حالات الأكسدة المحتملة للمنغنيز. مركبات المنغنيز (السابع)

التكوين الإلكتروني لذرة منغنيز غير متحمس هو 3d 5 4s 2 ؛ يتم التعبير عن حالة الإثارة بالصيغة الإلكترونية 3d 5 4s 1 4p 1.

بالنسبة للمنغنيز في المركبات ، فإن أكثر حالات الأكسدة المميزة هي +2 ، +4 ، +6 ، +7.

المنغنيز معدن أبيض فضي ، هش ، نشط نوعًا ما: في سلسلة الفولتية ، يكون بين الألومنيوم والزنك. في الهواء ، يُغطى المنغنيز بغشاء أكسيد يحميه من المزيد من الأكسدة. في حالة الانقسام الدقيق ، يتأكسد المنغنيز بسهولة.

لأكسيد المنغنيز (II) MnO والهيدروكسيد المقابل Mn (OH) 2 خصائص أساسية - عندما تتفاعل مع الأحماض ، تتشكل أملاح المنغنيز ثنائية التكافؤ: Mn (OH) 2 + 2 H + ® Mn 2+ + 2 H 2 O.

تتشكل الكاتيونات Mn 2+ أيضًا عندما يذوب المنغنيز المعدني في الأحماض. تُظهر مركبات المنغنيز (II) خصائص مختزلة ، على سبيل المثال ، يتحول راسب أبيض من Mn (OH) 2 إلى اللون الداكن بسرعة في الهواء ، ويتأكسد تدريجياً إلى MnO 2: 2 Mn (OH) 2 + O 2 ® 2 MnO 2 + 2 H 2 O .

أكسيد المنغنيز (IV) MnO 2 هو مركب المنغنيز الأكثر استقرارًا ؛ يتشكل بسهولة في كل من أكسدة مركبات المنغنيز في حالة أكسدة منخفضة (+2) ، وفي تقليل مركبات المنجنيز في حالات الأكسدة الأعلى (+6 ، +7):

Mn (OH) 2 + H 2 O 2 ® MnO 2 + 2 H 2 O ؛

2 KMnO 4 + 3 Na 2 SO 3 + H 2 O ® 2 MnO 2 + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH.

MnO 2 هو أكسيد مذبذب ، ومع ذلك ، يتم التعبير عن خصائصه الحمضية والقاعدية بشكل ضعيف. أحد الأسباب التي تجعل MnO 2 لا يظهر خصائص أساسية مميزة هو نشاطه المؤكسد القوي في بيئة حمضية (= +1.23 فولت): يتم تقليل MnO 2 إلى Mn 2+ أيونات ، ولا يشكل أملاحًا ثابتة من المنغنيز رباعي التكافؤ. يجب اعتبار الشكل المائي المقابل لأكسيد المنغنيز (IV) على أنه ثاني أكسيد المنغنيز المائي MnO 2 × xH 2 O. أكسيد المنغنيز (IV) كأكسيد مذبذب يتوافق رسميًا مع الأشكال التقويمية والفوقية لحمض البرمنغني غير المعزول في الحالة الحرة: H 4 MnO 4 - شكل ortho و H 2 MnO 3 - شكل ميتا. يُعرف أكسيد المنغنيز Mn 3 O 4 ، والذي يمكن اعتباره ملح منجنيز ثنائي التكافؤ من شكل أورثو لحمض المنغنيز Mn 2 MnO 4 - المنغنيز (II) أورثومانجانيت. هناك تقارير في الأدبيات عن وجود أكسيد Mn 2 O 3. يمكن تفسير وجود هذا الأكسيد من خلال اعتباره ملح منجنيز ثنائي التكافؤ من الشكل الفوقي لحمض البرمنجانيك: MnMnO 3 هو المنجنيز (II) ميتامانجانيت.

عندما يندمج ثاني أكسيد المنغنيز في وسط قلوي مع عوامل مؤكسدة مثل كلورات البوتاسيوم أو نترات البوتاسيوم ، يتأكسد المنغنيز رباعي التكافؤ إلى حالة سداسية التكافؤ ، ويتكون منغنات البوتاسيوم - ملح غير مستقر للغاية حتى في محلول حمض البرمنغنيز H 2 MnO 4 ، أنهيدريد (MnO 3) غير معروف:

MnO 2 + KNO 3 + 2 KOH ® K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O.

المنغنات غير مستقرة وعرضة لعدم التناسب في تفاعل قابل للعكس: 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⇆ 2 KMnO 4 + MnO 2 + 4 KOH ،

نتيجة لذلك ، يتغير اللون الأخضر للمحلول ، بسبب MnO 4 2 - أيونات المنغنات ، إلى اللون البنفسجي ، وهو سمة MnO 4 - أيونات برمنجنات.

المركب الأكثر استخدامًا من المنغنيز سباعي التكافؤ هو برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 - ملح حمض البرمنجانيك HMnO 4 المعروف فقط في المحلول. يمكن الحصول على برمنجنات البوتاسيوم عن طريق أكسدة المنغنات بعوامل مؤكسدة قوية ، مثل الكلور:

2 K 2 MnO 4 + Cl 2 ® 2 KMnO 4 + 2 KCl.

أكسيد المنغنيز (VII) ، أو أنهيدريد المنغنيز ، Mn 2 O 7 هو سائل أخضر-بني متفجر. يمكن الحصول على Mn 2 O 7 من خلال التفاعل:

2 KMnO 4 + 2 H 2 SO 4 (conc.) ® Mn 2 O 7 + 2 KHSO 4 + H 2 O.

تعتبر مركبات المنغنيز في أعلى حالة أكسدة +7 ، ولا سيما البرمنجنات ، عوامل مؤكسدة قوية. يعتمد عمق اختزال أيونات البرمنجنات ونشاطها المؤكسد على الرقم الهيدروجيني للوسط.

في وسط شديد الحموضة ، يكون ناتج اختزال البرمنجنات هو Mn 2+ أيون ، ويتم الحصول على أملاح المنغنيز ثنائي التكافؤ:

MnO 4 - + 8 H + + 5 e -® Mn 2+ + 4 H 2 O (= +1.51 فولت).

في بيئة محايدة أو قلوية قليلاً أو حمضية قليلاً ، نتيجة لتقليل أيونات برمنجنات ، يتكون MnO 2:

MnO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - ® MnO 2 ¯ + 4 OH - (= +0.60 فولت).

MnO 4 - + 4 H + + 3 e - ® MnO 2 ¯ + 2 H 2 O (= +1.69 فولت).

في وسط شديد القلوية ، يتم تقليل أيونات البرمنجنات إلى أيونات المنغنات MnO4 2 - ، بينما يتم تكوين أملاح من النوع K 2 MnO 4 و Na 2 MnO 4:

MnO 4 - + e - ® MnO 4 2- (= +0.56 فولت).

مهام الأولمبياد في الكيمياء

(1 مرحلة مدرسية)

1. الاختبار

1. يحتوي المنغنيز على أعلى حالة أكسدة في المركب

2. تتوافق تفاعلات التعادل مع المعادلة الأيونية المختزلة

1) H + + OH - = H 2 O

2) 2H + CO 3 2- = H 2 O + CO 2

3) CaO + 2H + = Ca 2+ + H 2 O

4) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2

3. تتفاعل مع بعضها البعض

2) MnO و Na 2 O

3) P 2 O 5 و SO 3

4. معادلة تفاعل الأكسدة والاختزال هي

1) KOH + HNO 3 = KNO 3 + H 2 O

2) N 2 O 5 + H 2 O \ u003d 2 HNO 3

3) 2N 2 O \ u003d 2N 2 + O 2

4) VaCO 3 \ u003d BaO + CO 2

5. تفاعل التبادل هو تفاعل

1) أكسيد الكالسيوم مع حامض النيتريك

2) أول أكسيد الكربون مع الأكسجين

3) الإيثيلين بالأكسجين

4) حمض الهيدروكلوريك مع المغنيسيوم

6. المطر الحمضي ناتج عن التواجد في الغلاف الجوي

1) أكاسيد النيتروجين والكبريت

4) الغاز الطبيعي

7. يستخدم الميثان مع البنزين ووقود الديزل كوقود في محركات الاحتراق الداخلي (المركبات). المعادلة الحرارية الكيميائية لاحتراق الميثان الغازي لها الشكل:

CH 4 + 2O 2 \ u003d CO 2 + 2H 2 O + 880 kJ

ما مقدار kJ من الحرارة التي سيتم إطلاقها أثناء احتراق CH 4 ، بحجم 112 لترًا (عند n.o.)؟

اختر الاجابة الصحيحة:

2. المهام

1. رتب المعاملات في معادلة تفاعل الأكسدة والاختزال بأي طريقة تعرفها.

SnSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Sn (SO 4) 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

حدد أسماء المادة المؤكسدة والمادة المختزلة وحالة أكسدة العناصر. (4 نقاط)

2. اكتب معادلات التفاعل للتحولات التالية:

(2) (3) (4) (5)

CO 2 → Ca (HCO 3) 2 → CaCO 3 → CaO → CaCl 2 → CaCO 3

(5 نقاط)

3. تحديد معادلة الكادين إذا كانت كثافته النسبية في الهواء 1.862 (3 نقاط)

4. في عام 1928 ، تمكن الكيميائي الأمريكي من شركة جنرال موتورز للأبحاث ، توماس ميدجلي جونيور ، من تصنيع وعزل مركب كيميائي في معمله يتكون من 23.53٪ كربون ، 1.96٪ هيدروجين و 74.51٪ فلور. كان الغاز الناتج أثقل 3.52 مرة من الهواء ولم يحترق. اشتق صيغة المركب ، واكتب الصيغ الهيكلية للمواد العضوية المقابلة للصيغة الجزيئية التي تم الحصول عليها ، وامنحها أسماء. (6 نقاط).

5. يخلط 140 جم من محلول حمض الهيدروكلوريك 0.5٪ مع 200 جم من محلول حمض الهيدروكلوريك 3٪. ما هي النسبة المئوية لحمض الهيدروكلوريك في المحلول الذي تم الحصول عليه حديثًا؟ (3 نقاط)

3. الكلمات المتقاطعة

خمن الكلمات المشفرة في لغز الكلمات المتقاطعة

وسيلة إيضاح: 1 ← - أفقيًا

1 ↓ - عمودي

منتج تآكل الحديد.

→ تتشكل عند التفاعل (6) مع أكسيد قاعدي.

→ وحدة كمية الحرارة.

→ أيون مشحون إيجابيا.

→ عالم إيطالي سمي على اسمه أحد أهم الثوابت.

→ عدد الإلكترونات في المستوى الخارجي للعنصر رقم 14.

→ ...... غاز - أول أكسيد الكربون (IV).

→ العالم الروسي العظيم المعروف ، بما في ذلك صانع لوحات الفسيفساء ، مؤلف النقوش.

← نوع التفاعل بين محاليل هيدروكسيد الصوديوم وحمض الكبريتيك.

أعط مثالاً لمعادلة تفاعل لـ (1 →).

حدد القيمة الثابتة المذكورة في (4).

اكتب معادلة التفاعل (8).

اكتب الهيكل الإلكتروني ذرة العنصرالموضح في (5). (13 نقطة)

المنجنيز هو أحد أهم المعادن في علم المعادن. بالإضافة إلى ذلك ، هو بشكل عام عنصر غير عادي إلى حد ما حقائق مثيرة للاهتمام. مهم للكائنات الحية ، مطلوب في إنتاج العديد من السبائك ، مواد كيميائية. المنغنيز - يمكن رؤية صورته أدناه. إنها خصائصها وخصائصها التي سننظر فيها في هذه المقالة.

خصائص العنصر الكيميائي

إذا تحدثنا عن المنغنيز كعنصر ، فمن الضروري أولاً تحديد موقعه فيه.

1. وهي تقع في الفترة الرابعة الكبيرة ، والمجموعة السابعة ، وهي مجموعة فرعية ثانوية.
2. الرقم الترتيبي - 25. منغنيز - عنصر كيميائي، ذراته تساوي +25. عدد الإلكترونات هو نفسه ، النيوترونات - 30.
3. قيمة الكتلة الذرية 54.938.
4. رمز المنغنيز العنصر الكيميائي Mn.
5. الاسم اللاتيني هو المنغنيز.

وهي تقع بين الكروم والحديد مما يفسر تشابهها معهما في الخصائص الفيزيائية والكيميائية.

المنغنيز - عنصر كيميائي: معدن انتقالي

إذا أخذنا في الاعتبار التكوين الإلكتروني للذرة المختزلة ، فإن صيغتها ستبدو كما يلي: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. يصبح من الواضح أن العنصر الذي نفكر فيه هو من عائلة d. تشير خمسة إلكترونات على المستوى الفرعي ثلاثي الأبعاد إلى استقرار الذرة ، والذي يتجلى في خواصها الكيميائية.

كمعدن ، المنغنيز عامل مختزل ، لكن معظم مركباته قادرة على إظهار قدرات مؤكسدة قوية إلى حد ما. إنه مرتبط بـ درجات متفاوتهالأكسدة والتكافؤ التي يحتوي عليها هذا العنصر. هذه سمة لجميع معادن هذه العائلة.

وبالتالي ، فإن المنغنيز عنصر كيميائي يقع بين ذرات أخرى وله خصائصه الخاصة. دعونا نلقي نظرة على هذه الخصائص بمزيد من التفصيل.

المنغنيز عنصر كيميائي. حالة الأكسدة

لقد قدمنا ​​بالفعل الصيغة الإلكترونية للذرة. وفقًا لها ، فإن هذا العنصر قادر على إظهار العديد من حالات الأكسدة الإيجابية. هذا هو:

تكافؤ الذرة هو الرابع. الأكثر ثباتًا هي تلك المركبات التي يكون فيها المنجنيز له قيم +2 ، +4 ، +6. تسمح أعلى درجة من الأكسدة للمركبات بالعمل كأقوى عوامل مؤكسدة. على سبيل المثال: KMnO 4 ، Mn 2 O 7.

المركبات التي تحتوي على +2 هي عوامل اختزال ، ولهيدروكسيد المنغنيز (II) خصائص مذبذبة ، مع غلبة الخصائص الأساسية. المؤشرات الوسيطة لحالات الأكسدة تشكل مركبات مذبذبة.

تاريخ الاكتشاف

المنجنيز عنصر كيميائي لم يتم اكتشافه على الفور ولكن بشكل تدريجي وعلى يد علماء مختلفين. ومع ذلك ، فقد استخدم الناس مركباته منذ العصور القديمة. تم استخدام أكسيد المنغنيز (IV) لصهر الزجاج. ذكر أحد الإيطاليين حقيقة أن إضافة هذا المركب في الإنتاج الكيميائي للزجاج يتحول لونها إلى اللون الأرجواني. بالإضافة إلى ذلك ، تساعد نفس المادة في القضاء على الضباب في النظارات الملونة.

في وقت لاحق في النمسا ، تمكن العالم Kaim من الحصول على قطعة من المنغنيز المعدني عن طريق تعريض البيروليسيت (أكسيد المنغنيز (IV)) والبوتاس والفحم لدرجات حرارة عالية. ومع ذلك ، كانت هذه العينة تحتوي على العديد من الشوائب ، والتي فشل في القضاء عليها ، لذلك لم يتم الاكتشاف.

حتى في وقت لاحق ، صنع عالم آخر أيضًا خليطًا كانت نسبة كبيرة فيه عبارة عن معدن نقي. كان بيرغمان هو الذي اكتشف سابقًا عنصر النيكل. ومع ذلك ، لم يكن مقدرا له إنهاء المهمة.

المنجنيز عنصر كيميائي يمكن الحصول عليه وعزله بالشكل مادة بسيطةخلفه كارل شيل لأول مرة عام 1774. ومع ذلك ، فقد فعل ذلك مع إ. جان ، الذي أكمل عملية صهر قطعة من المعدن. لكن حتى أنهم فشلوا في التخلص منه تمامًا من الشوائب والحصول على عائد منتج بنسبة 100 ٪.

ومع ذلك ، تم اكتشاف هذه الذرة بالضبط هذه المرة. حاول نفس العلماء إعطاء اسم للمكتشفين. اختاروا مصطلح المنغنيزيوم. ومع ذلك ، بعد اكتشاف المغنيسيوم ، بدأ الالتباس ، وتغير اسم المنجنيز إلى الاسم الحديث (إتش. ديفيد ، 1908).

نظرًا لأن المنغنيز عنصر كيميائي تعتبر خواصه ذات قيمة كبيرة للعديد من العمليات المعدنية ، فقد أصبح من الضروري بمرور الوقت إيجاد طريقة للحصول عليه في أنقى صوره. تم حل هذه المشكلة من قبل العلماء في جميع أنحاء العالم ، ولكن لم يتم حلها إلا في عام 1919 بفضل عمل R. Agladze ، الكيميائي السوفيتي. هو الذي وجد طريقة يمكن من خلالها الحصول على معدن نقي بمحتوى مادة 99.98٪ من كبريتات وكلوريدات المنغنيز عن طريق التحليل الكهربائي. الآن يتم تطبيق هذه الطريقة في جميع أنحاء العالم.

التواجد في الطبيعة

المنغنيز عنصر كيميائي ، ويمكن رؤية صورة لمادة بسيطة أدناه. في الطبيعة ، هناك العديد من نظائر هذه الذرة ، يختلف فيها عدد النيوترونات اختلافًا كبيرًا. لذا ، فإن أعداد الكتلة تتراوح من 44 إلى 69. ومع ذلك ، فإن النظير المستقر الوحيد هو عنصر بقيمة 55 Mn ، وكل ما تبقى له نصف عمر قصير بشكل مهم أو موجود بكميات صغيرة جدًا.

نظرًا لأن المنغنيز عنصر كيميائي تختلف حالة الأكسدة فيه اختلافًا كبيرًا ، فإنه يشكل أيضًا العديد من المركبات في الطبيعة. في شكله النقي ، لا يحدث هذا العنصر على الإطلاق. في المعادن والخامات ، جارها الدائم هو الحديد. في المجموع ، يمكننا تحديد عدد قليل من أهمها الصخورتحتوي على المنغنيز.

1. بيرولوزيت. الصيغة المركبة: MnO 2 * nH 2 O.
2. Psilomelane ، جزيء MnO2 * mMnO * nH2O.
3. المنجانيت ، الصيغة MnO * OH.
4. البراونايت أقل شيوعًا من الآخرين. الصيغة Mn 2 O 3.
5. Gausmanite ، الصيغة Mn * Mn 2 O 4.
6. رودونيت Mn 2 (SiO 3) 2.
7. كربونات خامات المنغنيز.
8. صاري التوت أو الرودوكروزيت - MnCO 3.
9. بوربوريت - Mn 3 PO 4.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تحديد العديد من المعادن الأخرى ، والتي تشمل أيضًا العنصر المعني. هذا هو:

• الكالسيت.
• سيدريت.
• معادن الطين
• العقيق الأبيض؛
• أوبال؛
• المركبات الرملية الطينية.

بالإضافة إلى الصخور والصخور الرسوبية والمعادن ، يعتبر المنغنيز عنصرًا كيميائيًا يمثل جزءًا من الكائنات التالية:

1. الكائنات الحية النباتية. أكبر بطاريات هذا العنصر هي: كستناء الماء ، طحلب البط ، الدياتومات.
2. صدأ الفطر.
3. بعض أنواع البكتيريا.
4. الحيوانات الآتية: النمل الأحمر ، القشريات ، الرخويات.
5. الناس - الاحتياج اليومي حوالي 3-5 ملغ.
6. تحتوي مياه المحيطات على 0.3٪ من هذا العنصر.
7. المحتوى الكلي في القشرة الأرضية 0.1٪ بالكتلة.

بشكل عام ، هو العنصر الرابع عشر الأكثر شيوعًا على كوكبنا. من بين المعادن الثقيلة ، هو الثاني بعد الحديد.

الخصائص الفيزيائية

من وجهة نظر خصائص المنغنيز ، كمادة بسيطة ، هناك العديد من العناصر الرئيسية الخصائص البدنيةله.

1. في شكل مادة بسيطة ، هو معدن صلب إلى حد ما (على مقياس موس ، يكون المؤشر 4). اللون - أبيض فضي ، مغطى بطبقة أكسيد واقية في الهواء ، يتلألأ في القطع.
2. نقطة الانصهار هي 1246 درجة مئوية.
3. الغليان - 2061 0 درجة مئوية.
4. خصائص التوصيل جيدة ، إنها مغناطيسية.
5. كثافة المعدن 7.44 جم / سم 3.
6. يوجد في شكل أربعة تعديلات متعددة الأشكال (α ، β ، γ ، σ) ، تختلف في هيكل وشكل الشبكة البلورية وكثافة تعبئة الذرات. كما تختلف نقاط انصهارها.

في علم المعادن ، يتم استخدام ثلاثة أشكال رئيسية من المنجنيز: β ، γ ، σ. ألفا نادر لأنه هش للغاية في خصائصه.

الخواص الكيميائية

من حيث الكيمياء ، المنغنيز عنصر كيميائي تختلف شحنته الأيونية بشكل كبير من +2 إلى +7. هذا يترك بصماته على نشاطه. يتفاعل المنجنيز بشكله الحر في الهواء بشكل ضعيف جدًا مع الماء ويذوب في الأحماض المخففة. ومع ذلك ، يتعين على المرء فقط زيادة درجة الحرارة ، حيث يزداد نشاط المعدن بشكل حاد.

لذلك ، فهي قادرة على التفاعل مع:

• نتروجين؛
• كربون؛
• الهالوجينات.
• السيليكون.
• الفوسفور.
• الكبريت وغيرها من اللافلزات.

عند تسخينه دون الوصول إلى الهواء ، يمر المعدن بسهولة في حالة بخار. اعتمادًا على حالة الأكسدة التي يعرضها المنغنيز ، يمكن أن تكون مركباته عوامل اختزال وعوامل مؤكسدة. يعرض البعض خصائص مذبذبة. لذلك ، أهمها هي خصائص المركبات التي تكون فيها +2. مذبذب - +4 ، وحمضي مؤكسد قوي بأعلى قيمة +7.

على الرغم من حقيقة أن المنغنيز معدن انتقالي ، إلا أن المركبات المعقدة له قليلة. يرتبط مع الاستدامة التكوين الإلكترونيةذرة ، لأن المستوى الفرعي ثلاثي الأبعاد يحتوي على 5 إلكترونات.

كيف تحصل على

هناك ثلاث طرق رئيسية يتم من خلالها الحصول على المنجنيز (عنصر كيميائي) في الصناعة. نظرًا لأن الاسم يقرأ باللاتينية ، فقد حددنا بالفعل - manganum. إذا قمت بترجمتها إلى الروسية ، فستكون "نعم ، أوضح حقًا ، أنا أغير اللون." يدين المنغنيز باسمه للخصائص الظاهرة المعروفة منذ العصور القديمة.

ومع ذلك ، على الرغم من شهرتها ، لم يكن من الممكن الحصول عليها في شكلها النقي للاستخدام إلا في عام 1919. يتم ذلك بالطرق التالية.

1. كهربائيا ، عائد المنتج 99.98٪. بهذه الطريقة ، يتم الحصول على المنجنيز في الصناعة الكيميائية.
2. السليكوثرميك ، أو الاختزال بالسيليكون. في هذه الطريقةيتم دمج أكسيد السيليكون والمنغنيز (IV) ، مما يؤدي إلى تكوين معدن نقي. يبلغ المحصول حوالي 68٪ ، ومن الآثار الجانبية الجمع بين المنجنيز والسيليكون لتكوين سليدي. تستخدم هذه الطريقة في صناعة المعادن.
3. طريقة الألمنيوم - الترميم بالألمنيوم. كما أنه لا يعطي إنتاجية عالية جدًا ، حيث يتكون المنغنيز ملوثًا بالشوائب.

يعتبر إنتاج هذا المعدن مهمًا للعديد من العمليات التي تتم في علم المعادن. حتى إضافة صغيرة من المنجنيز يمكن أن تؤثر بشكل كبير على خصائص السبائك. لقد ثبت أن العديد من المعادن تذوب فيه ، وتملأ شبكتها البلورية.

للتعدين والإنتاج عنصر معينتحتل روسيا المرتبة الأولى في العالم. يتم تنفيذ هذه العملية أيضًا في بلدان مثل:

• الصين.
• كازاخستان.
• جورجيا.
• أوكرانيا.

الاستخدام الصناعى

المنغنيز عنصر كيميائي ، واستخدامه مهم ليس فقط في علم المعادن. ولكن أيضًا في مناطق أخرى. بالإضافة إلى المعدن في شكله النقي ، فإن المركبات المختلفة لهذه الذرة لها أهمية كبيرة أيضًا. دعونا نحدد أهمها.

1. هناك عدة أنواع من السبائك ، بفضل المنغنيز خصائص فريدة من نوعها. لذلك ، على سبيل المثال ، فهي قوية جدًا ومقاومة للاهتراء لدرجة أنها تُستخدم في صهر أجزاء الحفارات ، وآلات معالجة الأحجار ، والكسارات ، وطواحين الكرة ، وأجزاء الدروع.
2. ثاني أكسيد المنغنيز هو عنصر مؤكسد إلزامي في الطلاء الكهربائي ، ويستخدم في إنشاء مزيلات الاستقطاب.
3. هناك حاجة إلى العديد من مركبات المنغنيز للتركيبات العضوية للمواد المختلفة.
4. يستخدم برمنجنات البوتاسيوم (أو برمنجنات البوتاسيوم) في الطب كمطهر قوي.
5. هذا العنصر هو جزء من البرونز والنحاس الأصفر ، ويشكل سبيكة خاصة به مع النحاس ، والذي يستخدم في صناعة توربينات الطائرات وشفراتها وأجزاء أخرى.

الدور البيولوجي

الاحتياج اليومي من المنجنيز للفرد هو 3-5 ملغ. نقص هذا العنصر يؤدي إلى الاكتئاب الجهاز العصبيواضطراب النوم والقلق والدوخة. لم يتم بعد دراسة دورها بشكل كامل ، لكن من الواضح ، أولاً وقبل كل شيء ، أنها تؤثر على:

• نمو؛
• نشاط الغدد الجنسية.
• عمل الهرمونات.
• تكوين الدم.

هذا العنصر موجود في جميع النباتات والحيوانات والبشر مما يثبت دوره البيولوجي المهم.

المنغنيز عنصر كيميائي ، حقائق مثيرة للاهتمام يمكن أن تثير إعجاب أي شخص ، كما تجعلك تدرك مدى أهميته. فيما يلي أبسطها ، والتي وجدت بصماتها في تاريخ هذا المعدن.

1. في الأوقات الصعبة حرب اهليةفي اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، كان أحد منتجات التصدير الأولى يحتوي على خام عدد كبير منالمنغنيز.
2. إذا تم خلط ثاني أكسيد المنجنيز مع الملح الصخري ، ثم تم إذابة المنتج في الماء ، فستبدأ التحولات المذهلة. أولاً ، سيتحول المحلول إلى اللون الأخضر ، ثم سيتغير اللون إلى اللون الأزرق ، ثم الأرجواني. أخيرًا ، سيتحول لونه إلى قرمزي وسيتساقط الراسب البني تدريجياً. إذا اهتز الخليط ، فسيعود اللون الأخضر مرة أخرى وسيحدث كل شيء مرة أخرى. ولهذا حصل برمنجنات البوتاسيوم على اسمه ، والذي يُترجم إلى "الحرباء المعدنية".
3. إذا تم استخدام الأسمدة المحتوية على المنغنيز على الأرض ، فسوف تزداد إنتاجية النباتات ويزداد معدل التمثيل الضوئي. القمح الشتوي سيشكل الحبوب بشكل أفضل.
4. تزن الكتلة الأكبر من معدن المنغنيز الرودونيت 47 طنًا وتم العثور عليها في جبال الأورال.
5. هناك سبيكة ثلاثية تسمى مانجانين. يتكون من عناصر مثل النحاس والمنغنيز والنيكل. تفرده يكمن في حقيقة أنه يتمتع بمقاومة كهربائية عالية ، والتي لا تعتمد على درجة الحرارة ، بل تتأثر بالضغط.

بالطبع ، هذا ليس كل ما يمكن أن يقال عن هذا المعدن. المنغنيز عنصر كيميائي ، حقائق مثيرة للاهتمام متنوعة تمامًا. خاصة إذا تحدثنا عن الخصائص التي يعطيها للسبائك المختلفة.

كيمياء المعادن

محاضرة 2

معادن المجموعة الفرعية VIIB

الخصائص العامة لمعادن المجموعة الفرعية VIIB.

كيمياء المنغنيز

مركبات المنغنيز الطبيعية

المادية و الخواص الكيميائيةفلز.

مركبات المنغنيز. خصائص الأكسدة والاختزال للمركب

وصف موجز لـ Tc and Re.

المنفذ:

رقم الحدث

معادن المجموعة الفرعية VIIB

الخصائص العامة

						تتكون المجموعة الفرعية VIIB من عناصر d: Mn ، Tc ، Re ، Bh.
						توصف إلكترونات التكافؤ بالصيغة العامة:
						(ن – 1) د 5 نانوثانية 2
							مواد بسيطة - معادن ، الرمادي الفضي،
			المنغنيز
						ثقيل ، مع نقاط انصهار عالية ، والتي
						زيادة أثناء الانتقال من Mn إلى Re ، بحيث
						تأتي قابلية انصهار Re في المرتبة الثانية بعد W.
							أعظم قيمة عمليةلديه Mn.
			التكنيشيوم				العناصر Tc ، Bh - العناصر المشعة والاصطناعية
						تم الحصول عليها مباشرة نتيجة الاندماج النووي ؛ إعادة-
						عنصر نادر.
							العناصر Tc و Re أكثر تشابهًا مع بعضهما البعض من
						مع المنغنيز. يكون Tc و Re أعلى استقرارًا
						جذع الأكسدة ، لذلك هذه العناصر شائعة
						المركبات في حالة الأكسدة 7 غريبة.
							يتميز المنغنيز بحالة الأكسدة: 2 ، 3 ، 4 ،
							أكثر استقرارًا -				2 و 4. حالات الأكسدة هذه

تظهر في مركبات طبيعية. أكثر

معادن غريبة Mn: بيرولوزيت MnO2 ورودوكروزيت MnCO3.

مركبات المنغنيز (+7) و (+6) مؤكسدات قوية.

أكبر تشابه بين Mn ، Tc ، Re هو مؤكسد للغاية

نشوئها ، يتم التعبير عنها في الطبيعة الحمضية للأكسيدات والهيدروكسيدات العالية.

المنفذ:

رقم الحدث

الهيدروكسيدات الأعلى لجميع عناصر المجموعة الفرعية VIIB قوية

الأحماض ذات الصيغة العامة HEO4.

في أعلى درجة من الأكسدة ، تظهر العناصر Mn و Tc و Re أوجه تشابه مع عنصر المجموعة الفرعية الرئيسية الكلور. الأحماض: HMnO4 و HTcO4 و HReO4 و

HClO4 قوية. تتميز عناصر المجموعة الفرعية VIIB بشكل ملحوظ

تشابه مع جيرانها في السلسلة ، على وجه الخصوص ، يظهر Mn تشابهًا مع Fe. في الطبيعة ، تتعايش مركبات المنغنيز دائمًا مع مركبات الحديد.

مارجانيز

حالات الأكسدة المميزة

			إلكترونات التكافؤ Mn - 3d5 4s2.
			الدرجات الأكثر شيوعًا
	3d5 4s2	المنغنيز	الأكسدة في Mn هي 2 ، 3 ، 4 ، 6 ، 7 ؛
			أكثر استقرارًا - 2 و 4. في المحاليل المائية
			حالة الأكسدة +2 مستقرة في الحمضية ، و +4 في

بيئة محايدة وقلوية قليلاً وحمضية قليلاً.

تظهر مركبات المنغنيز (+7) و (+6) خصائص مؤكسدة قوية.

السمة الحمضية القاعدية لأكاسيد وهيدروكسيدات المنغنيز طبيعية

يختلف تبعًا لحالة الأكسدة: في حالة الأكسدة +2 ، يكون الأكسيد والهيدروكسيد قاعدين ، وفي أعلى حالة أكسدة ، يكونان حامضيًا ،

علاوة على ذلك ، HMnO4 هو حمض قوي.

في المحاليل المائية ، يوجد Mn (+2) في شكل أحواض مائية

2+ ، والتي تدل على البساطة Mn2 +. يوجد المنغنيز في حالات الأكسدة العالية في محلول على شكل رباعي الأكسدة: MnO4 2– and

MnO4 -.

المنفذ:

رقم الحدث

المركبات الطبيعية وإنتاج المعادن

العنصر Mn هو الأكثر وفرة في قشرة الأرض بين المعادن الثقيلة.

يتبع المصيد الحديد ، ولكنه أدنى منه بشكل ملحوظ: محتوى الحديد حوالي 5٪ ، والمنغنيز حوالي 0.1٪ فقط. في أكسيد المنغنيز-

ناي وكربونات وخامات. المعادن لها أهمية قصوى:

زيت MnO2 و رودوكروزيت MnCO3.

للحصول على Mn

بالإضافة إلى هذه المعادن ، يتم استخدام hausmannite Mn3 O4 للحصول على Mn

وأكسيد سيلوميلان مائي MnO2. xH2 O. في خامات المنغنيز ، الكل

يستخدم المنغنيز بشكل رئيسي في إنتاج درجات خاصة من الفولاذ ذات القوة العالية ومقاومة الصدمات. لذلك ، نظام التشغيل-

يتم الحصول على كمية جديدة من المنغنيز ليس في شكل نقي ، ولكن في شكل المنغنيز الحديدي

tsa - سبيكة من المنجنيز والحديد تحتوي على 70 إلى 88٪ Mn.

الحجم الإجمالي للإنتاج العالمي السنوي من المنغنيز ، بما في ذلك في شكل المنغنيز الحديدي ، حوالي (10 12) مليون طن / سنة.

للحصول على المنغنيز الحديدي ، يتم تقليل خام أكسيد المنغنيز

فحم.

MnO2 + 2C = Mn + 2CO

المنفذ:

رقم الحدث

جنبا إلى جنب مع أكاسيد Mn ، أكاسيد الحديد الموجودة في ru-

دي. للحصول على المنجنيز مع الحد الأدنى من المحتوى من مركبات الحديد وسي

يتم فصل Fe مبدئيًا ويتم الحصول على أكسيد مختلط Mn3 O4

(MnO. Mn2 O3). ثم يتم اختزاله مع الألومنيوم (يتفاعل البيرولوزيت مع

آل هو عنيف جدا).

3Mn3 O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2 O3

يتم الحصول على المنجنيز النقي بطريقة المعالجة بالميتالورجية. بعد التحضير الأولي لملح MnSO4 ، من خلال محلول كبريتات Mn ،

بدء تيار كهربائي ، يتم تقليل المنغنيز عند الكاثود:

Mn2 + 2e– = Mn0.

مادة بسيطة

المنغنيز معدن رمادي فاتح. الكثافة - 7.4 جم / سم 3. نقطة الانصهار - 1245 درجة مئوية.

	إنه معدن نشط إلى حد ما ، E (Mn		/ Mn) \ u003d - 1.18 فولت.
		يتأكسد بسهولة إلى Mn2 + الموجبة في المخفف
		أحماض نيويورك.
		Mn + 2H + = Mn2 + + H2
		يتم تخميل المنغنيز في التركيز
		أحماض النيتريك والكبريتيك ، ولكن عند تسخينها
	أرز. المنغنيز - SE-	يبدأ في التفاعل معهم ببطء ، ولكن
	معدن الجاودار ، مماثلة	حتى تحت تأثير هذه المؤكسدات القوية
	للحديد
		Mn يذهب إلى الكاتيون

Mn2 +. عند تسخينه ، يتفاعل مسحوق المنجنيز مع الماء

الافراج عن H2.

بسبب الأكسدة في الهواء ، يصبح المنجنيز مغطى بالبقع البنية ،

في جو الأكسجين ، يشكل المنغنيز أكسيدًا

Mn2 O3 ، وعند درجة حرارة أعلى مختلط أكسيد MnO. Mn2O3

(Mn3 O4).

المنفذ:

رقم الحدث

عند تسخين المنغنيز يتفاعل مع الهالوجينات والكبريت. تقارب Mn

إلى الكبريت أكثر من الحديد ، لذلك عند إضافة المنغنيز الحديدي إلى الفولاذ ،

الكبريت المذاب فيه يرتبط بـ MnS. لا يذوب كبريتيد MnS في المعدن ويذهب إلى الخبث. تزداد قوة الفولاذ بعد إزالة الكبريت الذي يسبب هشاشة.

جدا درجات حرارة عاليةالمنغنيز (> 1200 درجة مئوية) ، يتفاعل مع النيتروجين والكربون ، ويشكل نيتريد وكربيدات غير متكافئة.

مركبات المنجنيز

مركبات المنغنيز (+7)

تظهر جميع مركبات المنغنيز (+7) خصائص مؤكسدة قوية.

برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 - المركب الأكثر شيوعا

مينيسوتا (+7). هذه المادة البلورية قاتمة في شكلها النقي

نفسجي. عندما يتم تسخين البرمنجنات البلورية ، فإنها تتحلل

		2KMnO4 = K2 MnO4 + MnO2 + O2
		يمكن الحصول على هذا التفاعل في المختبر
		Anion MnO4 - حلول البقع الدائمة
		غناتا بلون التوت البنفسجي. على ال
		الأسطح الملامسة للمحلول
أرز. حل KMnO4 وردي		KMnO4 ، بسبب قدرة البرمنجنات على الأكسدة
نفسجي		صب الماء ، رقيقة صفراء بنية
		أفلام أكسيد MnO2.
	4KMnO4 + 2H2O = 4MnO2 + 3O2 + 4KOH

لإبطاء هذا التفاعل ، والذي يتم تسريعه بالضوء ، يتم تخزين حلول KMnO4

يات في زجاجات داكنة.

عند إضافة بضع قطرات من المركز

يتكون حمض الكبريتيك ، أنهيدريد البرمنغني.

المنفذ:

رقم الحدث

2KMnO4 + H2 SO4 2Mn2 O7 + K2 SO4 + H2 O

Oxide Mn 2 O 7 هو سائل زيتي ثقيل ذو لون أخضر غامق. هذا هو أكسيد الفلز الوحيد الموجود في الظروف العادية

ditsya في حالة سائلة (نقطة الانصهار 5.9 0 درجة مئوية). يحتوي الأكسيد على خلد-

الهيكل الخلوي ، غير مستقر للغاية ، عند درجة حرارة 55 درجة مئوية ، يتحلل بانفجار. 2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2

أكسيد Mn2 O7 هو عامل مؤكسد قوي جدا وحيوي. كثير أو-

تتأكسد المواد العضوية تحت تأثيرها إلى CO2 و H2 O. Oxide

يُطلق على Mn2 O7 أحيانًا اسم التطابقات الكيميائية. إذا تم نقع قضيب زجاجي في Mn2 O7 وتم إحضاره إلى مصباح روح ، فسوف يضيء.

عندما يذوب Mn2 O7 في الماء ، يتشكل حمض البرمنجانيك.

حمض HMnO 4 هو حمض قوي ، يوجد فقط في الماء

حل نوم ، لم يكن معزولا في الدولة الحرة. يتحلل حمض HMnO4 -

Xia مع إطلاق O2 و MnO2.

عندما يضاف قلوي صلب إلى محلول KMnO4 ، يكون تكوين

المنغنات الخضراء.

4KMnO4 + 4KOH (c) = 4K2 MnO4 + O2 + 2H2 O.

عندما يتم تسخين KMnO4 مع حمض الهيدروكلوريك المركز ، فإنه يتشكل

غاز Cl2 موجود.

2KMnO4 (c) + 16HCl (conc.) = 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2 O + 2KCl

في هذه التفاعلات ، تتجلى الخصائص المؤكسدة القوية للبرمنجنات.

تعتمد نواتج تفاعل KMnO4 مع عوامل الاختزال على حموضة المحلول حيث يحدث التفاعل.

في المحاليل الحمضية ، يتكون كاتيون Mn2 + عديم اللون.

MnO4 - + 8H + + 5e–  Mn2 + + 4H2 O ؛ (E0 = +1.53 فولت).

ترسبات MnO2 بنية اللون من المحاليل المحايدة.

MnO4 - + 2H2 O + 3e–  MnO2 + 4OH–.

في المحاليل القلوية ، يتشكل الأنيون الأخضر MnO4 2–.

المنفذ:

رقم الحدث

يتم الحصول على برمنجنات البوتاسيوم تجاريًا إما من المنغنيز

(يؤكسدها عند الأنود في محلول قلوي) ، أو من بيرولوزيت (MnO2 قبل-

يتأكسد إلى K2 MnO4 ، والذي يتأكسد بعد ذلك إلى KMnO4 عند الأنود).

مركبات المنغنيز (+6)

المنغنيت عبارة عن أملاح تحتوي على أنيون MnO4 2 ، ولها لون أخضر فاتح.

أنيون MnO4 2─ مستقر فقط في وسط شديد القلوية. تحت تأثير الماء ، وخاصة الحمض ، المنغنيز غير المتناسب لتشكيل المركبات

من المنغنيز في حالات الأكسدة 4 و 7.

3MnO4 2– + 2H2 O = MnO2 + 2MnO4 - + 4OH–

لهذا السبب ، فإن حمض H2 MnO4 غير موجود.

يمكن الحصول على المنغنات بدمج MnO2 مع القلويات أو الكربونات-

مي في وجود عامل مؤكسد.

2MnO2 (c) + 4KOH (l) + O2 = 2K2 MnO4 + 2H2 O

المنغنيت عوامل مؤكسدة قوية ، ولكن إذا تأثروا

مع عامل مؤكسد أقوى ، يتحولون إلى برمنجنات.

عدم التناسب

مركبات المنغنيز (+4)

هو مركب المنغنيز الأكثر استقرارًا. يوجد هذا الأكسيد في الطبيعة (معدن البيرولوزيت).

أكسيد MnO2 هو مادة بنية ذات لون أسود مع بلوري قوي للغاية

كال شعرية (مثل تلك الموجودة في الروتيل TiO2). لهذا السبب ، على الرغم من حقيقة أن MnO 2 هو مذبذب، لا يتفاعل مع المحاليل القلوية والأحماض المخففة (تمامًا مثل TiO2). يذوب في الأحماض المركزة.

MnO2 + 4HCl (conc.) = MnCl2 + Cl2 + 2H2 O

يستخدم التفاعل في المختبر لإنتاج Cl2.

عندما يذوب MnO2 في حمض الكبريتيك المركز وحمض النيتريك ، يتم تكوين Mn2 + و O2.

وهكذا ، يميل MnO2 إلى الدخول في بيئة شديدة الحموضة

Mn2 + الموجبة.

يتفاعل MnO2 مع القلويات فقط في حالة الذوبان مع تكوين خليط

أكاسيد نيويورك. في وجود عامل مؤكسد ، تتشكل المنغنات في ذوبان قلوي.

يستخدم أكسيد MnO2 في الصناعة كعامل مؤكسد رخيص. خاصه، الأكسدة والاختزالتفاعل

2 يتحلل مع إطلاق O2 وأشكاله

أكسدة Mn2 O3 و Mn3 O4 أكاسيد (MnO. Mn2 O3).

لا يتم عزل هيدروكسيد Mn (+4) ، أثناء تقليل البرمنجنات والرجل-

ganate في وسط محايد أو قلوي قليلاً ، وكذلك أثناء الأكسدة

Mn (OH) 2 و MnOOH من محاليل رواسب بنية داكنة من الماء

من MnO2.

أكسيد وهيدروكسيد المنغنيز (+3)لها طابع أساسي. هذه صلبة

بني وغير قابل للذوبان في الماء والمواد غير المستقرة.

عند التفاعل مع الأحماض المخففة ، فإنها غير متناسبة

أنها تشكل مركبات Mn في حالات الأكسدة 4 و 2. 2MnOOH + H2 SO4 = MnSO4 + MnO2 + 2H2 O

تتفاعل مع الأحماض المركزة بنفس طريقة تفاعلها

MnO2 ، أي في وسط حمضي ، يتحولون إلى Mn2 + الموجبة. في بيئة قلوية ، تتأكسد بسهولة في الهواء إلى MnO2.

مركبات المنغنيز (+2)

في المحاليل المائية ، تكون مركبات Mn (+2) مستقرة في بيئة حمضية.

أكسيد وهيدروكسيد Mn (+2) أساسيان ، سهل الذوبان

يتأين في الأحماض لتشكيل Mn2 + كاتيون رطب.

أكسيد MnO - مركب بلوري مقاوم للصهر باللون الرمادي والأخضر

(نقطة الانصهار - 18420 درجة مئوية). يمكن الحصول عليها عن طريق تحلل كار-

بونيت في حالة عدم وجود الأكسجين.

MnCO3 = MnO + CO2.

لا يذوب MnO في الماء.

المنفذ:

المنفذ:

رقم الحدث

لفترة طويلة ، كان أحد مركبات هذا العنصر وهو ثاني أكسيده (المعروف باسم بيرولوزيت) يعتبر مجموعة متنوعة من خام الحديد المغناطيسي المعدني. فقط في عام 1774 ، اكتشف أحد الكيميائيين السويديين أن هناك معدنًا غير مستكشف في البيرولوزيت. نتيجة لتسخين هذا المعدن بالفحم ، كان من الممكن الحصول على نفس المعدن غير المعروف. في البداية كان يطلق عليه manganum ، فيما بعد ظهر الاسم الحديث - المنغنيز. يحتوي العنصر الكيميائي على العديد من الخصائص المثيرة للاهتمام ، والتي سيتم مناقشتها لاحقًا.

تقع في مجموعة فرعية ثانوية من المجموعة السابعة الجدول الدوري(هام: جميع عناصر المجموعات الفرعية الثانوية هي معادن). الصيغة الإلكترونية 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (صيغة نموذجية لعنصر d). المنغنيز كمادة حرة له لون أبيض فضي. بسبب نشاطه الكيميائي ، فإنه يحدث في الطبيعة فقط في شكل مركبات مثل الأكاسيد والفوسفات والكربونات. المادة مقاومة للحرارة ، درجة الانصهار 1244 درجة مئوية.

مثير للاهتمام!يوجد نظير واحد فقط لعنصر كيميائي في الطبيعة ، له كتلة ذرية تبلغ 55. يتم الحصول على النظائر المتبقية بشكل مصطنع ، والنظير المشع الأكثر استقرارًا مع كتلة ذرية تبلغ 53 (عمر النصف هو تقريبًا نفس عمر اليورانيوم ).

حالة أكسدة المنغنيز

لديها ست حالات أكسدة مختلفة. في حالة الأكسدة الصفرية ، يكون العنصر قادرًا على تكوين مركبات معقدة باستخدام الروابط العضوية (على سبيل المثال ، P (C5H5) 3) ، وكذلك الروابط غير العضوية:

• أول أكسيد الكربون (دياكاربونيل ديمنغنيز) ،
• نتروجين،
• الفوسفور ثلاثي فلوريد ،
• أكسيد النيتريك.

حالة الأكسدة +2 نموذجية لأملاح المنغنيز. هام: هذه المركبات لها خصائص مختزلة بحتة. أكثر المركبات استقرارًا مع حالة أكسدة +3 هي أكسيد Mn2O3 ، وكذلك هيدرات هذا الأكسيد Mn (OH) 3. عند +4 ، MnO2 وأكسيد هيدروكسيد مذبذب MnO (OH) 2 هما الأكثر استقرارًا.

تعتبر حالة أكسدة المنغنيز +6 نموذجية لحمض البرمنجانيك وأملاحه الموجودة فقط في محلول مائي. تعتبر حالة الأكسدة +7 نموذجية لحمض البرمنجانيك ، أنهيدريده ، الموجود فقط في محلول مائي ، وكذلك الأملاح - البرمنجنات (تشبيهًا بالبيركلورات) - عوامل مؤكسدة قوية. ومن المثير للاهتمام ، عند تقليل برمنجنات البوتاسيوم (يطلق عليه في الحياة اليومية برمنجنات البوتاسيوم) ، يمكن إجراء ثلاثة تفاعلات مختلفة:

• في وجود حامض الكبريتيك ، يتم تقليل MnO4- أنيون إلى Mn2 +.
• إذا كان الوسط محايدًا ، يتم تقليل MnO4- أيون إلى MnO (OH) 2 أو MnO2.
• في وجود القلويات ، يتم تقليل MnO4- أنيون إلى أيون المنغنات MnO42-.

المنغنيز كعنصر كيميائي

الخواص الكيميائية

في ظل الظروف العادية ، يكون غير نشط. والسبب هو طبقة الأكسيد التي تظهر عند تعرضها للأكسجين الجوي. إذا تم تسخين المسحوق المعدني قليلاً ، فإنه يحترق ويتحول إلى MnO2.

عند تسخينه ، يتفاعل مع الماء ، مما يؤدي إلى إزاحة الهيدروجين. نتيجة للتفاعل ، يتم الحصول على هيدرات أكسيد النيتروز غير القابل للذوبان عمليا Mn (OH) 2. هذه المادة تمنع المزيد من التفاعل مع الماء.

مثير للاهتمام!الهيدروجين قابل للذوبان في المنغنيز ، ومع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد قابلية الذوبان (يتم الحصول على محلول غاز في المعدن).

مع تسخين قوي جدًا (درجة حرارة أعلى من 1200 درجة مئوية) يتفاعل مع النيتروجين ، ويتم الحصول على النيتريد. قد تحتوي هذه المركبات على تركيبة مختلفة ، والتي هي نموذجية لما يسمى berthollides. يتفاعل مع البورون والفوسفور والسيليكون وفي شكله المنصهر - مع الكربون. التفاعل الأخير يحدث أثناء اختزال المنجنيز بفحم الكوك.

عند التفاعل مع أحماض الكبريتيك والهيدروكلوريك المخففة ، يتم الحصول على ملح ويتم إطلاق الهيدروجين. لكن التفاعل مع حامض الكبريتيك القوي مختلف: نواتج التفاعل هي الملح والماء وثاني أكسيد الكبريت (في البداية حامض الكبريتيكيتم استعادته إلى مادة كبريتية ؛ ولكن بسبب عدم الاستقرار ، يتحلل حمض الكبريت إلى ثاني أكسيد الكبريت والماء).

عند التفاعل مع حمض النيتريك المخفف ، يتم الحصول على النترات والماء وأكسيد النيتريك.

تشكل ستة أكاسيد:

• النيتروز ، أو MnO ،
• أكسيد ، أو Mn2O3 ،
• أكسيد النيتروز Mn3O4 ،
• ثاني أكسيد ، أو MnO2 ،
• أنهيدريد المنغنيز MnO3 ،
• أنهيدريد المنغنيز Mn2O7.

مثير للاهتمام!أكسيد النيتروز تحت تأثير الأكسجين الجوي يتحول تدريجياً إلى أكسيد. لم يتم عزل أنهيدريد البرمنجنات بشكل حر.

أكسيد النيتروز مركب له حالة أكسدة كسرية. عندما تذوب في الأحماض ، تتشكل أملاح المنجنيز ثنائية التكافؤ (الأملاح مع Mn3 + الكاتيون غير مستقرة ويتم اختزالها إلى مركبات مع Mn2 + الكاتيون).

ثاني أكسيد ، أكسيد ، أكسيد النيتروز هي الأكاسيد الأكثر استقرارًا. أنهيدريد المنغنيز غير مستقر. هناك تشبيهات مع عناصر كيميائية أخرى:

• Mn2O3 و Mn3O4 هما أكاسيد أساسية ، وتتشابه في خصائصها مع مركبات الحديد المماثلة ؛
• MnO2 هو أكسيد مذبذب ، مشابه في خواصه لأكاسيد الألومنيوم والكروم ثلاثي التكافؤ ؛
• Mn2O7 - أكسيد حمض، الخصائص مشابهة جدًا لأعلى أكسيد الكلور.

من السهل رؤية التشابه مع الكلورات والبيركلورات. يتم الحصول على المنغنيكات ، مثل الكلورات ، بشكل غير مباشر. ولكن يمكن الحصول على البرمنجنات بشكل مباشر ، أي عن طريق تفاعل أنهيدريد وأكسيد / هيدروكسيد معدني في وجود الماء ، وبشكل غير مباشر.

في الكيمياء التحليلية ، تندرج الكاتيون Mn2 + في المجموعة التحليلية الخامسة. هناك عدة تفاعلات للكشف عن هذه الموجبة:

• عند التفاعل مع كبريتيد الأمونيوم ، وهو راسب من MnS ، يكون لونه بلون اللحم ؛ عند إضافة الأحماض المعدنية ، يذوب الراسب.
• عند التفاعل مع القلويات ، يتم الحصول على راسب أبيض من Mn (OH) 2 ؛ ومع ذلك ، عند التفاعل مع الأكسجين الجوي ، يتغير لون الراسب من الأبيض إلى البني - Mn (OH) 3.
• إذا تمت إضافة بيروكسيد الهيدروجين ومحلول قلوي إلى الأملاح مع Mn2 + كاتيون ، يترسب راسب بني داكن من MnO (OH) 2.
• عند إضافة عامل مؤكسد (ثاني أكسيد الرصاص ، بزموتات الصوديوم) ومحلول قوي من حمض النيتريك إلى الأملاح مع Mn2 + الكاتيون ، يتحول المحلول إلى اللون القرمزي ، مما يعني أن Mn2 + قد تأكسد إلى HMnO4.

الخواص الكيميائية

التكافؤ من المنغنيز

العنصر في المجموعة السابعة. المنغنيز النموذجي - الثاني والثالث والرابع والسادس والسابع.

التكافؤ الصفري نموذجي لمادة حرة. المركبات ثنائية التكافؤ هي أملاح تحتوي على Mn2 + الكاتيون ، والمركبات ثلاثية التكافؤ هي أكسيد وهيدروكسيد ، والمركبات الرباعية التكافؤ هي ثاني أكسيد ، وأيضًا أكسيد هيدروكسيد. المركبات السداسية وسبعية التكافؤ هي أملاح تحتوي على MnO42- و MnO4- الأنيونات.

كيف تحصل ومن ما يتم الحصول على المنجنيز؟ من خامات المنغنيز والحديد والمنغنيز ، وكذلك من المحاليل الملحية. ثلاثة طرق مختلفةالحصول على المنجنيز:

• استعادة فحم الكوك ،
• الألمنيوم ،
• التحليل الكهربائي.

في الحالة الأولى ، يتم استخدام فحم الكوك كعامل اختزال وكذلك أول أكسيد الكربون. يتم استعادة المعدن من الركاز ، حيث يوجد خليط من أكاسيد الحديد. والنتيجة هي كل من المنغنيز الحديدي (سبيكة مع الحديد) والكربيد (ما هو الكربيد؟ إنه مركب من معدن به الكربون).

للحصول على مادة أنقى ، يتم استخدام إحدى طرق المعالجة المعدنية - الألمنيوم. أولاً ، يتم تكليس البيرولوزيت ، ويتم الحصول على Mn2O3. ثم يتم خلط الأكسيد الناتج مع مسحوق الألمنيوم. أثناء التفاعل ، يتم إطلاق قدر كبير من الحرارة ، ونتيجة لذلك ، يذوب المعدن الناتج ويغطيها أكسيد الألومنيوم بغطاء الخبث.

المنغنيز معدن متوسط ​​النشاط ويقع في سلسلة بيكيتوف على يسار الهيدروجين وعلى يمين الألومنيوم. هذا يعني أنه أثناء التحليل الكهربائي للمحاليل المائية للأملاح باستخدام Mn2 + الكاتيون ، يتم تقليل الكاتيون المعدني عند الكاثود (أثناء التحليل الكهربائي لمحلول مخفف للغاية ، يتم أيضًا تقليل الماء عند الكاثود). أثناء التحليل الكهربائي لمحلول مائي من MnCl2 ، تحدث التفاعلات التالية:

MnCl2 Mn2 + + 2Cl-

كاثود (قطب سالب الشحنة): Mn2 + 2e Mn0

الأنود (قطب موجب الشحنة): 2Cl- - 2e 2Cl0 Cl2

معادلة التفاعل النهائي:

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

ينتج التحليل الكهربائي أنقى منغنيز معدني.

فيديو مفيد: المنجنيز ومركباته

تطبيق

استخدام المنغنيز واسع جدًا. يتم استخدام كل من المعدن نفسه ومركباته المختلفة. يتم استخدامه بشكل حر في علم المعادن لأغراض مختلفة:

• كمادة "deoxidizer" أثناء ذوبان الفولاذ (تتشكل روابط الأكسجين و Mn2O3) ؛
• كعنصر صناعة السبائك: يتم الحصول على فولاذ قوي مع مقاومة عالية للتآكل ومقاومة للتأثير ؛
• لصهر ما يسمى بدرجة الفولاذ المدرعة ؛
• كمكون من البرونز والنحاس الأصفر ؛
• لصنع المنجانين ، سبيكة من النحاس والنيكل. يتم تصنيع أجهزة كهربائية مختلفة من هذه السبيكة ، على سبيل المثال ، المتغيرات المتغيرة

لتصنيع الخلايا الجلفانية Zn-Mn ، يتم استخدام MnO2. في الهندسة الكهربائية ، يتم استخدام MnTe و MnAs.

تطبيق المنغنيز

يستخدم برمنجنات البوتاسيوم ، الذي يُطلق عليه غالبًا برمنجنات البوتاسيوم ، على نطاق واسع في كل من الحياة اليومية (للحمامات الطبية) وفي الصناعة والمختبرات. يتلاشى لون التوت من البرمنجنات عندما يتم تمرير الهيدروكربونات غير المشبعة ذات الروابط المزدوجة والثلاثية عبر المحلول. عند تسخينها بقوة ، تتحلل البرمنجنات. ينتج هذا المنغنات ، MnO2 ، والأكسجين. هذه طريقة واحدة للحصول على أكسجين نقي كيميائيًا في المختبر.

يمكن الحصول على أملاح حمض البرمنجانيك بشكل غير مباشر فقط. للقيام بذلك ، يتم خلط MnO2 مع القلويات الصلبة وتسخينها في وجود الأكسجين. طريقة أخرى للحصول على المنغنيز الصلبة هي تكليس البرمنجنات.

حلول المنغنات لها لون أخضر غامق جميل. ومع ذلك ، فإن هذه الحلول غير مستقرة وتخضع لرد فعل غير متناسب: يتغير اللون الأخضر الداكن إلى توت العليق ، كما يترسب الراسب البني أيضًا. نتيجة للتفاعل ، يتم الحصول على برمنجنات و MnO2.

يستخدم ثاني أكسيد المنغنيز في المختبر كمحفز لتحلل كلورات البوتاسيوم (ملح البرثوليوم) ، وكذلك للحصول على الكلور النقي. ومن المثير للاهتمام ، أنه نتيجة لتفاعل MnO2 مع كلوريد الهيدروجين ، يتم الحصول على منتج وسيط - مركب غير مستقر للغاية MnCl4 ، والذي يتحلل إلى MnCl2 والكلور. محاليل الملح المحايدة أو المحمضة مع Mn2 + الكاتيون لها لون وردي باهت (Mn2 + يشكل معقدًا يحتوي على 6 جزيئات ماء).

فيديو مفيد: المنغنيز عنصر من عناصر الحياة

خاتمة

تاكوفا وصفا موجزا لالمنجنيز وخصائصه الكيميائية. إنه معدن أبيض فضي ذو نشاط متوسط ​​، يتفاعل مع الماء فقط عند تسخينه ، واعتمادًا على درجة الأكسدة ، يُظهر خصائص معدنية وغير معدنية. تستخدم مركباتها في الصناعة والمنزل والمختبرات لإنتاج الأكسجين النقي والكلور.