Mangan

Mangan, Mn, je kov ze 7. Skupiny PSP. Je to velmi světle šedý, paramagnetický a tvrdý kov. Využívá se jako součást slitin a v pigmentech.

Vlastnosti manganu
Atomové číslo 25 Počet stabilních izotopů 1
Atomová hmotnost 54,938 Elektronová konfigurace [Ar] 3d5 4s2
Teplota tání [°C] 1246 Teplota varu [°C] 2061
Elektronegativita 1,54 Hustota [g.cm-3] 7,21

Kovový mangan reaguje zvolna s vodou a dobře se rozpouští v kyselinách. Na vzduchu se oxiduje až za vyšších teplot za vzniku Mn3O4. Vytváří sloučeniny ve velkém množství oxidačních čísel, +I až +VII, všechny jeho sloučeniny jsou barevné.

Je poměrně hodně zastoupen v zemské kůře, okolo 0,1 %. Vyskytuje se společně s rudami železa. Mezi nejdůležitější minerály manganu patří pyroluzit (burel, MnO2), hausmannit (Mn3O4) a rhodochrozit (MnCO3).

Sloučeniny manganu

Mangan vytváří běžně sloučeniny v oxidačních číslech od II do VII (mimo V), ale známe jeho sloučeniny v oxidačních stavech od -III až po VII.

Sloučeniny MnI

Reakcí práškového manganu s roztokem NaCN v anaerobních podmínkách dochází k oxidaci vodou a vzniká komplex Na5[Mn(CN)6]. V tomto oxidačním stavu jsou známy i další komplexy, jejich stabilizace je většinou zajištěna stericky náročnými (objemnými) ligandy.

Sloučeniny MnII

Manganaté sloučeniny se připravují nejčastěji z burelu (MnO2), jsou to většinou bezbarvé nebo slabě růžové látky. Většina manganatých komplexů je vysokospinová. Oxid manganatý (MnO) je zelená látka, kterou lze připravit tepelným rozkladem octanu manganatého, je antiferoangnetický a má strukturu NaCl.

Sloučeniny MnIII

Tyto sloučeniny jsou silná oxidační činidla a ochotně disproporcionují na MnII a MnIV. V pevném stavu jsou mají fialovo-červené zbarvení.

Sloučeniny MnIV

Asi nejznámější sloučeninu čtyřmocného manganu je oxid manganičitý (burel, MnO2), který je polymorfní a většina jeho modifikací je nestechiometrická. Koordinační chemie je poměrně chudá, známe jednojaderné komplexy, např. [MnF6]2- a [Mn(CN)6]2- i složitější částice jako je [MnW5O6]20-.

Sloučeniny MnV

Tento oxidační stav není příliš běžný, můžeme se s ním setkat např. při rozpouštění MnO2 v tavenině dusitanu sodného, kdy vzniká MnO4O3-.[4]

MnOCl3 lze připravit reakcí manganistanu draselného s chloroformem v prostředí kyseliny chlorsírové. Je tepelně nestabilní, v kyselém nebo neutrálním prostředí disproporcionuje.

Sloučeniny MnVI

Binární halogenidy nejsou známy. Redukcí KMnO4 pomocí SO2 za nízké teploty vzniká hnědá kapalina MnO2Cl2.

Velkou skupinou látek v tomto oxidačním stupni jsou manganany (SO42-, tyto soli jsou zpravidla tmavě zelené a připravují se zahříváním MnO2 s hydroxidy alkalických kovů. Jsou nestálé a ochotně podléhají disproporcionaci na manganistan a oxid manganičitý.

Sloučeniny MnVII

V tomto oxidačním stavu nacházíme jednu z nejznámějších sloučenin manganu – manganistan draselný (hypermangan, KMnO4), který se využívá jako desinfekční činidlo a v chemii jako oxidační činidlo v syntéze i v odměrné analýze. Je to fialová, krystalická látka, velmi dobře rozpustná ve vodě. Ročně se ho vyrobí asi půl milionu tun, vyrábí se z minerálu Mn2 zahříváním na vzduchu s KOH a následnou elektrolytickou oxidací vzniklého mangananu. Manganistanový ion je v souladu s teorií VSEPR tetraedrický, délka vazby Mn-O je 163 pm.

Reakcí manganistanu draselného s koncentrovanou kyselinou sírovou vzniká kyselina manganistá (HMnO4), která je ihned dehydratována na zelený oxid manganistý (Mn2O7). Ten je za laboratorní teploty silně výbušný a prudce reaguje i se stopami organických látek.

Oxid manganistý

Oxid manganistý

Reakcí manganistanu s kyselinou fluorosírovou, resp. chlorosírovou za nízké teploty získáme oxid-halogenidy MnO3F, resp. MnO3Cl.

NMR

Mangan je (téměř) monoizotopický prvek. Jedná se o kvadrupolární, vysoce citlivé jádro. V případě symetrického okolí, poskytuje relativně úzké signály. Standardem je roztok KMnO4 v D2O.

55Mn
Spin 5/2
Zastoupení v přírodě [%] 100 %
Citlivost vzhledem k 1H 0,179
Citlivost vzhledem k 13C 1050
Rozsah chemických posunů -3000 – 0 ppm
Rezonanční frekvence v poli 1 T 10,5763
Jaderný magnetický moment +3,46872

Chemické posuny

KMnO4 0
MnVII 0 – -100
MnI -1000 – -1600
Mn0/Mn-I -1900 – -3000

 

Literatura

  1. Mangan na české wikipedii
  2. Mangan na anglické wikipedii
  3. 55Mn NMR
  4. The Formation of Manganese(V) In Molten Sodium Nitrite

Navigace

H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Leave a Reply