07 Z reakcijami v mavrični svet kemije 2019

MAVRIČNI MANGAN

Tija Žura, Ela Retelj, Brina Novak Mentorica: Mira Košiček Osnovna šola Center

Povzetek

V poskusu smo prikazali, da se različna oksidacijska stanja mangana odražajo v različnih barvah raztopine. Izvedli smo redoks reakcijo, v kateri smo mangan v oksidacijskem stanju +7 postopoma reducirali prek oksidacijskega stanja +6 do oksidacijskega stanja +2. Pri tem barva raztopine prehaja iz vijolične v modro, zeleno in oranžnorumeno. Ta pisana reakcija je zanimiv poskus za demonstracijo kemijskih reakcij v osnovni šoli.

Posnetek poskusa

Povezava do spletne strani objave poskusa na Youtubu: https://youtu.be/BtDmLteSZ5c

Teoretske osnove

Raztopine z manganovim ionom v različnih oksidacijskih stanjih imajo različno barvo. V oksidacijskem stanju +7 (npr. v KMnO 4 ) je vijoličn a. V oksidacijskem stanju +6 je zelena. V oksidacijskem stanju +4 (npr. v MnO 2 ) pa je rjava. V alkalnih raztopinah KMnO 4 ob dodatku sladkorja (npr. glukoze ali saharoze) poteče tako imenovana redoks reakcija. V redoks reakcijah se med reaktanti prenesejo elektroni in nastajajo produkti z drugačnimi oksidacijskimi stanji kot v reaktantih. Oksidacijsko stanje si lahko predstavljamo kot električni naboj. Ion s pozitivnim nabojem ima primanjkljaj negativno nabitih elektronov, medtem ko ima ion z negativnim nabojem višek elektronov (Lazarini in Brenčič , 2011). V opisani reakciji se elektroni prenesejo z glukoze na permanganatni ion. Sladkor se oksidira, v permangantnegem ionu pa se mangan reducira in se mu oksidacijsko stanje zniža na +6. Preprosteje bi lahko rekli, da je manganov atom sprejel elektron in postal manj pozitivno nabit. Raztopina manganata v oksidacijskem stanju +6 je zelene barve. V tej fazi sta v raztopin i tako vijolični permanganat (+7) in zeleni permanganat (+6), zato je raztopina videti modra. Ko prevlada slednji, raztopina dobi zeleno barvo. Permanganat (+6) je nestabilen in se počasi pretvarja nazaj v permangantni ion z oksidacijskim stanjem +7 in v manganov dioksid z oksidacijskim stanjem +4 (rjav). Na koncu redoks reakcija spremeni vse permangantne ione z oksidacijskim stanjem +7 v rjavi manganov dioksid. Čeprav je trdni manganov dioksid rjav, njegova raztopina izgleda oranžno rumena, ker nastane koloid. Koloidi so kot raztopine, vendar so v vodi razporejeni zelo majhni trdni delci. Produkt glukoze v redoks reakciji je brezbarven in ne vpliva na barvo raztopine (Brenčič in Lazarini, 2011; Chatzida. The fun of Chemistry, b.d.; Varnostni list Glukoza p.a., ACS.; b.d.)

Reakcijo ponazorimo s kemijsko enačbo:

V prvem koraku manganu oksidacijsko število zmanjša s +7 na +6.

– (aq) + e – → MnO 4

2 – (aq)

MnO 4

V drugem koraku manganu oksidacijsko število zmanjša s +6 na +2.

2 – (aq) + 2H

– → MnO

MnO 4

2 O(l) + 2e

2 (s)

72