منغنيز
الخواص الكيميائية > المركبات الكيميائية بحالات الأكسدة المختلفة

| حالات الأكسدة المختلفة للمنغنيز  مع أمثلة عليها في مركّباته الكيميائية | حالات الأكسدة المختلفة للمنغنيز  مع أمثلة عليها في مركّباته الكيميائية |
| --- | --- |
0: Mn2(CO)10
+1: MnC5H4CH3(CO)3
+2: MnCl2؛ MnCO3؛ MnO
+3: MnF3؛ Mn2O3
+4: MnO2
+5: K3MnO4
+6: K2MnO4
+7: KMnO4؛ Mn2O7
مثل باقي الفلزّات الانتقالية يمكن للمنغنيز أن يوجد في حالات أكسدة مختلفة في مركّباته الكيميائية؛ أكثرها شيوعاً هي +2 و +3 و +4 و +6 و +7. تتغيّر 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 بنّي، ومحاليل المنغنيز الخماسي ذات لون أزرق، ومحاليل المنغنيز السداسي ذات لون أخضر، ومحاليل المنغنيز السباعي ذات لون بنفسجي. في حالات الأكسدة المرتفعة، خاصّةً في حالة الأكسدة +7، يكون المنغنيز من المؤكسدات القوية.
في المحاليل المائية تكون أيونات المنغنيز الثنائي 2+Mn مُمَيّهة على الشكل 2+[Mn(H2O)6]، وهي ذات استقرارية كبيرة وثباتية تجاه تفاعلات الأكسدة والاختزال، ويعود السبب في ذلك إلى كون المدار الذرّي نصف ممتلئ، وذلك يمنح الأيون استقراراً طاقياً مُفَضّلاً. يعدّ المنغنيز الثنائي من أكثر حالات الأكسدة لهذا العنصر استقراراً؛ وتكون محاليله المائية فيها ذات لون وردي أو زهري فاتح، ويُعرَف العديد من المركّبات الكيميائية له في حالة الأكسدة تلك، مثل كبريتات المنغنيز الثنائي MnSO4 وكربونات المنغنيز الثنائي MnCO3. من المركّبات الأخرى للمنغنيز الثنائي كلّ من أكسيد المنغنيز الثنائي MnO وأسيتات المنغنيز الثنائي Mn(CH3COO)2؛ وكذلك مركّب كلوريد المنغنيز الثنائي MnCl2، والذي يدخل في العديد من التطبيقات الصناعية؛ وكذلك هيدروكسيد المنغنيز الثنائي Mn(OH)2، وهو مركّب غير مستقرّ، ويتأكسد بسهولة بأكسجين الهواء إلى أكسيد هيدروكسيد المنغنيز الثلاثي والرباعي، ولذلك يُستخدَم في تجربة فينكلر لتحديد محتوى الأكسجين في العيّنات.
عادةً ما يكون للمنغنيز الثنائي في مركّباته عددُ كمٍّ مغزليٍّ مرتفع مقداره S = 5/2، رغم وجود بعض الحالات التي تكون فيها قيمته منخفضة على الشكل S =1/2 في بعض المركّبات. لا يمكن حدوث انتقالات إلكترونية داخلية بين المدارات الفرعية d–d، لأنها غير ممكنة كمومياً، وذلك يفسّر اللون الزهري الشاحب لأغلب مركّبات المنغنيز الثنائي. يوجد العديد من المعقّدات التناسقية للمنغنيز الثنائي، وهي معقّدات ذات عدد مغزلي مرتفع، وتحوي على خمسة إلكترونات غير متزاوجة، بالتالي فهي ذات عزم مغناطيسي مرتفع. ومن الصعب التنبّؤ وفق نظرية المجال البلّوري بالبنية الجزيئية؛ بالتالي فإنّه حسب نوع الربيطة يمكن أن يكون لهذه المعقّدات بنية جزيئية رباعية السطوح أو ثمانية السطوح أو مستوية مربّعة أو على هيئة اثنا عشريّ السطوح. من المعقّدات العضوية المعروفة للمنغنيز في حالة الأكسدة +2 مركّب منغنوسين، وهو من معقّدات الميتالوسين، ويكون عدد الإلكترونات الكلّي فيه 17 إلكتروناً، وهو بذلك أقلّ بإلكترون واحد مقارنةًً بمعقّد الفرّوسين، وهو بذلك لا يحقّق قاعدة 18 إلكترون. ولكنّه بالرغم من ذلك، وبسبب التوزيع الإلكتروني d5 المميّز مرتفع عدد الكمّ المغزلي المغناطيسي، فإنّه من الصعب اختزاله إلى المنغنيز الأحادي +Mn ويوجد في الحالة الصلبة على هيئة بنية مُبلمَرة.
تتميّز محاليل المنغنيز الثلاثي المائية بلونها الأحمر، كما أنّه من السهل على مركّبات المنغنيز الثلاثي أن تخضع إلى تفاعل عدم تناسب في المحاليل لتتحوّل إلى مركّبات المنغنيز الثنائي والرباعي الموافقة. تميل معقّدات المنغنيز الثلاثي أن تتبنّى بنية جزيئية ثمانية السطوح مشوّهة بسبب تأثير يان-تيلر. من المركّبات المعروفة للمنغنيز الثلاثي كلّ من أكسيد المنغنيز الثلاثي Mn2O3 وأسيتات المنغنيز الثلاثي Mn(CH3COO)3. كما يُعرَف له مركَبا الهاليد: فلوريد المنغنيز الثلاثي MnF3 وكلوريد المنغنيز الثلاثي MnCl3؛ في حين أنّ البروميد واليوديد غير موجودة، لأن أيونات البروميد −Br واليوديد −I قادرةٌ على اختزال المنغنيز الثلاثي إلى ثنائي.
أشهر مركّبات المنغنيز في حالة الأكسدة الرباعية هو أكسيد المنغنيز الرباعي MnO2، والذي يعرف أيضاً باسم ثنائي أكسيد المنغنيز. وهو من المؤكسدات القويّة، ويُستخدَم في صناعة البطّاريات القلوية. يعطي تفاعل أكسيد المنغنيز الرباعي مع حمض الهيدروكلوريك مركّب كلوريد المنغنيز الثنائي مع انطلاق غاز الكلور، وقد كان هذا التفاعل يُستخدَم سابقاً من أجل تحضير غاز الكلور:
يُعرَف من الهاليدات للمنغنيز الرباعي مركّب فلوريد المنغنيز الرباعي MnF4، وهو مؤكسد قوي، ويُحضّر من فلورة ثنائي فلوريد المنغنيز MnF2 بالفلور أو ثنائي فلوريد الكريبتون.
لا تعدّ حالة الأكسدة هذه من حالات الأكسدة الشائعة للمنغنيز، ومن الأمثلة على المركّبات المعروفة للمنغنيز فيها مركّب هيبومنغنات البوتاسيوم K3MnO4. يمكن الحصول على المنغنيز الخماسي من إذابة ثنائي أكسيد المنغنيز في مصهور نتريت الصوديوم.
في حالة الأكسدة السداسية يوجد المنغنيز فقط على هيئة أنيون المنغنات؛ وأشهر هذه المركّبات هو مركّب منغنات البوتاسيوم K2MnO4، والذي يُحضّر من إذابة ثنائي أكسيد المنغنيز في محلول قلوي من هيدروكسيد البوتاسيوم بوجود أكسجين الهواء.
لمركّبات المنغنيز السباعي لونٌ بنفسجي، وهي من المؤكسدات القويّة، ومن الأمثلة عليها مركّب أكسيد المنغنيز السباعي Mn2O7؛ بالإضافة إلى مركّبات البيرمنغنات المختلفة، مثل بيرمنغنات البوتاسيوم KMnO4 وبيرمنغنات الصوديوم NaMnO4 وبيرمنغنات الباريوم Ba(MnO4)2. يعدّ بيرمنغنات البوتاسيوم من الكواشف الكيميائية الشائعة في المختبرات.
يوجد المنغنيز في حالة الأكسدة 0 في المعقّدات التناسقية مثل عشاري كربونيل ثنائي المنغنيز Mn2(CO)10، وهو معقّد يحوي على رابطة أحادية بين ذرّتي منغنيز في بنيته؛ في حين تصادف حالة الأكسدة +1 النادرة للمنغنيز في بعض مركّبات المنغنيز العضوية، مثل مركّب خماسي كربونيل هيدريد المنغنيز HMn(CO)5 أو ميثيل حلقي بنتاديينيل ثلاثي كربونيل المنغنيز MnC5H4CH3(CO)3. في حالات نادرة أيضاً يوجد المنغنيز في حالة أكسدة سالبة بمقدار (-3) في معقّد Mn(NO)3CO.