Степень окисления марганца (Mn): в соединениях, как определить, примеры

Теория:

Степень окисления марганца в наиболее устойчивых соединениях равна +2, +4 и +7, а также 0, +3, +6, СО -1 встречаются крайне редко и +1 не устойчивы.

Это определяется его положением в периодической системе: марганец — элемент 7‑й группы (устаревшая ПС побочная группа марганца), 4‑го периода.

Как переходный металл, он имеет семь валентных электронов на внешнем и предвнешнем уровнях (3d⁵4s²), которые он способен отдавать ступенчато, проявляя рекордное количество степеней окисления.

В отличие от марганца, для многих других элементов положение в таблице даёт лишь базовую информацию о степенях окисления.

Чтобы определить все возможные значения, используют электронную формулу.

Например:

Для хлора (1s²2s²2p⁶3s²3p⁵) электронная формула объясняет наличие одного неспаренного электрона в основном состоянии и возможность расширения валентности до VII за счет d-орбиталей;
Для железа (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²) — наличие восьми валентных электронов, но наиболее характерными являются СО +2 и +3, так как полная отдача всех 8 электронов крайне затруднена.

Марганец способен достигать своей высшей степени окисления +7, теряя все 7 валентных электронов и приобретая электронную конфигурацию инертного газа аргона ([Ar]).

Рис. Степень окисления марганца 0, +2, +3, +4, +6, +7. Факторы, влияющие на СО — наличие пяти d-электронов и двух s-электронов, возможность их последовательной отдачи.

Содержание страницы

Почему у марганца переменные степени окисления?

Причина многообразия марганца — наличие семи валентных электронов на 3d и 4s подуровнях.

В простом веществе (Mn⁰): Семь валентных электронов принадлежат атому. Заряд равен 0. 3d [↑][↑][↑][↑][↑] 4s [↑↓].
В соединениях (Mn⁺⁷): Марганец отдаёт все 7 электронов. Подуровни 4s и 3d становятся полностью пустыми, достигая стабильности аргона. 3d [ ][ ][ ][ ][ ] 4s [ ].

Рис. 2 Схема окисления атома марганца: атом Mn ([Ar] 3d⁵ 4s²) последовательно теряет электроны, достигая высшего состояния +7.

Степень окисления марганца в соединениях

Марганец — главный «хамелеон» химических лабораторий. Цвет соединений меняется очень ярко: +2 (бледно-розовый), +4 (бурый осадок), +6 (зеленый), +7 (ярко-фиолетовый).

Перманганат калия (KMnO₄): Mn +7, O -2.
Манганат калия (K₂MnO₄): Mn +6, O -2.
Оксид марганца(IV) (MnO₂): Mn +4, O -2.
Хлорид марганца(II) (MnCl₂): Mn +2, Cl -1.

Высшая степень окисления

Высшая степень окисления марганца равна +7 (номер группы). В этом состоянии марганец является сильнейшим окислителем (например, в составе марганцовки).

Низшая степень окисления

Низшая равна 0 (металлический марганец).

Промежуточные степени окисления

+2 — наиболее устойчивая степень окисления в кислой среде.
+4 — устойчивое состояние в виде диоксида (MnO₂).
+6 — существует только в сильнощелочной среде (манганаты).

Как определить степень окисления марганца

По таблице Менделеева

Марганец (Mn) в таблице Менделеева находится в 7-й группе (VIIB), период — 4, блок — d-элемент. Высшая СО — +7.

Семейство: d-элемент (металлы побочных подгрупп).
Валентные электроны: 7 (находятся на внешнем 4s и предвнешнем 3d подуровнях).
Высшая степень окисления: +7 (совпадает с номером группы).

По электронной конфигурации

Электронная формула марганца: [Ar] 3d⁵ 4s², подробнее о квантовых числах → [таблица].
Сначала отдаются 2 электрона с 4s, затем последовательно все пять с 3d-подуровня.

По валентности (Число связей)

Валентность марганца в наиболее высокой степени окисления (+7) равна VII. Это означает, что марганец образует семь химических связей.

В молекуле Mn₂O₇ каждый атом марганца связан с кислородом семью связями.
В ионе MnO₄⁻ марганец также проявляет валентность VII.

По химическому соединению (Алгебраический расчет)

Пример для KMnO₄: Сумма СО = 0. Калий +1, кислород -2.
(+1) + x + 4 · (-2) = 0 → 1 + x — 8 = 0 ⇒ x = +7.

Примеры степеней окисления марганца

СО	Цвет	Примеры соединений
+7	Фиолетовый	KMnO₄, Mn₂O₇
+6	Зеленый	K₂MnO₄
+4	Бурый (осадок)	MnO₂
+2	Розовый	MnSO₄, MnCl₂

Шпаргалка для определения степени окисления марганца

Представьте, что марганец — это кошелёк с 7 монетами (4s²3d⁵).

0 — «кошелёк полный» (металл Mn).
+2 — «отдали 2 монеты из внешнего кармана» (Mn²⁺).
+4 — «отдали 2 внешних и 2 внутренних монеты» (MnO₂).
+7 — «отдали всё до последней монеты» (KMnO₄) — достигли «баланса» аргона.

Марганец химический элемент: химические, физические свойства, придает сталям твердость и блеск, используется в гальванике, применение, получение.

Пример решения задачи:

▶️ Дано:

Соединение: K₂MnO₄.

⌕ Найти:

Определите СО марганца.

✨ Решение:

Калий (K) = +1, Кислород (O) = −2. Расчет: 2 · (+1) + x + 4 · (−2) = 0 → 2 + x − 8 = 0 → x = +6.

✅ Ответ:

Mn(+6).

Проверка знаний

Отметьте правильные утверждения для Марганца (Mn):

1) Порядковый номер в таблице — 25.

2) Высшая степень окисления +7.

3) В степени окисления +7 является сильным восстановителем.

Показать ответы

Правильные ответы: 1, 2. (3 — неверно, в СО +7 он только окислитель, так как отдавать электроны больше не может).

Часто задаваемые вопросы

Какая степень окисления марганца самая устойчивая?

Самой стабильной является +2. В этой степени Mn имеет наполовину заполненный 3d⁵-подуровень, что энергетически очень выгодно.

Соединения Mn²⁺ (например, сульфат марганца) устойчивы в кислой среде и имеют бледно-розовую окраску.

Как меняются С.О. перманганата (KMnO4) в разных средах?

Это классика ОВР (окислительно-восстановительных реакций). Марганец из +7 переходит в:

+2 — в кислой среде (раствор обесцвечивается).

+4 — в нейтральной среде (выпадает бурый осадок MnO₂).

+6 — в сильнощелочной среде (раствор становится зеленым K₂MnO₄).

В какой С.О. марганец проявляет кислотные свойства?

В высших степенях окисления — +6 и +7. В этих состояниях марганец ведет себя как типичный неметалл: образует кислотные оксиды (например, Mn₂O₇).

И соответствующие им сильные кислоты (HMnO₄ — марганцевая кислота). Чем выше С.О., тем сильнее выражены кислотные и окислительные свойства.