CORSO DI LABORATORIO DI CHIMICA Corso di Laurea triennale in Chimica Industriale

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1 CORSO DI LABORATORIO DI CHIMICA Corso di Laurea triennale in Chimica Industriale ESERCITAZIONE N 4 bis Stati di ossidazione del manganese Il manganese è un tipico elemento di transizione del blocco d. Tutti questi elementi possono presentarsi in più di uno stato di ossidazione, oltre lo zero. Del manganese si conoscono composti in cui esso presenta i vari stati di ossidazione dal +1 al +7. In questa esercitazione, partendo dal composto naturale più diffuso (MnO 2 ), metterete in evidenza i diversi stati di ossidazione (ad eccezione del +1) riconoscendoli dal colore. PROCEDURA Il biossido di manganese MnO 2 (stato di ossidazione +4), composto di partenza per le vostre manipolazioni, è nero. Mescolate in una provetta una punta di spatola nitrato di potassio, KNO 3, MnO 2 e un ugual volume di idrossido di potassio in gocce. Riscaldate alla fiamma del bunsen fino a fusione. Avviene la reazione (da bilanciare): 1

2 Lasciate raffreddare la provetta, versatevi dell acqua distillata e quindi filtrate. La soluzione così ottenuta è intensamente colorata in verde per la presenza dello ione manganato, MnO 4 2- (stato di ossidazione +6). Mettete 4 o 5 ml di questa soluzione in una provetta e aggiungete qualche pezzo di CO 2 solida. Avverrà la reazione (da bilanciare): È avvenuta cioè una dismutazione. Il manganese in parte si ossida da Mn(VI) a Mn(VII) e in parte si riduce a Mn(IV). Filtrate la sospensione ottenuta: il filtrato limpido avrà la colorazione violetta caratteristica della specie MnO 4 -, come potrete verificare per confronto con una soluzione opportunamente diluita di KMnO 4. Il solido rimasto sul filtro è MnO 2. - Acidificate la soluzione contenente ioni MnO 4 (ione permanganico) con H 2 SO 4 diluito e aggiungete qualche goccia di acqua ossigenata (o una piccola quantità di solfato ferroso). La soluzione si decolora perché lo ione permanganico viene ridotto a ione manganoso Mn 2+ (stato di ossidazione +2). Questa specie è infatti colorata di rosa molto pallido come rilevabile solo in soluzioni piuttosto concentrate di un sale manganoso. Confrontate usando il solfato manganoso a vostra disposizione. Per ottenere la specie Mn 3+ (rossa) sciogliete in ~20 ml di acqua distillata una punta di spatola di solfato manganoso (MnSO 4 ). Raffreddate la soluzione in un bagno di acqua e ghiaccio e 2

3 acidificate con acido solforico concentrato (4-5 ml). Aggiungete poi goccia a goccia 1-2 ml di una soluzione 0.1 M di KMNO 4. La colorazione rossa che compare indica la presenza della specie Mn 3+. La reazione (da bilanciare) che ha luogo è la seguente: 3- Per mettere in evidenza, infine, la specie MnO 4 (stato di ossidazione +5) operate nel modo seguente: mettete in una provetta 2-3 pasticche di KOH in gocce e circa 0.5 ml di acqua distillata: agitate con una bacchetta di vetro in modo che il liquido diventi rapidamente saturo di KOH e quindi aggiungete qualche cristallo di KMnO 4 (una piccolissima quantità). Si manifesta una colorazione celeste, caratteristica della specie MnO 3-4, ione ipomanganato, che successivamente tende al verde per la comparsa della specie MnO 2-4. La reazione (da bilanciare) è la seguente: DOTAZIONE POSTO DI LAVORO 1 Imbuto di vetro a gambo corto mm 1 Bicchiere di vetro 400 ml 1 Bicchiere di vetro 50 ml 1 Bottiglia a spruzzetta in polietilene da 250 ml 3

4 1 Portaprovette in polietilene da 12 posti 20mm 1 Bacchetta di vetro 5-6 mm da 30 cm (personale) 6 Provette per analisi 16x160 mm (personale) 1 Spatola a palette di acciaio inox da 15 cm x 9 mm (personale) PRODOTTI E MATERIALE VARIO Acido solforico 96 % Acido solforico 2.5 M Acqua ossigenata 30 % Anidride carbonica solida (ghiaccio secco) Solfato ferroso Biossido di manganese Solfato manganoso Idrossido di potassio in gocce Nitrato di potassio Permanganato di potassio Permanganato di potassio sol 0.1 M Carta da filtro STRUMENTI ED APPARECCHI UTILIZZATI Becco Bunsen 4

5 2 bottiglie di vetro bianco da 1L per sol HCl 1M 2 bottiglie in polietilene da 1L per sol. NaOH 1 M 10 bottiglie in polietilene a bocca larga da 100 g per FeSO 4 10 bottiglie in polietilene a bocca larga da 100 g per MnO 2 10 bottiglie in polietilene a bocca larga da 100 g per MnSO 4 10 bottiglie in polietilene a bocca larga da 100 g per KOH 10 bottiglie in polietilene a bocca larga da 100 g per KNO 3 KMnO M H 2 SO M H 2 SO 4 96 % H 2 O 2 30 % 5