Natrijev manganat (Na2MnO4): lastnosti, priprava in kemična struktura

Natrijev manganat (Na2MnO4): odkrijte lastnosti, pripravo in kemično strukturo. Svetlo zelena spojina, sinteza iz NaOH in NaMnO4, primerjava s kalijevim manganatom.

Natrijev manganat je kemična spojina z nominalno kemijsko formulo Na₂MnO₄. Vsebuje natrijeve ione in manganatne ione (MnO₄²⁻), pri čemer ima mangan oksidacijsko število +6. Kot čista snov je tipično svetlo zelena trdna snov, topna v vodi in v močno alkalnih raztopinah. Molarna masa Na₂MnO₄ je približno 164,9 g·mol⁻¹.

Lastnosti

• Barva in stanje: svetlo zelena do temno zelena kristalinična trdna snov; vodne raztopine so zelene.
• Topnost: topen v vodi; stabilen predvsem v močno alkalnih raztopinah.
• Oljenje in magnetne lastnosti: mangan v MnO₄²⁻ ima oksidacijsko število +6 (d¹ konfiguracija), zato je manganat paramagneten (ena neparna elektronka).
• Redoks lastnosti: manganat je močan oksidant v nevtralnem ali kislem okolju, hkrati pa v ekstremno alkalnih raztopinah nekoliko stabilnejši. Pri manj alkalnih pogojih se manganat spontano disproporcionira (delno oksidira in delno reducira) v permanganat (MnO₄⁻) in MnO₂.

Kemična struktura

MnO₄²⁻ anion ima tetraedrično geometrijo z enim manganom v središču in štirimi oksigenimi atomi na vogalih tetraedra. Elektronsko gledano gre za oksidacijsko stanje Mn(+6). Strukturno je manganat podoben kromatu (CrO₄²⁻) ali permanganatu (MnO₄⁻), le da se razlikuje v oksidacijski številki in elektronski gostoti okoli Mn.

Priprava

Natrijev manganat se v praksi pogosto pridobi iz permanganata v močno alkalnem okolju. En pogosto uporabljen postopek je segrevanje raztopine ali trdne mešanice natrijevega permanganata (NaMnO₄) z močno bazo (NaOH). V tej reakciji se permanganat delno reducira do manganata, pri čemer se lahko sprošča kisik in/ali nastajajo drugi produkti odvisno od pogojev. Zato je bolj običajna in preprosta priprava ter uporaba kalijevega manganata (K₂MnO₄), saj se ta spoj lažje pridobi z neposrednim taljenjem manganovega dioksida z KOH.

Ker je priprava natrijevega manganata manj neposredna in tehnično zahtevnejša, je Na₂MnO₄ običajno dražji od svojega kalijevega ekvivalenta.

Stabilnost in tipične reakcije

• Disproporcionacija: v manj alkalnih (nevtralnih ali kislih) raztopinah manganat disproporcionira do permanganata in mangana(IV) oksida; značilna reakcija je:
  3 MnO₄²⁻ + 2 H₂O → 2 MnO₄⁻ + MnO₂ + 4 OH⁻
  Pri tej reakciji se pogosto opazi sprememba barve (zelena → vijolična raztopina + rjavi MnO₂ usedek).
• Obnašanje v kislini: natrijev manganat ni stabilen v kislem okolju, kjer hitro reagira in se pretvarja v permanganat in/ali nalaga MnO₂, kar spremlja razvijanje kisika pri nekaterih postopkih.

Uporaba

• Uporablja se v kemiji kot oksidacijsko sredstvo in kot medprodukt pri sintezah, kjer je potrebna stopnja oksidacije Mn(+6).
• V analitični kemiji se manganat in permanganat uporabljata kot standardna oksidacijska sredstva; v praksi se pogosteje uporablja kalijev permanganat (KMnO₄).
• Na₂MnO₄ je bolj specifičen reagent v raziskavah in industriji, kjer so potrebne natrijeve soli ali specifične topnosti.

Varnost in ravnanje

• Je oksidant in v stiku z organskimi materiali ali reducentskimi snovmi lahko povzroči vžig ali eksplozivno reakcijo; pri ravnanju uporabljajte primerno osebno zaščito (rokavice, očala, zaščitna obleka).
• Močno alkalne raztopine (NaOH) so korozivne; pri pripravi in skladiščenju upoštevajte navodila za varno ravnanje z lužinami in oksidanti.
• Hraniti v dobro zaprti posodi, v suhem in hladnem prostoru; izogibajte se kislim pogojem, ki pospešijo nepričakovane reakcije in sproščanje kisika.

Na kratko: Na₂MnO₄ je uporabna, a manj razširjena natrijeva sol manganata (Mn(VI)), značilna po zeleni barvi in po tem, da je v primerjavi s kalijevo obliko težje dostopna in manj stabilna v nealkalnem okolju. Pri delu z njo je potrebna previdnost zaradi oksidativnih lastnosti in korozivnosti alkalnega medija.

Išči po črki