منغنيز: الفرق بين النسختين

أُضيف 437 بايت ، ‏ قبل شهرين
تشطيب
(تشطيب)
(تشطيب)
 
== الخواص الكيميائية ==
ينتمي المنغنيز كيميائياً إلى مجموعة [[فلز انتقالي|الفلزاتالفلزّات الانتقالية]] في [[الجدول الدوري]]؛ وهو لا ينتمي إلى الفلزاتالفلزّات النبيلة، بالتالي فهو [[فلز وضيع|فلزٌّ وضيع]]. فعلى سبيل المثال يتفاعل المنغنيز مع [[أكسجين|الأكسجين]] ببطء وتتشكلوتتشكّل طبقة من الأكسيد على سطحه، في حين أنأنّ مسحوق المنغنيز الناعم يكون [[تلقائية الاشتعال|تلقائي الاشتعال]] في وسطوسطٍ من الأكسجين، ويتحولويتحوّل بسرعة إلى [[أكسيد المنغنيز الثنائي والثلاثي]] Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub>. يتفاعل المنغنيز أيضاً مع العديد من [[لا فلز|اللا فلزاتفلزّات]] مثل [[فلور|الفلور]] و[[كلور|الكلور]] و[[بورون|البور]] و[[فسفور|الفوسفور]] و[[كربون|الكربون]] و[[سيليكون|السيليكون]] و[[زرنيخ|الزرنيخ]] و[[كبريت|الكبريت]]؛ وتكون تلك التفاعلات الكيميائية بطيئة عند درجة حرارة الغرفة، ويرتفع [[معدل التفاعل|معدّل التفاعل]] عند زيادة درجة الحرارة. يتفاعل المنغنيز مع [[نيتروجين|النتروجين]] عند درجات حرارة تتجاوز 1200&nbsp;°س إلى {{ط|نتريد المنغنيز}} Mn<sub>3</sub>N<sub>2</sub>؛ في حين أن لا يتفاعل مع [[هيدروجين|الهيدروجين]].<ref name="Holl"/><ref name="Römpp">{{مرجع ويب| المسار = https://roempp.thieme.de/lexicon/RD-13-00441| العنوان = Mangan|التاريخ =2021| الناشر =RÖMPP Online, Stuttgart, Georg Thieme Verlag| المؤلف = RÖMPP-Redaktion, Andrea Hartwig}}</ref>
 
كما هو الحال مع باقي الفلزاتالفلزّات غير النبيلة فإنفإنّ المنغنيز ينحلينحلّ في [[حمض|الأحماض]] الممددةالممدّدة مع انطلاق غاز الهيدروجين نتيجةنتيجةً لذلك؛ ولكن على العكس من [[كروم|الكروم]] فإنهفإنّه لا تتشكلتتشكّل طبقة [[تخميل|مخملةمُخَمّلة]] من الأكسيد على السطح. من جهةجهةٍ أخرى، فعند حلحلّ المنغنيز في [[حمض الكبريتيك]] المركزالمركّز تتشكلتتشكّل كبريتات المنغنيز وينطلق غاز [[ثنائي أكسيد الكبريت]]. هناك عددعددٌ معتبرمعتبرٌ من مركباتمركّبات المنغنيز [[مركب لاعضوي|اللاعضوية]]، بالإضافة إلى وجود معقداتمعقّدات تناسقية من [[مركب منغنيز عضوي|مركباتمركّبات المنغنيز العضوية]].
=== حالات الأكسدة المختلفة ===
| '''+7''' || [[بيرمنغنات البوتاسيوم|KMnO<sub>4</sub>]]؛ [[أكسيد المنغنيز السباعي|Mn<sub>2</sub>O<sub>7</sub>]]
|}
مثل باقي الفلزّات الانتقالية يمكن للمنغنيز أن يوجد في [[حالة الأكسدة|حالات أكسدة]] مختلفة في [[مركب كيميائي|مركّباته الكيميائية]]؛ أكثرها شيوعاً هي +2 و +3 و +4 و +6 و +7. تتغيرتتغيّر ألوان محاليل المنغنيز المائية باختلاف حالات الأكسدة؛ فلون محاليل المنغنيز الثنائي ذات لون وردي، ومحاليل المنغنيز الثلاثي ذات لون أحمر، ومحاليل المنغنيز الرباعي ذات لون بني،بنّي، ومحاليل المنغنيز الخماسي ذات لون أزرق، ومحاليل المنغنيز السداسي ذات لون أخضر، ومحاليل المنغنيز السباعي ذات لون بنفسجي.<ref name="Römpp" /><ref name="Holl" /> في حالات الأكسدة المرتفعة، خاصةخاصّةً في حالة الأكسدة +7، يكون المنغنيز من [[مؤكسد|المؤكسدات]] القوية.<ref name="Holl" />
 
;المنغنيز الثنائي
[[ملف:Manganese(II)-sulfate-tetrahydrate-sample.jpg|تصغير|يمين|150 بك|كبريتات المنغنيز الثنائي]]
في [[محلول مائي|المحاليل المائية]] تكون أيونات المنغنيز الثنائي <sup>2+</sup>Mn [[إماهة|مميهةمُمَيّهة]] على الشكل <sup>2+</sup>[Mn(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]، وهي ذات استقرارية كبيرة وثباتية تجاه تفاعلات [[أكسدة واختزال|الأكسدة والاختزال]]، ويعود السبب في ذلك إلى كون [[مدار ذري|المدار الذريالذرّي]] نصف ممتلئ، وذلك يمنح الأيون استقراراً طاقياً مفضلاًمُفَضّلاً. يعديعدّ المنغنيز الثنائي من أكثر حالات الأكسدة لهذا العنصر استقراراً؛ وتكون محاليله المائية فيها ذات لون وردي أو زهري فاتح، ويعرفويُعرَف العديد من المركباتالمركّبات الكيميائية له في حالة الأكسدة تلك، مثل [[كبريتات المنغنيز الثنائي]] MnSO<sub>4</sub> و[[كربونات المنغنيز الثنائي]] MnCO<sub>3</sub>. من المركباتالمركّبات الأخرى للمنغنيز الثنائي كلكلّ من [[أكسيد المنغنيز الثنائي]] MnO و[[أسيتات المنغنيز الثنائي]] Mn(CH<sub>3</sub>COO)<sub>2</sub>؛ وكذلك مركبمركّب [[كلوريد المنغنيز الثنائي]] MnCl<sub>2</sub>، والذي يدخل في العديد من التطبيقات الصناعية؛<ref>Arno H. Reidies: ''Manganese Compounds.'' In: ''Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry.'' Wiley-VCH, Weinheim 2005 ([[doi:10.1002/14356007.a16_123]]).</ref> وكذلك [[هيدروكسيد المنغنيز الثنائي]] Mn(OH)<sub>2</sub>، وهو مركبمركّب غير مستقر،مستقرّ، ويتأكسد بسهولة بأكسجين الهواء إلى {{ط|أكسيد هيدروكسيد المنغنيز الثلاثي والرباعي}}،{{#tag:ref|manganese(III,IV)-oxidhydroxide|group="ملاحظة"}} ولذلك يستخدميُستخدَم في [[تجربة فينكلر]] لتحديد محتوى [[أكسجين|الأكسجين]] في العيناتالعيّنات.<ref>Heinrich Remy: ''Lehrbuch der Anorganischen Chemie.'' Band II, Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig, Leipzig 1961, S.&nbsp;255–258.</ref>
 
[[ملف:Manganocene.svg|تصغير|يسار|بنية معقدمعقّد منغانوسين]]
عادةً ما يكون للمنغنيز الثنائي في مركباتهمركّباته [[عدد كم مغزلي|عددُ كمٍّ مغزليٍّ]] مرتفع مقداره S = 5/2، رغم وجود بعض الحالات التي تكون فيها قيمته منخفضة على الشكل S =1/2 في بعض المركباتالمركّبات.<ref name="Saha 1703–1708">{{cite journal|last1=Saha|first1=Amrita|last2=Majumdar|first2=Partha|last3=Goswami|first3=Sreebrata|title=Low-spin manganese(II) and cobalt(III) complexes of N-aryl-2-pyridylazophenylamines: new tridentate N,N,N-donors derived from cobalt mediated aromatic ring amination of 2-(phenylazo)pyridine. Crystal structure of a manganese(II) complex |journal=Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions|issue=11|pages=1703–1708|doi=10.1039/a909769d|year=2000}}</ref> لا يمكن حدوث [[انتقال إلكتروني|انتقالات إلكترونية داخلية]] بين المدارات الفرعية d–d، لأنها غير ممكنة كمومياً، وذلك يفسريفسّر اللون الزهري الشاحب لأغلب مركباتمركّبات المنغنيز الثنائي.<ref>Rayner-Canham, Geoffrey and Overton, Tina (2003) ''Descriptive Inorganic Chemistry'', Macmillan, p. 491, {{ISBN|0-7167-4620-4}}.</ref><ref>{{cite book|title=Shriver and Atkins' Inorganic Chemistry|date=2010|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0-19-923617-6|chapter=Ch. 20}}</ref> يوجد العديد من [[معقد تناسقي|المعقداتالمعقّدات التناسقية]] للمنغنيز الثنائي، وهي معقداتمعقّدات ذات عدد مغزلي مرتفع، وتحوي على خمسة [[إلكترون غير متزاوج|إلكترونات غير متزاوجة]]، بالتالي فهي ذات [[عزم مغناطيسي]] مرتفع. ومن الصعب التنبؤالتنبّؤ وفق [[نظرية المجال البلوري|نظرية المجال البلّوري]] [[بنية جزيئية|بالبنية الجزيئية]]؛ بالتالي فإنهفإنّه حسب نوع [[ربيطة|الربيطة]] يمكن أن يكون لهذه المعقداتالمعقّدات [[بنية جزيئية رباعية السطوح]] أو [[بنية جزيئية ثمانية السطوح|ثمانية السطوح]] أو [[بنية جزيئية مستوية مربعة|مستوية مربعةمربّعة]] أو على هيئة [[اثنا عشري سطوح|اثنا عشريعشريّ السطوح]]. من المعقداتالمعقّدات العضوية المعروفة للمنغنيز في حالة الأكسدة +2 مركبمركّب [[منغانوسين]]، وهو من معقداتمعقّدات [[ميتالوسين|الميتالوسين]]، ويكون عدد الإلكترونات الكليالكلّي فيه 17 إلكتروناً، وهو بذلك أقلأقلّ بإلكترون واحد مقارنةًمقارنةًً بمعقدبمعقّد [[فيروسين|الفيروسينالفيرّوسين]]، وهو بذلك لا يحققيحقّق [[قاعدة 18 إلكترون]]. ولكنهولكنّه بالرغم من ذلك، وبسبب [[توزيع إلكتروني|التوزيع الإلكتروني]] d<sup>5</sup> المميزالمميّز مرتفع عدد الكمالكمّ المغزلي المغناطيسي، فإنهفإنّه من الصعب [[اختزال (كيمياء)|اختزاله]] إلى المنغنيز الأحادي <sup>+</sup>Mn ويوجد في الحالة الصلبة على هيئة بنية [[مبلمر|مبلمرةمُبلمَرة]].<ref>Christoph Elschenbroich: ''Organometallchemie.'' 6. Auflage. Teubner, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, S.&nbsp;460–468.</ref>
 
;المنغنيز الثلاثي
تتميزتتميّز محاليل المنغنيز الثلاثي المائية بلونها الأحمر، كما أنهأنّه من السهل على مركباتمركّبات المنغنيز الثلاثي أن تخضع إلى [[تفاعل عدم تناسب]] في المحاليل لتتحوللتتحوّل إلى مركباتمركّبات المنغنيز الثنائي والرباعي الموافقة. تميل معقداتمعقّدات المنغنيز الثلاثي أن تتبنىتتبنّى [[بنية جزيئية ثمانية السطوح]] مشوهةمشوّهة بسبب [[تأثير يان-تيلر]]. من المركباتالمركّبات المعروفة للمنغنيز الثلاثي كلكلّ من [[أكسيد المنغنيز الثلاثي]] Mn<sub>2</sub>O<sub>3</sub> و[[أسيتات المنغنيز الثلاثي]] Mn(CH<sub>3</sub>COO)<sub>3</sub>. كما يعرفيُعرَف له مركبامركَبا [[هاليد|الهاليد]]: [[فلوريد المنغنيز الثلاثي]] MnF<sub>3</sub> و[[كلوريد المنغنيز الثلاثي]] MnCl<sub>3</sub>؛ في حين أنأنّ [[بروميد|البروميد]] و[[يوديد|اليوديد]] غير موجودة، لأن أيونات البروميد <sup>−</sup>Br واليوديد <sup>−</sup>I قادرةقادرةٌ على [[اختزال (كيمياء)|اختزال]] المنغنيز الثلاثي إلى ثنائي.<ref>{{استشهاد بكتاب|الأخير = Erwin Riedel, Christoph Janiak|العنوان = Anorganische Chemie|الصفحة = 831|سنة = 2011|الناشر = Walter de Gruyter|isbn = 978-3-11-022566-2}}</ref>
 
;المنغنيز الرباعي
أشهر مركباتمركّبات المنغنيز في حالة الأكسدة هذهالرباعية هو [[أكسيد المنغنيز الرباعي]] MnO<sub>2</sub>، والذي يعرف أيضاً باسم ثنائي أكسيد المنغنيز. وهو من [[مؤكسد|المؤكسدات]] القوية،القويّة، ويستخدمويُستخدَم في صناعة [[مهبط (كيمياء)|مهابط]] [[بطارية قلوية|البطارياتالبطّاريات القلوية]]. يعطي تفاعل أكسيد المنغنيز الرباعي مع [[حمض الهيدروكلوريك]] مركبمركّب [[كلوريد المنغنيز الثنائي]] مع انطلاق غاز [[كلور|الكلور]]، وقد كان هذا التفاعل يستخدميُستخدَم سابقاً من أجل تحضير غاز الكلور:
 
:<math>\mathrm{3) \ MnO_2 + 4\ HCl \longrightarrow \ MnCl_2 + 2\ H_2O + Cl_2}</math>
 
يعرفيُعرَف من الهاليدات للمنغنيز الرباعي مركبمركّب [[فلوريد المنغنيز الرباعي]] MnF<sub>4</sub>، وهو مؤكسد قوي، ويحضرويُحضّر من [[هلجنة|فلورة]] ثنائي فلوريد المنغنيز MnF<sub>2</sub> [[فلور|بالفلور]] أو [[ثنائي فلوريد الكريبتون]].<ref>{{citation | first1 = Karel | last1 = Lutar | first2 = Adolf | last2 = Jesih | first3 = Boris | last3 = Žemva | title = KrF<sub>2</sub>/MnF<sub>4</sub> adducts from KrF<sub>2</sub>/MnF<sub>2</sub> interaction in HF as a route to high purity MnF<sub>4</sub> | journal = Polyhedron | volume = 7 | issue = 13 | year = 1988 | pages = 1217–19 | doi = 10.1016/S0277-5387(00)81212-7}}.</ref>
 
[[ملف:KMnO4 in H2O.jpg|thumb|left|upright=0.55|محلول مائي من بيرمنغنات البوتاسيوم]]
;المنغنيز الخماسي
لا تعدتعدّ حالة الأكسدة هذه من حالات الأكسدة الشائعة للمنغنيز، ومن الأمثلة على المركباتالمركّبات المعروفة للمنغنيز فيها مركبمركّب [[هيبومنغنات البوتاسيوم]] K<sub>3</sub>MnO<sub>4</sub>. يمكن الحصول على المنغنيز الخماسي من إذابة ثنائي أكسيد المنغنيز في مصهور [[نتريت الصوديوم]].<ref>{{cite journal|first=R. B. |last=Temple|author2=Thickett, G. W.|title=The formation of manganese(v) in molten sodium nitrite|journal=Australian Journal of Chemistry|date=1972|volume=25|page=55|doi=10.1071/CH9720655|issue=3|doi-access=free}}</ref>
 
;المنغنيز السداسي
أشهر مركباتمركّبات المنغنيز في حالة الأكسدة السداسية هو مركبمركّب [[منغنات البوتاسيوم]] K<sub>2</sub>MnO<sub>4</sub>، والذي يحضريُحضّر من إذابة ثنائي أكسيد المنغنيز في [[محلول قلوي]] من [[هيدروكسيد البوتاسيوم]] بوجود [[أكسجين]] الهواء.
 
;المنغنيز السباعي
لمركباتلمركّبات المنغنيز السباعي لونلونٌ بنفسجي، وهي من [[مؤكسد|المؤكسدات]] القوية،القويّة، ومن الأمثلة عليها مركبمركّب [[أكسيد المنغنيز السباعي]] Mn<sub>2</sub>O<sub>7</sub>؛ بالإضافة إلى مركباتمركّبات [[بيرمنغنات|البيرمنغنات]] المختلفة، مثل [[بيرمنغنات البوتاسيوم]] KMnO<sub>4</sub> و[[بيرمنغنات الصوديوم]] NaMnO<sub>4</sub> و[[برمنغنات الباريوم|بيرمنغنات الباريوم]] Ba(MnO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>. يعديعدّ بيرمنغنات البوتاسيوم من الكواشف الكيميائية الشائعة في المختبرات.<ref>{{cite journal |doi=10.1083/jcb.2.6.799 |last=Luft |first=J. H.|date=1956 |title=Permanganate – a new fixative for electron microscopy |journal=Journal of Biophysical and Biochemical Cytology |volume=2 |pages=799–802 |pmid=13398447 |issue=6 |pmc=2224005}}</ref>
 
;حالات أكسدة أخرى
يوجد المنغنيز في حالة الأكسدة 0 في [[معقد تناسقي|المعقداتالمعقّدات التناسقية]] مثل [[عشاري كربونيل ثنائي المنغنيز]] Mn<sub>2</sub>(CO)<sub>10</sub>، وهو معقدمعقّد يحوي على رابطة أحادية بين ذرتيذرّتي منغنيز في بنيته؛ في حين تصادف حالة الأكسدة +1 النادرة للمنغنيز في بعض [[مركب منغنيز عضوي|مركباتمركّبات المنغنيز العضوية]]، مثل مركبمركّب [[خماسي كربونيل هيدريد المنغنيز]] HMn(CO)<sub>5</sub> أو [[ميثيل حلقي بنتاديينيل ثلاثي كربونيل المنغنيز]] MnC<sub>5</sub>H<sub>4</sub>CH<sub>3</sub>(CO)<sub>3</sub>. في حالات نادرة أيضاً يوجد المنغنيز في حالة أكسدة سالبة بمقدار (-3) في معقدمعقّد Mn(NO)<sub>3</sub>CO.<ref name="Holl" />
 
=== التحليل الكيميائي ===
يمكن الكشف عن أيونات المنغنيز الثنائي [[تحليل نوعي|نوعياً]] من خلال تفاعل أكسدة لتشكيل مركباتمركّبات [[بيرمنغنات|البيرمنغنات]] ذات اللون البنفسجي المميز،المميّز، ويستحصلويُستحصَل على ذلك من التفاعل مع [[أكسيد الرصاص الرباعي]] أو [[بيركبريتات الأمونيوم]] (بوجود أيونات [[فضة|الفضةالفضّة]] للتحفيز) أو باستخدام محاليل [[هيبوبروميت]] القلوية:
 
:<math>\mathrm{2 \ Mn^{2+} + 5 \ PbO_2 + 4 \ H^+ \longrightarrow 2 \ MnO_4^- + 5 \ Pb^{2+} + 2 \ H_2O}</math>
 
من أجل الحصول على نتائج واضحة يستحسنيُستحسَن إجراء فصل للكاتيونات الموجودة في العينة،العيّنة، وذلك بإضافة مزيجمزيجٍ قلويقلويّ مؤكسد من [[بيروكسيد الهيدروجين]] في وسطوسطٍ من [[هيدروكسيد الصوديوم]] أو [[هيدروكسيد البوتاسيوم|البوتاسيوم]]، مماممّا يؤدييؤدّي إلى أكسدة المنغنيز الثنائي والحصول على [[ترسيب (كيمياء)|راسبراسبٍ]] صلبصلبٍ من [[أكسيد المنغنيز الرباعي|أكسيد هيدروكسيد المنغنيز الرباعي]]:
 
:<math>\mathrm{Mn^{2+} + H_2O_2 + 2 \ OH^- \longrightarrow MnO(OH)_2 \downarrow + \ H_2O}</math>
 
في تفاعل كشفكشفٍ آخر، تؤديتؤدّي إضافة مركبمركّب [[فورمالدوكسيم]] {{#tag:ref|Formaldoxime (N-Hydroxymethanimine)|group="ملاحظة"}} إلى وسطوسطٍ حاوحاوٍ على أيونات المنغنيز الثنائي إلى تلونتلوّن المحلول بلون برتقالي إلى بنيبنّي محمرمحمرّ.<ref>O.G. Koch: ''Analytische Chemie des Mangans.'' Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-69853-8, S.&nbsp;95ff.</ref>
 
يمكن الكشف عن المنغنيز [[تحليل كمي (كيمياء)|كمياًكمّيّاً]] باستخدام وسائل [[تحليل آلي|التحليل الآلي]] المختلفة، من خلال[[مطيافية الامتصاص الذري|مطيافية الامتصاص الذرّي]] عند [[طول الموجة|طول موجة]] مقداره 279.5&nbsp;نانومتر على سبيل المثال؛<ref name="Römpp" /> أو من خلال تجارب [[قياس ضوئي|القياس الضوئي]] لتحديد تركيز [[بيرمنغنات|البيرمنغنات]]، حيث تكون قيمة [[مطيافية الامتصاص|قمةقمّة الامتصاص]] عند طول موجة مقداره 525&nbsp;[[نانومتر]].<ref>J. Strähle, E. Schweda: ''Jander · Blasius – Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum.'' 14. Auflage. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1995, ISBN 3-7776-0672-3, S.&nbsp;460.</ref> من جهةجهةٍ أخرىأخرى، يمكن اتباعاتّباع الوسائل التحليلية التقليدية مثل طرائق [[معايرة المنجنيز|المعايرة]].<ref>J. Strähle, E. Schweda: ''Jander · Blasius – Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum.'' 14. Auflage. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1995, ISBN 3-7776-0672-3, S.&nbsp;378–379.</ref>
 
== الدور الحيوي ==