Chrom und Mangan: Oxidation zu Oxoanionen
Wie Mangan(II) und Chrom(III) durch Oxidation zu farbigen Oxoanionen nachgewiesen werden: Manganat, Permanganat und Chromat.
Das Wichtigste in Kürze
- 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).
\[\ce{3MnO4^2- + 4H+ -> 2MnO4- + MnO2 + 2H2O}\]
Die Gegenrichtung gibt es auch: Permanganat und \(\ce{Mn^2+}\) synproportionieren in neutraler bis alkalischer Lösung zu Braunstein.
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
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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