Ćwiczenie 2.5. Mangan i jego związki.

Mangan

• 0.1% skorupy ziemskiej (1000 ppm); 12 najbardziej rozpowszechniony pierwiastek na Ziemi
• Zasoby manganu są dość obfite, ale rozmieszone nieregularnie; 80% znajduje się w Afryce Południowej; pozostałe złoża znajdują się m. in. na Ukrainie, w Australii, Indiach, Chinach, Gabonie i Brazylii.
• Potężne zasoby manganu znajdują się na dnie oceanów w tzw. konkrecjach metalicznych. Szacunki bywają zróżnicowane, mówi się czasem o ponad 500 miliardach ton!
• Ludzkie ciało => ok. 10-20 mg Mn, głównie w wątrobie, nerkach oraz w kościach. Mn stanowi składnik jąder komórkowych oraz mitochondriów.
• Średnia dawka dzienna Mn => ~2.5 – 5 mg
• Źródła Mn w pożywieniu => m. in. nasiona zbóż, kiełki, oliwki, kalafior, biały chleb (wzbogacony).

Otrzymywanie manganu

Otrzymywanie technetu

Większe ilości technetu otrzymuje się w procesie rozszczepienia uranu. Pod wpływem termicznych neutronów izotop ²³⁵U ulega rozszczepieniu tworząc izotop techetu ⁹⁹Tc. Metodami chemicznymi uzyskuje się metaliczny technet z jego związków, np. :

Można również technet pozyskać elektrochemicznie, prowadząc elektrolizę [NH₄][TcO₄] w 1-molowym roztworze H₂SO₄.

[NH₄][ReO₄], nadrenian amonu;
zdjęcie pochodzi ze strony www.heraeus.com

Otrzymywanie renu

Metaliczny ren otrzymuje się (po odpowiedniej przeróbce rudy) na drodze redukcji [NH₄][ReO₄] wodorem w wysokiej temperaturze:

Zestaw pytań do ćwiczenia:

1. Co to jest stopień utlenienia i jakie są reguły jego obliczania w związkach chemicznych? Niezwykłe wartości stopni utlenienia wśród związków chemicznych.
2. Podaj nazwy dwóch minerałów zawierających mangan.
3. Co to jest reguła Mattaucha?
4. Jak uzyskuje się metaliczny mangan?
5. Co to jest manganizm?
6. W jakim pożywieniu występuje mangan? Opisz, czym objawia się deficyt manganu w organizmie.
7. Napisać równania reakcji metalicznego manganu z HCl, O₂, N₂ oraz Cl₂.
8. Podaj wzory sumaryczne znanych Ci związków manganu na zerowym stopniu utlenienia. Nazwij te związki.
9. Jakie znasz związki manganu na +1 i 0 stopniu utlenienia?
10. Jak można otrzymać Na₅[Mn(CN)₆]?
11. Jakiego koloru są zazwyczaj sole Mn²⁺? Podaj reakcje otrzymywania:
12. MnCO₃
13. MnSO₄
14. Mn(CH₃COO)₂
15. Jak otrzymuje się MnO? Podaj równanie reakcji. Jaki kolor posiada ten związek?
16. Narysuj wzór strukturalny akwajonu [Mn(H₂O)₆]²⁺.
17. Dlaczego po dodaniu zasady do roztworu Mn²⁺, wytrącony biały osad wodorotlenku ciemnieje?
18. Jaki jest wzór sumaryczny hausmanitu? Jaki rodzaj struktury posiada ten minerał?
19. Jak można otrzymać [Mn(H₂O)₆]³⁺ ?  
20. Jak można otrzymać Mn₂O₃?
21. Jak można otrzymać MnO₂?
22. Jakie jest najważniejsze zastosowanie MnO₂?
23. Jakiej barwy są roztwory zawierające jony [MnO₄]^3-? W jakich warunkach te aniony są trwałe?
24. Napisz reakcje otrzymywania K₃MnO₄.
25. Napisz reakcje otrzymywania K₂MnO₄.
26. Opisz własności oraz napisz równanie reakcji otrzymywania Mn₂O₇. Podaj wzór strukturalny tego tlenku.
27. Napisz równanie reakcji utleniania etylenu do glikolu za pomocą KMnO₄ w środowisku kwaśnym.
28. Co łączy KMnO₄ z takimi produkcjami filmowymi jak np. „Troja”, „300” czy „Indiana Jonesem”?
29. Jakie zastosowanie ma KMnO₄ w chemii analitycznej?
30. NH₄MnO₄ ulega rozkładowi termicznemu do N₂, MnO₂ oraz wody. Napisz równanie reakcji.
31. Czy technet jest pierwiastkiem występującym w skorupie ziemskiej, czy też jest tworem sztucznym?
32. Jon [TcH₉]^2-, znajdujący się w K₂[TcH₉], posiada niezwykłą strukturę. Narysuj ją. Jaki stopień utlenienia posiada atom technetu w tym jonie?
33. Napisz reakcję tlenku technetu(VII) z wodorotlenkiem potasu.
34. Jakie są najważniejsze zastosowania związków technetu?
35. Co to są gwiazdy technetowe?
36. Jak otrzymuje się metaliczny ren?
37. Napisz reakcję otrzymywania heptafluorku renu.
38. Jon [ReH₉]^2-, znajdujący się w K₂[ReH₉], posiada niezwykłą strukturę. Narysuj ją. Jaki stopień utlenienia posiada atom renu w tym jonie?
39. Omów budowę anionu [Re₂Cl₈]^2- w soli Cs[Re₂Cl₈].
40. Tetrachlororenian(III) potasu dysproporcjonuje do heksachlororenianu(IV) potasu, trichlorku renu oraz renu metalicznego. Napisz równanie reakcji.
41. Trichlorek renu reaguje z kwasem fluorowodorowym, dając wolny fluor i Ren oraz kwas solny. Napisz równanie reakcji.
42. Tlenek renu(VI) w roztworze KOH ulega dysproporcjonowaniu do renianu(VII) potasu, tlenku Renu(IV) oraz wody. Napisz równanie reakcji.
43. Gdzie w Polsce uzyskuje się metaliczny ren oraz NH₄ReO₄, których źródłem są ścieki po rafinacji rud miedzi?
44. Ren znaleźć można w silnikach samolotów F15. Jaką spełnia on rolę?
45. Metylotrioksoren – CH₃ReO₃ jest ważnym związkiem stosowanym w katalizie. Narysuj jego wzór strukturalny.
46. Jak otrzymuje się Re₂(CO)₁₀?
47. Opisz różnice pomiędzy Mn a Tc i Re oraz ich związkami.
48. Omów podobieństwo manganowców do fluorowców.