Αλλα κράματα είναι ο μαγγανιούχος μπρούντζος (Cu-Mn-Zn), κράμα ιδιαίτερα ανθεκτικό ως προς τη διάβρωση από το θαλασσινό νερό και η μαγγανίνη (84%Cu-12%Mn-4%Ni) κράμα με σχεδόν μηδενικό θερμικό συντελεστή ωμικής αντίστασης χρησιμοποιούμενο στην κατασκευή ηλεκτρικών αντιστάσεων. Ως MnO2 χρησιμοποιείται στην κατασκευή των κοινών ηλεκτρικών στοιχείων (μπαταριών) Zn-C, στην υαλουργία και στην κεραμική.

F01. Πυρολουσίτης, MnO2

F02. Αουσμανίτης, Mn3O4

F03. Ψιλομέλανας, (Mn,Ba)O·2MnO2

F04. Ροδοχρωσίτης, MnCO3

 

F05.  Μαγγανίτης, MnO(OH)

 

F06. Κόνδυλοι μαγγανίου στο βυθό του Νότιου

 Ειρηνικού

Γενικές χημικές ιδιότητες των ενώσεων του Mn

 

Οξειδωτικές καταστάσεις

• Η σταθερότερη οξειδωτική κατάσταση του Mn σε υδατικά διαλύματα είναι η Mn(II). 

Τα σχετικώς πυκνά διαλύματα αλάτων Mn(II) παρουσιάζουν ένα πολύ ελαφρύ ροζ χρώμα (αριστερά), σε αντίθεση με τα άλατα του Mn(VII) (υπερμαγγανικά) των οποίων ακόμη και πολύ αραιά διαλύματα έχουν έντονο ερυθροϊώδες χρώμα (δεξιά).

• Σχετικά σταθερή σε υδατικά διαλύματα είναι και η οξειδωτική κατάσταση Mn(VIΙ), με τη μορφή των οξειδωτικών υπερμαγγανικών ιόντων, MnO4-, εφ’ όσον δεν υπάρχουν αναγωγικές ουσίες στο διάλυμα.

• Η κατάσταση Mn(III) σταθεροποιείται μόνο υπό τη μορφή συμπλόκων (π.χ. με φωσφορικά ιόντα), ενώ η κατάσταση Mn(VI), υπό τη μορφή μαγγανικών ιόντων, MnO42-, υφίσταται μόνο σε ισχυρώς αλκαλικά διαλύματα και δεν είναι ιδιαίτερα σταθερή.

• 'Αλλες οξειδωτικές καταστάσεις, ως π.χ. η Mn(IV) είναι σταθερές στη μορφή στερεών ενώσεων, ως π.χ. το MnO2.

 

Τυπικό άλας Mn(II): MnCl2·6H2O Τυπικό άλας Mn(II): MnSO4·H2O Τυπικό άλας Mn(VII): KMnO4 (υπερμαγγανικό κάλιο)

 

Διαλυτοποίηση του μετάλλου

• To Mn είναι το δραστικότερο μέταλλο από τα μέταλλα της ΙΙΙης ομάδας)και διαλύεται εύκολα σε όλα τα αραιά ισχυρά οξέα καθώς επίσης και στο οξικό οξύ με έκλυση Η2. Ανάλογα, αντιδρά αργά με νερό σε θερμοκρασία βρασμού με έκλυση Η2

Mn + 2H+  Mn2+ + H2

Mn + 2H2Ο    Mn(OH)2 + H2

Video 01: Διαλυτοποίηση μεταλλικού Mn με αραιό HCl.

 

• Eπίσης διαλύεται και σε οξειδωτικά οξέα, όπως το πυκνό-θερμό H2SO4 και το ΗΝΟ3 καταλήγοντας πάντοτε στην κατάσταση Mn(II):

Mn + 3H2SO4    Mn2+ + 2ΗSO4− + SO2 + 2H2O

3Mn + 8H+ + 2NO3−    3Mn2++ + 2NO + 4H2O

• Το Mn δεν προσβάλλεται από διαλύματα ισχυρών βάσεων.

 

Σταθερότητα των διαλυμάτων του

• Τα διαλύματα των αλάτων του Mn(II) είναι σταθερά. Ελαφριά οξίνιση είναι απαραίτητη για να αποφευχθεί η έστω και περιορισμένη υδρόλυσή τους. Τα στερεά άλατα του Mn(II) έχουν ένα ελαφρύ ρόδινο χρώμα, όπως και τα πυκνά διαλύματά τους.

• Τα διαλύματα των MnO4− είναι σχετικώς σταθερά σε ουδέτερα διαλύματα, απουσία ιχνών αναγωγικών ουσιών ή οργανικών ενώσεων και εφόσον προστατεύονται από το φως. 'Εχουν χαρακτηριστικό, εντονότατο ερυθροϊώδες χρώμα.

 

Σχηματισμός συμπλόκων ιόντων

• Τα ιόντα Mn2+ δεν σχηματίζουν σύμπλοκα με NH3 ή υδροξυσύμπλοκα με διαλύματα ισχυρών βάσεων.

 

Ειδικά χαρακτηριστικά

• Τα ιόντα Mn2+ με ΝΗ3 ή διαλύματα ισχυρών βάσεων παρέχουν δυσδιάλυτο λευκό ζελατινώδες ίζημα από Mn(OH)2 το οποίο απορροφά ταχύτατα Ο2 και οξειδώνεται τελικά προς καστανό MnO2·H2O:

Mn2+ + 2NH3 + 2H2O    Mn(OH)2 + 2NH4+

Mn2+ + 2 OH−    Mn(OH)2

2Mn(OH)2 + O2    2MnO2·H2O  [V03]

• Τα ιόντα Mn2+ αντιδρούν με ιόντα S2− παρέχοντας σαρκόχρωμο ίζημα MnS, το λιγότερο δυσδιάλυτο από τα θειούχα άλατα των κατιόντων της ΙΙΙης ομάδας, αδιάλυτο σε περίσσεια θειούχων, διαλυτό σε αραιά ισχυρά οξέα, ακόμη όμως και σε διάλυμα CH3COOH.

Mn2+ + S2−    MnS  [V02]

MnS + 2H+    Mn2+ + H2S

• Η χαρακτηριστικότερη αντίδραση των ιόντων Mn2+ είναι η οξείδωσή τους σε ισχυρώς όξινα διαλύματα από ισχυρότατα οξειδωτικά αντιδραστήρια, όπως τα στερεά PbO2, NaBiO3 ή διαλύματα υπερθειικών και υπεριωδικών αλάτων, προς τα εντόνως ερυθροϊώδη MnO4-:

2Mn2+ + 5PbO2 + 4H+    5Pb2+ + 2MnO4− + 2H2O

2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H+    5Na+ + 5Bi3+ + 2MnO4− + 7H2O [V04]

2Mn2+ + 5S2O82− + 8H2O    2MnO4− + 10SO42− + 16H+

2Mn2+ + 5IO4− + 3H2O    2MnO4− + 5 IO3− + 6H+

 

Τυπικές αντιδράσεις Mn2+

 

1. Ιόντα S2−

Mn2+ + S2−    MnS  /  Τα ιόντα Mn2+ με ιόντα S2− παρέχουν σαρκόχρωμο ίζημα MnS, ...

MnS + 2H+    Mn2+ + H2S  /  ...που διαλύεται εύκολα σε αραιά οξέα.

Video 02: Αντίδραση Mn2+ με S2−.

2. Iόντα OH−

Mn2+ + 2 OH−    Mn(OH)2  /  Tα ιόντα Mn2+ με διαλύματα ισχυρών βάσεων παρέχουν δυσδιάλυτο σχεδόν λευκό ίζημα από Mn(OH)2,

2Mn(OH)2 + O2    2MnO2·H2O  /  ...το οποίο όμως απορροφά ταχύτατα O2 και μετατρέπεται σε καστανέρυθρο MnO2·H2O. [V03]

Video 03: Αντίδραση Mn2+ με OH−.

3. Αμμωνία

Mn2+ + 2NH3 + 2H2O    Mn(OH)2 + 2NH4+  /  Tα ιόντα Mn2+ με NH3 παρέχουν δυσδιάλυτο, σχεδόν λευκό ίζημα από Mn(OH)2 αδιάλυτο σε περίσσεια ΝΗ3, ...

2Mn(OH)2 + O2    2MnO2·H2O  /  ...το οποίο όμως απορροφά ταχύτατα O2 και μετατρέπεται σε καστανέρυθρο MnO2·H2O.

 

4. NaBiO3

2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H+    5Na+ + 5Bi3+ + 2MnO4− + 7H2O  /  Τα ιόντα Mn2+ με στερεό NaBiO3 σε ισχυρώς όξινο διάλυμα, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου οξειδώνονται προς ερυθροϊώδη MnO4−. Η αντίδραση είναι χαρακτηριστική για το Mn και επιτρέπει την ανίχνευση μικρών συγκεντρώσεών του. 

Video 04: Αντίδραση Mn2+ με NaBiO3.

Επιστροφή στον πίνακα επιλογών