Natriummanganaatti (Na2MnO4): ominaisuudet, valmistus ja käyttö

Natriummanganaatti (Na2MnO4) — kirkkaan vihreä yhdiste: ominaisuudet, valmistus kuumalla NaOH–NaMnO4-reaktiolla, käyttöalueet ja turvallisuus. Tutustu artikkeliin.

Natriummanganaatti on kemiallinen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on Na₂MnO₄. Se sisältää natrium- ja manganaatti-ioneja (MnO₄²⁻), joissa mangaanin oksidaatiovakio on +6. Natriummanganaatti on kirkkaan vihreä kiinteä aine ja yleensä hyvin liukeneva veteen. Laskennallinen moolimassa on noin 165 g·mol⁻¹ (noin 164,9 g·mol⁻¹).

Rakenne ja kemialliset ominaisuudet

• Anioni on manganaatti-ionin MnO₄²⁻, jonka rakenne on likimain tetraedrinen, samankaltainen kuin permanganaatilla (MnO₄⁻), mutta eri varauksella ja oksidaatiotasolla.
• Väri: kirkkaan vihreä kiteinen aine. Väri johtuu mangaanin elektroniorbitaalien elektronisiirto‑absorptioista.
• Stabiilisuus: manganaatti‑ioni on suhteellisen stabiili vahvasti emäksisessä ympäristössä, mutta alhaisemmissa pH‑arvoissa se helposti disproportionoituu muodostaen permanganaattia (MnO₄⁻) ja mangaanidioksidia (MnO₂).
• Reaktiivisuus: toimii hapettimena erityisesti emäksisissä olosuhteissa, mutta sen hapettavuus on yleensä heikompi kuin permanganaatilla.

Valmistus

Toisin kuin kaliummanganaatti, jota voidaan valmistaa sekoittamalla mangaanidioksidia ja kaliumhydroksidin kuumennettaessa (sulatusmenetelmä), natriummanganaatin valmistus on vaikeampaa ja epäsuositumpaa. Natriummanganaattia saadaan yleisesti seuraavalla periaatteella:

• natriumpermanganaatin (NaMnO₄) pelkistäminen tai disproporsionointi emäksisessä liuoksessa: kuuman natriumhydroksidin ja natriumpermanganaatin reaktiossa permanganaatti pelkistyy manganaatiksi ja samalla voi vapautua happea tai tapahtua muita oksidoreduktioreaktioita. Tämän seurauksena syntyy Na₂MnO₄.
• Toinen teollinen tai laboratoriomenetelmä voi käyttää kaliumsuolan väliainetta (K₂MnO₄) ja ioninvaihtoa tai liuoksen käsittelyä, koska suoraan MnO₂ + NaOH - sulatuksella ei saada helposti natriumsuolaa samaan tapaan kuin kaliumsuolaa.

Tämän vuoksi natriummanganaatti on yleisesti kalliimpaa kuin kaliummanganaatti ja sen valmistus on usein vähemmän taloudellista teollisessa mittakaavassa.

Käyttö ja sovellukset

• Kemian tutkimuksessa ja synteeseissä, esimerkiksi välituotteena muille mangaaniyhdisteille.
• Laboratoriokäytössä hapettavana aineena erityisesti emäksisissä olosuhteissa, kun tarvitaan mangaanin oksidaatiotiloja (+6).
• Joissakin erikoissovelluksissa, joissa halutaan natriumsuolta kaliummuodon sijaan (esim. liukoisuus- tai ionivahvuussyistä), mutta useimmiten käytetään kuitenkin kaliummanganaattia tai -permanganaattia sen helpomman saatavuuden vuoksi.

Turvallisuus, käsittely ja hävittäminen

• Natriummanganaatti on hapettava aine ja emäksinen liuokset ovat korrosoivia; käsittele aina sopivilla suojavarusteilla (suojalasit, kemikaalikäsineet, suojatakki).
• Vältä yhteyttä ihon ja silmien kanssa; jos joutuu kosketuksiin, huuhtele runsaalla vedellä ja hakeudu tarvittaessa lääkäriin.
• Älä sekoita orgaanisten aineiden tai helposti hapettuvien materiaalien kanssa, koska voimakas hapetus voi aiheuttaa reaktioita tai paloriskiä.
• Hävitä jäännökset ympäristömääräysten mukaisesti. Usein turvallinen tapa on muuttaa oksidoiva liuos ensin vähemmän reaktiiviseksi käyttäen sopivaa pelkistintä (esim. natriumsulfiitti tai natriumbisulfiitti) kontrolloidusti ja neutraloida emäksinen liuos ennen jätteen käsittelyä; noudata paikallisia jätehuoltomääräyksiä.

Vertailu kaliummanganaattiin

• Kaliummanganaatti (K₂MnO₄) on teollisesti yleisempi, koska se saadaan helpommin sulatuksen kautta mangaanidioksidista ja kaliumhydroksidista. Natriummanganaatin suora valmistus samoin ei onnistu yhtä helposti, minkä vuoksi natriumsuolat ovat harvinaisempia ja usein kalliimpia.
• Kemialliset ominaisuudet ovat samankaltaisia (sama MnO₄²⁻-anioni), mutta liukoisuudet, kiteisyys ja teollinen saatavuus voivat erota natrium- ja kaliumsuolojen välillä.

Yhteenvetona: natriummanganaatti (Na₂MnO₄) on väriltään kirkkaan vihreä, emäksinen manganaattisuola, jonka valmistus on teknisesti vaativampaa kuin vastaavan kaliumsuolan. Sillä on käyttöä kemian tutkimuksessa ja erikoissovelluksissa, mutta sen voimakas hapettavuus ja korroosiivisuus edellyttävät huolellista käsittelyä ja asianmukaista jätteenkäsittelyä.

Hae kirjaimella