Соли марганца и перманганат калия

Три среды — три разных продукта восстановления. Это нужно знать наизусть.

7. Соли марганца

Важнейшие формы соединений марганца

В зависимости от степени окисления, соли марганца имеют характерные цвета и свойства:

Соли Mn(II) (Mn²⁺) — степень окисления +2. Растворы бесцветные или бледно-розовые. Типичные соли, слабо гидролизуются по катиону.

Манганаты (MnO₄^2-) — степень окисления +6. Соли марганцовистой кислоты. Имеют зеленый цвет. Устойчивы только в сильнощелочной среде.
Главный представитель: K₂MnO₄ (манганат калия).

Перманганаты (MnO₄^-) — степень окисления +7. Соли марганцовой кислоты. Имеют глубокий тёмно-фиолетовый цвет. Сильнейшие окислители в любой среде.
Главный представитель: KMnO₄ (перманганат калия).

Свойства манганатов Mn(VI)

Процесс	Уравнения реакций
Получение из пиролюзита (Сплавление MnO₂ щелочью и окислителем)	Окисление диоксида марганца в щелочной среде дает зеленый расплав манганата: MnO₂ + 2KOH + KNO₃ t°→ K₂MnO₄ + KNO₂ + H₂O
Диспропорционирование (В воде и кислой среде)	Зеленый манганат неустойчив без избытка щелочи (в воде или кислоте) и моментально диспропорционирует на фиолетовый перманганат и бурый осадок диоксида марганца: 3K₂MnO₄ + 2H₂O → 2KMnO₄ + MnO₂↓ + 4KOH

Эффектное превращение

Именно из-за реакции диспропорционирования зеленый раствор манганата при разбавлении водой моментально превращается в фиолетовый. В химии это одно из самых ярких цветовых превращений («зеленый хамелеон»).

Свойства перманганатов Mn(VII)

Знакомое вещество

KMnO₄ — это обычная «марганцовка» из аптеки. Ее раствор используется как антисептик и дезинфицирующее средство. В неорганической и органической химии это один из главных и самых доступных окислителей.

Термическое разложение KMnO₄
(Лабораторный способ получения кислорода)

При сильном нагревании сухих кристаллов перманганата (выше 200°C) происходит внутримолекулярное диспропорционирование с выделением газообразного кислорода и образованием зеленой соли — манганата:

2KMnO₄ t°→ K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

Окислительные свойства KMnO₄ в разных средах

Это ключевая тема для ЕГЭ! Продукты восстановления перманганата зависят от среды:

Среда	Продукт восстановления / Цвет
Кислая (H⁺)	Продукт восстановления: Соли Mn²⁺ Цвет: Бесцветный (бледно-розовый)
Нейтральная (H₂O)	Продукт восстановления: MnO₂↓ Цвет: Бурый осадок
Щелочная (OH^-)	Продукт восстановления: MnO₄^2- (манганат) Цвет: Зеленый раствор

Среда протекания	Уравнения реакций (окислитель)
Кислая среда Mn⁺⁷ → Mn⁺² (бесцветный/бледно-розовый)	С сульфитом натрия: В избытке протонов перманганат принимает 5 электронов, полностью обесцвечиваясь (переход Mn⁺⁷ → Mn⁺²), при этом сульфит окисляется до сульфата: 2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O С соляной кислотой: Концентрированная соляная кислота окисляется до газообразного хлора, а раствор теряет фиолетовые оттенки: 2KMnO₄ + 16HCl → 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 2KCl + 8H₂O С солями железа (II): Ионы железа(II) окисляются до железа(III), что сопровождается исчезновением интенсивной окраски перманганата: 2KMnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 8H₂O С пероксидом водорода: В кислой среде пероксид водорода проявляет свойства восстановителя, окисляясь до свободного кислорода: 2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5O₂↑ + K₂SO₄ + 8H₂O
Нейтральная среда Mn⁺⁷ → MnO₂↓ (бурый осадок)	С сульфитом натрия: При недостатке протонов восстановление марганца останавливается на стадии Mn(IV), выпадая в виде бурого хлопьевидного осадка диоксида: 2KMnO₄ + 3Na₂SO₃ + H₂O → 2MnO₂↓ + 3Na₂SO₄ + 2KOH
Щелочная среда Mn⁺⁷ → MnO₄²⁻ (зеленый раствор)	С сульфитом натрия: В избытке гидроксид-ионов восстановление идет только на 1 электрон, приводя к образованию стойкого раствора изумрудно-зеленого цвета (манганата): 2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2KOH → 2K₂MnO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

Лайфхак для ЕГЭ

Запомните продукты по цветам: кислая среда → обесцвечивание (Mn²⁺), нейтральная → бурый осадок (MnO₂), щелочная → зеленый раствор (MnO₄^2-). Фиолетовый → бесцветный / бурый / зеленый!

Эффектный опыт: Вулкан Бёттгера

Перманганат калия настолько сильный окислитель, что при контакте с органическими веществами (например, безводным глицерином) происходит самовоспламенение смеси с бурным выделением энергии:

Вопрос 1: Окислительные свойства перманганатов (ОВР)

Проверка

Допишите уравнения ОВР с участием перманганата калия ($KMnO_4$) в разных средах:

Кислая среда: $KMnO_4 + Na_2SO_3 + H_2SO_4 \rightarrow \dots + \dots + \dots + \dots$
Нейтральная среда: $KMnO_4 + Na_2SO_3 + H_2O \rightarrow \dots\downarrow + \dots + \dots$
Щелочная среда: $KMnO_4 + Na_2SO_3 + KOH \rightarrow \dots + \dots + \dots$
Разложение перманганата: $KMnO_4 \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots + \dots\uparrow$

Ответ:

$2KMnO_4 + 5Na_2SO_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow 2MnSO_4 + 5Na_2SO_4 + K_2SO_4 + 3H_2O$ (обесцвечивание)
$2KMnO_4 + 3Na_2SO_3 + H_2O \rightarrow 2MnO_2\downarrow + 3Na_2SO_4 + 2KOH$ (бурый осадок)
$2KMnO_4 + Na_2SO_3 + 2KOH \rightarrow 2K_2MnO_4 + Na_2SO_4 + H_2O$ (зеленый раствор)
$2KMnO_4 \xrightarrow{t^\circ} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow$

Пояснение: Это фундаментальное правило: в кислой среде $Mn^{+7} \rightarrow Mn^{+2}$ (бесцветный), в нейтральной $Mn^{+7} \rightarrow Mn^{+4}$ (бурый $MnO_2$), в щелочной $Mn^{+7} \rightarrow Mn^{+6}$ (зеленый манганат).

8. Качественные реакции

Раствор соли марганца(II) — 1. Бледно-розовый раствор MnSO₄

Осадок Mn(OH)2 — 2. Белый осадок Mn(OH)₂ (буреет на воздухе)

Бурый осадок MnO2 — 3. Бурый осадок MnO₂ (нейтральная среда)

Раствор KMnO4 — 4. Фиолетовый раствор KMnO₄ (перманганат)

Mn²⁺: Бесцветный/бледно-розовый раствор → с щелочью даёт белый осадок Mn(OH)₂, быстро буреющий на воздухе (окисление до MnO(OH)).

Выпадение осадка и его окисление растворенным кислородом — простейший качественный признак наличия ионов марганца(II):
MnCl₂ + 2NaOH → Mn(OH)₂↓ + 2NaCl
MnO₄^-: Интенсивная фиолетовая окраска раствора — характерный признак перманганат-ионов. Обесцвечивание раствора KMnO₄ — признак протекания ОВР в кислой среде.
Окисление Mn²⁺ до MnO₄^- (подтверждение наличия Mn):

При действии сверхсильного окислителя (диоксида свинца) в азотнокислой среде катионы марганца(II) переходят в высшую степень окисления, окрашивая раствор в малиново-фиолетовый цвет (образование марганцовой кислоты):
2MnSO₄ + 5PbO₂ + 6HNO₃ → 2HMnO₄ + 2PbSO₄↓ + 3Pb(NO₃)₂ + 2H₂O