Versuchsbeschreibung

Bei diesem Experiment werden die unterschiedlichen Färbungen von Mangan- bzw. Manganat-Ionen gezeigt.

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie Symbole H- / EUH- / P-Sätze

0.2 g Kaliumpermanganat, KMnO4

Permangansäure Kaliumsalz
M: 158.03 g/mol

CAS-Nr.: 7722-64-7
EG-Nr.: 231-760-3
UN-Nr.: 1490

WGK: 3

GHS03 – Flamme über einem Kreis

GHS05 – Ätzwirkung

GHS07 – Ausrufezeichen

GHS09 – Umwelt

Gefahr

H272: Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel.

H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

H410: Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.

P221: Mischen mit brennbaren Stoffen, Schwermetallverbindungen, Säuren und Laugen unbedingt verhindern.

P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.

P301+P330+P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.

P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P308+P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

1 g Natriumsulfit wasserfrei, Na2SO3

M: 126.04 g/mol

CAS-Nr.: 7757-83-7
EG-Nr.: 231-821-4

WGK: 1

 

-

Spatelspitze Zink Staub, Zn

M: 65.37 g/mol

CAS-Nr.: 7440-66-6
EG-Nr.: 231-175-3
UN-Nr.: 3077

WGK: 2

GHS09 – Umwelt

Achtung

H410: Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.

P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.

3 Tropfen Schwefelsäure 95–97 %, H2SO4

M: 98.08 g/mol

CAS-Nr.: 7664-93-9
EG-Nr.: 231-639-5
UN-Nr.: 1830

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.

P301+P330+P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.

P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P308+P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

5 Tropfen bzw. 10 mL Natronlauge 30 %, NaOH

Natriumhydroxidlösung 30 %
M: 40.00 g/mol

CAS-Nr.: 1310-73-2
EG-Nr.: 215-185-5
UN-Nr.: 1824

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.

P301+P330+P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen.

P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P308+P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

 

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

2 × 250-ml-Becherglas, 2 × Glasstab, 5 × Reagenzglas, Reagenzglasständer, Kältemischung (Eis/Kochsalz), 2 × Thermometer (−30 °C), Waage, Pipetten, Messzylinder

 

Versuchsdurchführung

In einem 250-ml-Becherglas werden 0.2 g Kaliumpermanganat in 199.8 g dest. Wasser gelöst. 1 g Natriumsulfit wird in einem 250-ml-Becherglas in 99 g dest. Wasser aufgelöst. In den Reagenzglasständer werden vier Reagenzgläser gestellt und mit jeweils 5 mL Kaliumpermanganatlösung gefüllt.

Reagenzglas 1: Hier gibt man drei Tropfen Schwefelsäure 96 % hinzu und schwenkt kurz um. Nun wird eine Spatelspitze Zinkstaub zugegeben. Es gibt eine Gasentwicklung und die Lösung entfärbt sich allmählich.

Reagenzglas 2: Hier werden 3 mL Natriumsulfitlösung zugegeben. Die Lösung verfärbt sich braun und es bilden sich braune Flocken, die aus Braunstein bestehen.

Reagenzglas 3: Man gibt hier fünf Tropfen Natronlauge 30 % hinzu, schwenkt kurz um und fügt ebenfalls 3 mL Natriumsulfitlösung hinzu. Es zeigt sich eine grüne Färbung der Lösung.

Reagenzglas 4: Zu dieser Lösung werden 10 mL Natronlauge 30 % gegeben, kurz umgeschwenkt und in einer Kältemischung auf −5 °C abgekühlt. In ein weiteres Reagenzglas werden 3 mL der Natriumsulfitlösung eingefüllt und in der Kältemischung auf 0 °C abgekühlt. Nach Erreichen der jeweiligen Temperatur wird die Natriumsulfitlösung in die Kaliumpermanganatlösung gegossen. Die Mischung färbt sich blau.

 

Reaktionsgleichung

Bei Anwesenheit von Säure:

MnO4(aq) + 8 H3O+ + 5 e → Mn2+(aq) + 12 H2O

In neutralem Medium:

MnO4(aq) + 4 H3O+ + 3 e → MnO2↓ + 6 H2O

Bei Anwesenheit von Lauge:

MnO4(aq) + e → MnO42−(aq)

Unter Kühlung und bei Anwesenheit von Lauge:

MnO4(aq) + 2 e → MnO43−(aq)

 

Die Reduktionsfähigkeit von Permanganaten ist stark abhängig von der Wasserstoffionenkonzentration (H+ bzw. H3O+), also dem pH-Wert. In saurem Medium erfolgt eine Reduktion von +VII (Mn7+) zu +II (Mn2+). Lösungen die Mangan(II)-Ionen enthalten sind fleischfarben. In neutraler Lösung stoppt die Reduktion bei der Oxidationsstufe +IV. Es fällt Mangan(IV)-oxid (Braunstein) aus, welches der Lösung eine braune Färbung verleiht. Im basischen Milieu endet die Reduktion, bei der Oxidationsstufe +VI. Manganat(VI)-Ionen (MnO42−) färben die Flüssigkeit grün. Wird Lauge im Überschuss verwendet und die Lösung zusätzlich gekühlt, dann erhält man Hypomanganat-Ionen (MnO43−), welche die Lösung blau färben. Das Mangan hat also seine Oxidationsstufe von +VII auf +V verändert. Es handelt sich also wieder um eine Reduktion.

 

Quellenangaben

[1]
K. Waselowsky. Mangan und das mineralische Chamäleon. In: 225 × Chemie – Ein Experimentierbuch, Franckh'sche Verlagshandlung: Stuttgart, 1982, 116–118.
[2]
H. W. Roesky und K. Möckel. Stufenweise Reduktion von Kaliumpermanganat im alkalischen Milieu. In: Chemische Kabinettstücke, VCH Verlagsgesellschaft mbH: Weinheim, 1994, 65–36.

 

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Mineralisches Chamäleon

 

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