کلرید منگنز (II)

کلرید منگنز (II)

1-مقدمه

کلرید منگنز (II) یا نمک دی کلرید منگنز با فرمول شیمیایی MnCl2 است. این ماده شیمیایی معدنی به شکل بی آب و همچنین دی هیدرات (MnCl2·2H2O) و تتراهیدرات (MnCl2·4H2O) وجود دارد که تترا هیدرات آن رایج ترین شکل آن است. مانند بسیاری از گونه‌های منگنز(II)، این نمک‌ها صورتی هستند و رنگ پریدگی آن مشخصه کمپلکس‌های فلزات واسطه با پیکربندی‌های d5 پر اسپین است همچنین این ماده یک نمک پارامغناطیس است. اسکاکیت شکل طبیعی و بی آب کلرید منگنز (II) است. تنها ماده معدنی دیگری که در حال حاضر به عنوان کلرید منگنز در دسته بندی های دیگر قرار داده شده است، کمپیت است که عضو گروه آتاکامیت،(گروهی از هیدروکسیدکلرید ها) می باشد.

یون کلرید (یون با بار منفی)  -Cl است. هنگامی که عنصر کلر (یک هالوژن) الکترون به دست می آورد یا زمانی که ترکیبی مانند کلرید هیدروژن در آب یا سایر حلال های قطبی حل می شود، تشکیل می شود. نمک های کلرید مانند کلرید منگنز اغلب در آب بسیار محلول هستند. این یون یک الکترولیت ضروری است که در تمام مایعات بدن قرار دارد و مسئول حفظ تعادل اسید-باز، انتقال تکانه‌های عصبی و تنظیم جریان مایع در داخل و خارج سلول ‌ها است. در موارد کمتر، کلمه کلرید ممکن است بخشی از نام متداول ترکیبات شیمیایی را تشکیل دهد که در آن یک یا چند اتم کلر پیوند کووالانسی دارند. به عنوان مثال، متیل کلرید، یک ترکیب آلی با پیوند کووالانسی C-Cl است که در آن که در آن کلر آنیون نیست. اما در مورد محصول مورد بحث، کلر آنیون می باشد.
از نظر ساختاری, MnCl2 بی آب یک ساختار لایه ای شبیه کلرید کادمیوم را به کار می گیرد. تتراهیدرات از مولکول های سیس Mn(H2O)4Cl2 هشت وجهی تشکیل شده است. ایزومر ترانس آن که غیر پایدار است نیز شناخته شده است. دی هیدرات MnCl2(H2O)2 یک پلیمر کوئوردیناسیونی است. هر مرکز منگنز با چهار لیگاند کلرید پل زده هماهنگ شده است. هشت وجهی توسط یک جفت لیگاند آبی متقابل تکمیل می شود.

این نکته حائز اهمیت است که هیدرات ها در آب حل می شوند و محلول های اسیدی ملایم با pH حدود 4 به دست می آورند. این ترکیب یک یک اسید لوئیس ضعیف است که با یون های کلرید واکنش می دهد و مجموعه ای از جامدات حاوی یون های [MnCl3]-، [MnCl4]2-  و  [MnCl6]4- را تولید می کند. هر دو [MnCl3]-  و [MnCl4]2-  پلیمری هستند.

2-تاریخچه

منگنز در سال 1774 توسط کارل ویلهلم شیل پیشنهاد شد، و کلر نیز در همان سال 1774 توسط کارل ویلهلم شیله کشف شد. او آن را از طریق واکنش ماده معدنی پیرولوزیت (دی اکسید منگنز، MnO2 ) با اسید کلریدریک (HCl، که در آن زمان به نام اسید موریاتیک شناخته می شد) به دست آورد. که در این واکنش یکی از محصولات نمک منگنزII کلرید می باشد که احتمالا در همان سال ها یا بعد از آن شناخته شده باشد. 

3-کاربردها

1-3-NMR

محلول‌ها آبی نمک های مختلف کلرید منگنز (II) در 31P-NMR برای تعیین اندازه و لایه ‌بندی وزیکول‌های فسفولیپید استفاده می‌شود. هنگامی که کلرید منگنز به محلول اصلی اضافه می‌شود، یون ‌های پارامغناطیس +Mn2  آزاد می‌شوند که زمان آرامش گروه ‌های فسفات فسفولیپیدها را مختل می‌کند و سیگنال تشدید 31P را گسترش می‌دهد. نکته ی مهم در این زمینه آن است که این کاربرد فقط برای فسفولیپید هایی که در بیرونی ترین لایه قرار دارند و در تماس و در معرض +Mn2  قرار دارند مناسب است و آنها هستند که این گسترش را تجربه می کنند. این اثر برای وزیکول های چند لایه شاید خیلی موثر نباشد ، اما برای وزیکول های تک لایه بزرگ، کاهش تا پنجاه درصد در شدت سیگنال مشاهده می شود.

2-3-باتری

کلرید منگنز به صورت عمده و زیاد در تولید باتری های سلول خشک استفاده می شود.

3-3-ضد ضربه

 این ماده پیش ساز ترکیب ضد ضربه متیل سیکلوپنتادینیل منگنز تری کربنیل است.

4-واکنش ها

1-4-اکسیداسیون

پس از واکنش فلز با لیگاندهای آلی رایج، منگنز (II) تحت اکسیداسیون با هوا قرار می گیرد و کمپلکس های منگنز (III)ایجاد می شود. مثال های این فرایند [Mn(EDTA)]-، [Mn(CN)6]3-، و منگنز (III) استیل استونات می باشد. 

2-4-فسفین

از واکنش این نمک با ماده تری فنیل فسفین یک ترکیب ناپایدار 2:1 تشکیل می شود:

3-4-ترکیبات منگنز دار

کلرید منگنز بی آب (II) به عنوان نقطه شروع برای سنتز انواع ترکیبات منگنز عمل می کند. به عنوان مثال، منگنوسن از واکنش MnCl2 با محلول سدیم سیکلوپنتادینید در تتراهیدروفوران (THF) تهیه می شود.

5-روش تولید

کلرید منگنز از طریق واکنش اکسید منگنز (IV) با اسید هیدروکلریک غلیظ تولید می شود.

این واکنش زمانی برای تولید کلر نیز مورد استفاده قرار می گرفت. با خنثی کردن دقیق محلول حاصل با MnCO3، می توان نمک های آهن را که ناخالصی های رایج در دی اکسید منگنز هستند، به طور انتخابی رسوب داد.
برای تهیه ی منگنز کلیرید در مقادیر کم و خلوص بسیار بالا در آزمایشگاه، کلرید منگنز را از طریق واکنش فلز منگنز یا کربنات منگنز (II)همراه با اسید هیدروکلریک بدست می آورند:

6-تحقیقات جدید

بررسی این مواد در شکل بلوری آنها برای برخی زمینه ها مانند رشته های زمین شناسی دارای اهمیت است. در نتیجه محققان در تلاش اند تا با روش های مختلف به بلور های این مواد دست پیدا کنند. در این زمینه مقاله ای با عنوان "تبلور سولوومگنتیکی نمکهای فلزات واسطه کبالت (II) کلرید و منگنز (II) کلرید تحت میدان مغناطیسی و بررسی اثر میدان" در چهارمین همایش انجمن زمین‌شناسی اقتصادی ایران مورد بررسی و ارائه قرار گرفته است.

7-روش نگهداری

این ماده از لحاظ اشتعال پذیری و واکنش پذیری بسیار ایمن است اما برای سلامتی انسان دردسر زا می باشد تا جایی که مسمومیت با نمک های منگنز به یک دسته ی جداگانه تقسیم شده اند. لذا نگهداری این ماده بایستی به صورتی باشد که هیچ گونه گرد و غباری در فضای محل نگهداری وجود نداشته باشد و تهویه ی هوا در محل نگهداری مناسب باشد.

8-ایمنی

منگنیسم یا مسمومیت با منگنز می تواند در اثر قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گرد و غبار یا بخار منگنز ایجاد شود. لذا پوشیدن دستکش و ماسک هنگام کار با این ماده الزامی است و کار ها و آزمایش ها و واکنش های مربوطه بایستی در زیر هود و هواکش انجام شود.
همچنین افزایش غلظت کلرید می تواند اثرات زیست محیط زیان باری را در محیط های آبی و خشکی ایجاد کند. ممکن است به اسیدی شدن جریان های آبی کمک کند، فلزات رادیواکتیو خاک را با تبادل یونی فعال تر کند، بر مرگ و میر و تولید مثل گیاهان و جانوران آبزی تأثیر بگذارد، هجوم ارگانیسم های آب شور را به محیط های آب شیرین قبلی افزایش دهد و با اختلاط طبیعی دریاچه ها تداخل کند. همچنین می تواند فرآیند نیترات زدایی را که یک فرآیند میکروبی برای حذف نیترات و حفظ کیفیت آب ضروری است، مختل کند و از نیتریفیکاسیون و تنفس مواد آلی جلوگیری کند. لذا مصرف زیاد نمک کلرید منگز و انحلال آن و ورود پساب های آن به محیط زیست می تواند سبب افزایش غلظت یون کلرید شود.