Chlorure de manganèse(II)

Chlorure de manganèse(II)
Structure moléculaire et tétrahydrate
Identification
Nom UICPA	Chlorure de manganèse(II) Dichlorure de manganèse
Synonymes	Chlorure manganeux Perchlorure de manganèse
N^o CAS	7773-01-5 38639-72-4 (dihydrate) 13446-34-9 (tétrahydrate)
N^o ECHA	100.028.972
N^o RTECS	OO9625000
PubChem	24480
SMILES	Cl[Mn]Cl PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1S/2ClH.Mn/h2*1H;/q;;+2/p-2 InChIKey : GLFNIEUTAYBVOC-NUQVWONBAP Std. InChI : vue 3D InChI=1S/2ClH.Mn/h2*1H;/q;;+2/p-2 Std. InChIKey : GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L
Apparence	solide rose (tétrahydrate)
Propriétés chimiques
Formule	Cl2MnMnCl2
Masse molaire[1]	125,844 ± 0,004 g/mol Cl 56,34 %, Mn 43,66 %,
Susceptibilité magnétique	+14 350 × 10^−6 cm^3/mol
Propriétés physiques
T° fusion	654 °C (anhydre) Le dihydrate se déshydrate à 135 °C Le tétrahydrate se déshydrate à 58 °C
T° ébullition	1 225 °C
Solubilité	dans l'eau : 63,4 g/100 ml (0 °C) 73,9 g/100 ml (20 °C) 88,5 g/100 ml (40 °C) 123,8 g/100 ml (100 °C) légèrement soluble dans la pyridine, soluble dans l'éthanol insoluble dans l'éther
Masse volumique	2,977 g/cm^3 (anhydre) 2,27 g/cm^3 (dihydrate) 2,01 g/cm^3 (tétrahydrate)
Point d’éclair	ininflammable
Cristallographie
Système cristallin	trigonal
Classe cristalline ou groupe d’espace	R3m
Structure type	CdCl2
Polyèdre de coordination	octaédrique
Précautions
NFPA 704
0 2 0 W
Écotoxicologie
DL50	250–275 mg/kg (rat, oral)^[réf. nécessaire] 1 715 mg/kg (souris, oral)
Composés apparentés
Autres cations	Chlorure de manganèse(III) Chlorure de technétium(IV) Chlorure de rhénium(III) Chlorure de rhénium(IV) Chlorure de rhénium(V) Chlorure de rhénium(VI)
Autres anions	Fluorure de manganèse(II) Bromure de manganèse(II) Iodure de manganèse(II)
Autres composés	Chlorure de chrome(II) Chlorure de fer(II)
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le chlorure de manganèse(II) désigne une série de composés chimiques de formule MnCl₂(H₂O)_x, où la valeur de x peut être 0, 2 ou 4. Le tétrahydrate de formule MnCl₂·4H₂O est la forme la plus courante du "chlorure de manganèse(II)". Il existe aussi une forme anhydre et un dihydrate de formule MnCl₂·2H₂O. Comme beaucoup de composés Mn(II), ces sels sont roses, la pâleur de la couleur étant caractéristique des complexes des métaux de transition avec des configurations à haut spin d^5[2]. C'est un sel paramagnétique.

Préparation

Le chlorure de manganèse est produit en traitant l'oxyde de manganèse(IV) avec de l'acide chlorhydrique concentré.

MnO₂ + 4 HCl → MnCl₂ + 2 H₂O + Cl₂

Cette réaction fut utilisée par le passé pour la production de chlore. En neutralisant soigneusement la solution résultante avec du MnCO₃, on peut faire précipiter sélectivement les sels de fer, qui sont des impuretés communes du dioxyde de manganèse[3].

Échantillon de MnCl₂ anhydre.

Au laboratoire, le chlorure de manganèse peut être préparé en traitant du manganèse métal ou du carbonate de manganèse(II) avec de l'acide chlorhydrique :

Mn + 2 HCl + 4 H₂O → MnCl₂(H₂O)₄ + H₂

MnCO₃ + 2 HCl + 3 H₂O → MnCl₂(H₂O)₄ + CO₂

Structures

Le MnCl₂ anhydre adopte une structure en couche de type chlorure de cadmium. Le tétrahydrate est constitué de molécules octaédriques cis-Mn(H₂O)₄Cl₂. L'isomère trans, qui est métastable, existe également[4],[5]. Le dihydrate MnCl₂(H₂O)₂ est un polymère de coordination. Chaque centre Mn est coordonné à quatre ligands chlorure doublement pontants. L'octaèdre est complété par une paire de ligands aqueux trans[6].

Sous-unité du réseau MnCl₂(H₂O)₂.

Propriétés chimiques

L'hydrate se dissout dans l'eau pour donner des solutions faiblement acides ayant un pH autour de 4. Ces solutions contiennent le complexe de métal aqueux [Mn(H₂O)₆]^2+.

C'est un acide de Lewis faible, réagissant avec les ions chlorure pour produire une série de solides contenant les ions suivants [MnCl₃]^−, [MnCl₄]^2− et [MnCl₆]^4−. [MnCl₃]^− et [MnCl₄]^2− sont tous deux polymériques.

Par traitement avec des ligands organiques typiques, le manganèse(II) subit une oxydation par l'air pour former des complexes de Mn(III). Des exemples comprennent [Mn(EDTA)]^−, [Mn(CN)₆]^3− et [Mn(acétylacétonate)₃]. Le triphénylphosphine forme un adduit labile 2:1 :

MnCl₂ + 2 Ph₃P → [MnCl₂(Ph₃P)₂]

Le chlorure de manganèse(II) anhydre sert de point de départ pour la synthèse d'une variété de composés du manganèse. Par exemple, le manganocène est préparé par réaction du MnCl₂ avec une solution de cyclopentadiénure de sodium dans du THF.

MnCl₂ + 2 Na(C₅H₅) ⟶ Mn(C₅H₅)₂ + 2 NaCl.

Résonance magnétique nucléaire

Des solutions aqueuses de chlorure de manganèse(II) sont utilisées dans la RMN du ^31P pour déterminer la taille et la lamellarité des vésicules de phospholipide[7]. Lorsque du chlorure de manganèse est ajouté à une solution vésiculaire, des ions paramagnétiques Mn^2+ sont relâchés, perturbant le temps de relaxation des groupes phospholipides phosphatés et élargissant le signal de résonance du ^31P. Seuls les phospholipides situés dans la monocouche la plus externe exposée au Mn^2+ prvoquent cet élargissement. L'effet est négligeable avec des vésicules multi-lamellaires, mais pour de grands vésicules uni-lamellaires, une réduction d'environ 50% de l'intensité du signal est observée[8].

Occurrence naturelle

La scacchite est la forme naturelle du chlorure de manganèse(II) anhydre[9]. Le seul autre minéral actuellement connu classé comme chlorure de manganèse est la kempite - un représentant du groupe de l'atacamite, un groupe d'oxychlorures[10].

Applications

Le chlorure de manganèse est principalement utilisé dans la production de piles électriques sèches. Il est le précurseur du composé antidétonant (méthylcyclopentadiényl)manganèse tricarbonyle[3].

Précautions

Le manganisme, ou empoisonnement au manganèse, peut être provoqué par une exposition de longue durée à des poussières ou des fumées de manganèse.

Références

1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. (en) N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, 1997.
3. (en) Arno H. Reidies, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, 2002, 30080 p. (ISBN 978-3-527-30385-4, DOI 10.1002/14356007.a16_123), « Manganese Compounds ».
4. (en) Zalkin, Allan, Forrester, J. D. et Templeton, David H., « Crystal structure of manganese dichloride tetrahydrate », Inorganic Chemistry, vol. 3, n^o 4,‎ 1964, p. 529–33 (DOI 10.1021/ic50014a017, lire en ligne)
5. A. F. Wells, Structural Inorganic Chemistry, 5th ed., Oxford University Press, Oxford, UK, 1984.
6. (en) Morosin, B. et Graeber, E. J., « Crystal structures of manganese(II) and iron(II) chloride dihydrate », Journal of Chemical Physics, vol. 42, n^o 3,‎ 1965, p. 898–901 (DOI 10.1063/1.1696078)
7. (en) Margret Frohlich, Volker Brecht et Regine Peschka-Suss, « Parameters influencing the determination of liposome lamellarity by ^31P-NMR », Chemistry and Physics of Lipids, vol. 109, n^o 1,‎ janvier 2001, p. 103–112 (PMID 11163348, DOI 10.1016/S0009-3084(00)00220-6, lire en ligne [archive du 1^er février 2013])
8. (en) Hope M, Bally M, Webb G, Cullis P, « Production of large unilamellar vesicles by a rapid extrusion procedure. Characterization of size distribution, trapped volume and ability to maintain a membrane potential », Biochimica et Biophysica Acta, vol. 812, n^o 1,‎ 10 avril 1984, p. 55–65 (PMID 23008845, DOI 10.1016/0005-2736(85)90521-8, lire en ligne)
9. https://www.mindat.org/min-3549.html
10. https://www.mindat.org/min-2183.html

Liens externes

• (en) National Pollutant Inventory: Manganese and compounds Fact Sheet