29. A sokszínű mangán

A redoxireakciók tanítása során elvégezhető színes kísérletek.

Anyagok: 0,01 mol/dm³ kálium-permanganát-oldat, 1 mol/dm³ nátrium-hidroxid-oldat, 2 mol/dm³ kénsav, 3%-os hidrogén-peroxid-oldat, gumicukor, papírzsebkendő.

Eszközök: 3 db 25 cm³-es főzőpohár, 2 db üvegbot, cseppentő.

A kísérlet végrehajtása: a) Öntsünk a főzőpohárba először kb. 1 ujjnyi kálium-permanganát-oldatot, majd félujjnyi nátrium-hidroxid-oldatot. Üvegbottal alaposan keverjük össze a két oldatot. Egy másik főzőpohár száját fedjük be papír zsebkendővel, majd óvatosan öntsünk kevés lúgos káliumpermanganát-oldatot a zsebkendő közepére. Figyeltessük a folt színváltozását kb. 1-2 percig. b) Tegyünk a lúgos kálium-permanganát-oldatba egy gumimacit (gumicukrot), kevergessük az oldatot és figyeltessük a változást. c) Öntsünk a harmadik főzőpohárba 1 ujjnyi kálium-permanganát-oldatot. Adjunk hozzá félujjnyi kénsavat és keverjük össze a pohár tartalmát. Keverés közben addig csepegtessünk a pohárba hidrogén-peroxid-oldatot, amíg változás észlelhető.

Tapasztalat: a) A kiindulási kálium-permanganát-oldat színe sötétlila. Ahogy ráöntjük az oldatot a papír zsebkendőre, szinte azonnal zöldre változik. Kis várakozás után a zöld szín halvány barna lesz. b) Az oldat sötétlila színe zöldre változik, majd hosszabb idő után zavarossá és barnás színűvé változik. c) A sötétlila szín fokozatosan világosodik, végül színtelen lesz az oldat.

Magyarázat: a) és b) A mangán vegyületeiben +2 és +7 oxidációs szám közötti valamennyi értéket felveheti. A permanganátionban (MnO₄^-) a mangán +7-es oxidációs állapotban van (lila). Lúgos közegben redukálószer (például a gumicukor glükóztartalma) hatására manganátionná (MnO₄^2-) alakul, (zöld) amelyben az oxidációs száma +6. További redukció hatására +4-es oxidációs állapotba kerül a mangán, ezért látjuk a barnás színt. Ebben az oxidációs állapotban lévő legismertebb vegyület a mangán-dioxid (barnakő), képlete: MnO₂. c) Savas közegben a hidrogén-peroxid hatására a permanganátionok redukciója Mn²⁺-ig megy végbe, ezért színtelenedik el az oldat. A reakcióegyenlet: 2 MnO₄^- + 5 H₂O₂ + 6 H⁺ = 2 Mn²⁺ + 8 H₂O + 5 O₂.

Biztonsági tudnivalók és hulladékkezelés:

• A kénsavas kálium-permanganát oldat erősen maró, oxidáló, roncsoló hatású, rendkívül óvatosan kell vele dolgozni.
• A maradék oldatokat a „szervetlen hulladékok” feliratú gyűjtőbe kell önteni.