Anorganische Bestandteile

Chrom und Mangan: Oxidation zu Oxoanionen

Wie Mangan(II) und Chrom(III) durch Oxidation zu farbigen Oxoanionen nachgewiesen werden: Manganat, Permanganat und Chromat.

Prüfungsrelevanz: gut zu wissen ✓ gelesen
Das Wichtigste in Kürze5 Punkte
  • Mangan(II) und Chrom(III) werden durch Oxidation zu farbigen Oxoanionen nachgewiesen: Manganat, Permanganat und Chromat.
  • Die Oxidationsschmelze mit \(\ce{KNO3/Na2CO3}\) oxidiert \(\ce{Mn^2+}\) nur zu grünem Manganat \(\ce{MnO4^2-}\), dabei entstehen Nitrit und \(\ce{CO2}\).
  • Mit Essigsäure disproportioniert Manganat zu violettem \(\ce{MnO4-}\) und braunem \(\ce{MnO2}\).
  • \(\ce{PbO2}\) oxidiert \(\ce{Mn^2+}\) in salpeter- oder schwefelsaurer Lösung beim Erhitzen zu violettem Permanganat.
  • Chrom(III) wird alkalisch durch \(\ce{H2O2}\) oder \(\ce{KMnO4}\) sowie in der Oxidationsschmelze zu gelbem Chromat oxidiert, Natriumsulfit leistet das nicht.

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Worum es geht

Mangan(II) ist in Lösung fast farblos. Oxidiert man es oder Chrom(III) zu Oxoanionen, entstehen intensiv gefärbte Spezies, die sich als Vorprobe oder Einzelnachweis eignen.

Nachweis Reagenz und Bedingungen Beobachtung
Oxidationsschmelze Mangan \(\ce{KNO3/Na2CO3}\) oder \(\ce{NaNO3/K2CO3}\), Schmelze grüner Schmelzkuchen (\(\ce{MnO4^2-}\)), essigsauer violett mit braunem \(\ce{MnO2}\)
Bleidioxid-Oxidation Mangan \(\ce{PbO2}\), salpeter- oder schwefelsauer, Erhitzen violette Lösung (\(\ce{MnO4-}\))
Chrom(III) in Lösung \(\ce{H2O2}\) oder \(\ce{KMnO4}\), alkalisch gelbe Lösung (\(\ce{CrO4^2-}\))
Oxidationsschmelze Chrom \(\ce{KNO3/Na2CO3}\), Schmelze gelber Schmelzkuchen (\(\ce{CrO4^2-}\))

Oxidationsschmelze von Mangan

In der Oxidationsschmelze oxidiert Nitrat, das Carbonat sorgt für ein alkalisches Milieu. Unter diesen Bedingungen ist Mangan in hoher Oxidationsstufe stabil, allerdings nur bis +6.

Man schmilzt die Probe mit \(\ce{KNO3}\) und \(\ce{Na2CO3}\), alternativ mit \(\ce{NaNO3}\) und \(\ce{K2CO3}\). Ein Mangan(II)-Salz ergibt einen grünen Schmelzkuchen aus Manganat(VI). Nitrat wird dabei zu Nitrit reduziert, aus dem Carbonat entweicht \(\ce{CO2}\).

\[\ce{Mn^2+ + 2NO3- + 2CO3^2- -> MnO4^2- + 2NO2- + 2CO2}\]

Das Grün stammt allein vom Manganat. Blaues \(\ce{Na3MnO4}\) bildet sich nicht.

Löst man den Schmelzkuchen und säuert mit Essigsäure an, disproportioniert das Manganat. Aus Mangan(+6) entstehen violettes Permanganat (+7) und brauner Braunstein (+4).

\[\ce{3MnO4^2- + 4H+ -> 2MnO4- + MnO2 + 2H2O}\]

Leiterschema der Manganoxidationsstufen +2, +4, +6 und +7 mit zugehörigen Farben und Reaktionspfeilen

Mangan in seinen Oxidationsstufen: Schmelze führt zu Manganat, Ansäuern zu Permanganat und Braunstein

Die Gegenrichtung gibt es auch: Permanganat und \(\ce{Mn^2+}\) synproportionieren in neutraler bis alkalischer Lösung zu Braunstein.

🎯 Examensrelevant: Produkt der Manganschmelze

Wird im Examen gerne gefragt: Die alkalische Schmelze liefert nur grünes Manganat(VI), Permanganat entsteht erst beim Ansäuern durch Disproportionierung. Nebenprodukte sind Nitrit und \(\ce{CO2}\), Kohlenmonoxid tritt nicht auf.

Oxidation mit Bleidioxid

Im Sauren ist Permanganat beständig. Bleidioxid ist stark genug, um Mangan(II) direkt bis zur Stufe +7 zu oxidieren.

Man erhitzt die Probe mit \(\ce{PbO2}\) in salpeter- oder schwefelsaurer Lösung. Die Lösung färbt sich violett.

\[\ce{2Mn^2+ + 5PbO2 + 4H+ -> 2MnO4- + 5Pb^2+ + 2H2O}\]

Bleidioxid reduziert das gebildete Permanganat nicht zurück, denn es ist selbst ein Oxidationsmittel. Mit Chlorid gibt eine salpetersaure Mangan(II)-Lösung übrigens keinen Niederschlag, anders als etwa Silbersalze.

Chrom(III) zu Chromat

Auch Chrom(III) geht im Alkalischen in ein Oxoanion über, das gelbe Chromat \(\ce{CrO4^2-}\).

In alkalischer Lösung oxidieren \(\ce{H2O2}\) oder \(\ce{KMnO4}\) das Chrom(III). Mit Wasserstoffperoxid läuft dieser Schritt auch im alkalischen Sturz ab.

\[\ce{2[Cr(OH)4]- + 3H2O2 + 2OH- -> 2CrO4^2- + 8H2O}\]

Als Vorprobe dient wie beim Mangan die Oxidationsschmelze mit \(\ce{KNO3/Na2CO3}\). Sie ergibt einen gelben Schmelzkuchen.

\[\ce{2Cr^3+ + 3NO3- + 5CO3^2- -> 2CrO4^2- + 3NO2- + 5CO2}\]

Natriumsulfit eignet sich nicht, denn es ist selbst ein Reduktionsmittel. Konzentrierte Ammoniaklösung wirkt nur als Base und Komplexbildner und oxidiert Chrom(III) ebenfalls nicht.

Quiz

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Aussage 1

Natriumsulfit oxidiert Chrom(III) in alkalischer Lösung zu gelbem Chromat.

Sulfit ist ein Reduktionsmittel. Im Alkalischen oxidieren \(\ce{H2O2}\) oder \(\ce{KMnO4}\) Chrom(III) zu Chromat.

Aussage 2

Säuert man eine Manganatlösung mit Essigsäure an, bilden sich Permanganat und Mangandioxid.

Manganat(VI) disproportioniert im Sauren: \(\ce{3MnO4^2- + 4H+ -> 2MnO4- + MnO2 + 2H2O}\).

Aussage 3

Schmilzt man ein Mangan(II)-Salz mit \(\ce{KNO3}\) und \(\ce{Na2CO3}\), entsteht direkt violettes Permanganat.

Die alkalische Schmelze liefert nur grünes Manganat(VI) \(\ce{MnO4^2-}\). Permanganat entsteht erst beim Ansäuern durch Disproportionierung.

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