4. Диоксид марганца
Диоксид марганца (МnО2) или оксид марганца (IV) — вещество темно-серого цвета. При нагревании на воздухе до 530 град. С диоксид марганца разлагается, выделяя кислород, как показано выше. В вакууме или в присутствии восстановителя эта реакция протекает значительно интенсивнее.
При кипячении диоксида марганца с концентрированной азотной кислотой образуется соль марганца (II) и выделяется кислород:
2 МnО2 + 4 НNО3 = 2 Мn(NО3)2 + 2 Н2О + O2.
Диоксид марганца в кислой среде проявляет окислительные свойства:
МnО2 + 4 НСl = МnСl2 + Сl2↑+ 2 Н2О;
МnО2 + 2 FеSO4 + 2 Н2SO4 = МnSO4 + Fе2(SO4)3 + 3 Н2О.
При сплавлении оксида марганца (IV) со щелочами без доступа воздуха образуется манганит или манганат (IV):
2 МnО2 + 2 КОН = К2МnО3 + Н2О.
В присутствии кислорода воздуха, играющего роль окислителя, при сплавлении образуется соль манганата (VI):
2 МnО2 + 4 КОН + O2 = 2 К2МnО4 + 2 Н2О.
Манганат калия (К2МnO4) самопроизвольно разлагается на перманганат калия и диоксид марганца:
3 К2МnО4 + 2 Н2О = 2 КМnО4 + МnО2 + 4 КОН.
Перманганат калия (КМnO4) широко применяется в лабораторной практике, промышленности, медицине и быту. Он является очень сильным окислителем. В зависимости от среды марганец в присутствии восстановителя может восстанавливаться до различной степени окисления. В кислой среде он всегда восстанавливается до Mn (II):
2 КМnО4 + 10 КВr + 8 Н2SO4 = 2 МnSO4 + 6 К2SO4 + 5 Вr2 + 8 Н2О.
Аналогично ведут себя манганат калия (К2МnО4) и диоксид марганца.
В щелочной среде перманганат калия восстанавливается до манганата:
2 КМnО4 + К2SO3 + 2 КОН = К2SO4 + 2 К2МnO4 + Н2О.
В нейтральной или слабощелочной среде перманганат калия восстанавливается до диоксида марганца:
2 КМnО4 + С6Н5СН3 = 2 КОН + 2 МnО2 + С6Н5СООН;
2 КМnО4 + 3 МnSO4 + 2 Н2О = 5 МnО2 + К2SО4 + 2 Н2SО4.
Последняя реакция используется в аналитической химии при количественном определении марганца.
Раньше перманганат калия получали окислением либо диоксида марганца, либо манганата калия. Диоксид марганца окисляли селитрой при сплавлении со щелочью:
МnО2 + КNО3 + 2 КОН = К2МnО4 + КNО2 + Н2О.
Образовавшийся манганат калия в растворе самопроизвольно распадался на перманганат калия и диоксид марганца:
3 К2MnО4 + 2 Н2О = 2 КМnО4 + MnО2 + 4 КОН.
По второму способу манганат калия окисляли хлором:
2 К2МnО4 + Сl2 = 2 КМnО4 + 2 КСl.
В настоящее время перманганат калия получают электролитическим окислением манганата:
МnO42- — е— = МnO4—.
Перманганат калия широко применяется как в промышленности, так и в лабораторной практике. Его используют для отбеливания хлопка, шерсти, прядильных волокон, осветления масел и окисления различных органических веществ. В лабораторной практике он применяется для получения хлора и кислорода:
2 КМnO4 + 16 НСl = 2 КСl + 2 МnСl2 + 5 Cl2 + 8 Н2О;
2 КМnО4 = К2МnО4 + МnО2 + O2.
В аналитической химии перманганат калия применяют для количественного определения веществ, обладающих восстановительными свойствами (Fе2+, Sn2+, АsО33+, Н2О2, и др.). Этот метод анализа называется перманганатометрией.
