Maksimalno oksidaciono stanje mangana je. Mangan

Najviše oksidaciono stanje mangana +7 odgovara kiselom oksidu Mn2O7, manganskoj kiselini HMnO4 i njenim solima - permanganata.

Jedinjenja mangana (VII) su jaki oksidanti. Mn2O7 je zelenkasto-smeđa uljasta tečnost, u kontaktu sa kojom se zapaljuju alkoholi i etri. Mn(VII) oksid odgovara manganovoj kiselini HMnO4. Postoji samo u rastvorima, ali se smatra jednim od najjačih (α - 100%). Maksimalna moguća koncentracija HMnO4 u rastvoru je 20%. HMnO4 soli – permanganati – najjači su oksidanti; u vodenim rastvorima, kao i sama kiselina, imaju grimiznu boju.

U redoks reakcijama Permanganati su jaki oksidanti. Ovisno o reakciji okoline, reduciraju se ili na dvovalentne soli mangana (u kiseloj sredini), mangan (IV) oksid (u neutralnoj sredini) ili jedinjenja mangana (VI) - manganate - (u alkalnoj sredini). Očigledno je da su u kiseloj sredini oksidacione sposobnosti Mn+7 najizraženije.

2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O

2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

Permanganati oksidiraju i u kiseloj i u alkalnoj sredini organska materija:

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5C2H5OH → 2MnSO4 + K2SO4 + 5CH3COH + 8H2O

aldehidni alkohol

4KMnO4 + 2NaOH + C2H5OH → MnO2↓ + 3CH3COH + 2K2MnO4 +

Kada se zagrije, kalijev permanganat se razgrađuje (ova reakcija se koristi za proizvodnju kisika u laboratoriji):

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

Dakle, za mangan su karakteristične iste ovisnosti: pri prelasku iz nižeg oksidacijskog stanja u više, kisela svojstva kisikovih spojeva se povećavaju, a u reakcijama OM redukcijska svojstva zamjenjuju se oksidativnim.

Permanganati su toksični za tijelo zbog svojih jakih oksidacijskih svojstava.

Za trovanje permanganatom, vodikov peroksid u octenoj kiselini koristi se kao protuotrov:

2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH → 2(CH3COO)2Mn + 2CH3COOK + 5O2 + 8H2O

Otopina KMnO4 je sredstvo za kauterizaciju i baktericidno sredstvo za tretiranje površine kože i sluzokože. Jaka oksidaciona svojstva KMnO4 u kiseloj sredini leže u osnovi analitičke metode permanganatometrije, koja se koristi u kliničkim analizama za određivanje oksidabilnosti vode i mokraćne kiseline u urinu.

Ljudsko tijelo sadrži oko 12 mg Mn u različitim jedinjenjima, od kojih je 43% koncentrisano u koštanog tkiva. Utječe na hematopoezu, formiranje kostiju, rast, reprodukciju i neke druge funkcije tijela.

mangan(II) hidroksid ima slabo bazična svojstva, oksidira se atmosferskim kisikom i drugim oksidantima u permanganatnu kiselinu ili njene soli manganiti:

Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + H2O permanganska kiselina

(smeđi talog) U alkalnoj sredini, Mn2+ se oksidira u MnO42-, a u kiseloj sredini u MnO4-:

MnSO4 + 2KNO3 + 4KOH → K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 + 2H2O

Nastaju soli mangana N2MnO4 i manganove NMnO4 kiseline.

Ako u eksperimentu Mn2+ pokazuje redukciona svojstva, tada su redukciona svojstva Mn2+ slabo izražena. U biološkim procesima ne mijenja oksidacijsko stanje. Stabilni biokompleksi Mn2+ stabilizuju ovo oksidaciono stanje. Stabilizirajući efekat se javlja u dugom vremenu zadržavanja hidratantne ljuske. Mangan(IV) oksid MnO2 je stabilno prirodno jedinjenje mangana koje se nalazi u četiri modifikacije. Sve modifikacije su amfoterne prirode i imaju redoks dualnost. Primjeri redoks dualnosti MnO2: MnO2 + 2KI + 3SO2 + N2O → I2 + MnSO3 + 2KNSO3

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

Mn(VI) spojevi- nestabilno. U rastvorima se mogu pretvoriti u jedinjenja Mn (II), Mn (IV) i Mn (VII): mangan oksid (VI) MnO3 je tamnocrvena masa koja izaziva kašalj. Hidratni oblik MnO3 je slaba permanganska kiselina H2MnO4, koja postoji samo u vodenom rastvoru. Njegove soli (manganati) se lako uništavaju kao rezultat hidrolize i zagrijavanjem. Na 50°C MnO3 se razgrađuje:

2MnO3 → 2MnO2 + O2 i hidrolizira kada se otopi u vodi: 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4

Derivati ​​Mn(VII) su mangan (VII) oksid Mn2O7 i njegov hidratni oblik – kiselina NMnO4, poznat samo u rastvoru. Mn2O7 je stabilan do 10°C, razlaže se eksplozivno: Mn2O7 → 2MnO2 + O3

Kada se rastvori u hladnom vodom nastaje kiselina Mn2O7 + H2O → 2NMnO4

Soli manganove kiseline NMnO4- permanganata. Joni uzrokuju ljubičastu boju otopina. Oni formiraju kristalne hidrate tipa EMnO4∙nH2O, gdje je n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr.

Permanganat KMnO4 je visoko rastvorljiv u vodi . Permanganati - jaki oksidanti. Ovo svojstvo se koristi u medicinskoj praksi za dezinfekciju, u farmakopejskoj analizi za identifikaciju H2O2 interakcijom sa KMnO4 u kiseloj sredini.

Permanganati su otrovi za organizam, njihova neutralizacija se može dogoditi na sljedeći način: 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 + 2CH3COOK + 8H2O + 5O2

Za liječenje akutnog trovanja permanganatom koristi se 3% vodeni rastvor H2O2 zakiseljen sirćetnom kiselinom. Kalijev permanganat oksidira organske tvari u stanicama tkiva i mikrobima. U ovom slučaju KMnO4 se reducira u MnO2. Mangan(IV) oksid također može reagirati s proteinima i formirati smeđi kompleks.

Pod uticajem kalijum permanganata KMnO4 dolazi do oksidacije i koagulacije proteina. Na osnovu ovoga njegovu primjenu kao spoljni preparat sa antimikrobnim i kauterizirajućim svojstvima. Štoviše, njegov učinak se očituje samo na površini kože i sluznicama. Oksidativna svojstva vodenog rastvora KMnO4 koristiti za neutralizaciju toksičnih organskih materija. Kao rezultat oksidacije nastaju manje toksični proizvodi. Na primjer, lijek morfij se pretvara u biološki neaktivni oksimorfin. Kalijum permanganat primijeniti u titrimetrijskoj analizi za određivanje sadržaja različitih redukcionih agenasa (permanganatometrija).

Visoka oksidaciona sposobnost permanganata koristiti u ekologiji za procjenu zagađenja otpadnih voda (permanganatna metoda). Količina oksidiranog (promjenjenog) permanganata određuje sadržaj organskih nečistoća u vodi.

Koristi se permanganatna metoda (permanganatometrija). takođe u kliničkim laboratorijama za određivanje nivoa mokraćne kiseline u krvi.

Soli manganove kiseline nazivaju se permanganati. Najpoznatija je sol kalijum permanganata KMnO4 - tamnoljubičasta kristalna supstanca, umjereno rastvorljiva u vodi. Otopine KMnO4 imaju tamno grimiznu boju, a pri visokim koncentracijama - ljubičastu, karakterističnu za MnO4- anione.

Permanganat kalijum se raspada kada se zagrije

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

Kalijum permanganat je veoma jak oksidant, lako oksidira mnoge neorganske i organske tvari. Stepen redukcije mangana u velikoj mjeri zavisi od pH okoline.

Oporavak Kalijum permanganat u sredinama različite kiselosti se odvija u skladu sa sljedećom shemom:

Kiseli pH<7

mangan(II) (Mn2+)

KMnO4 + redukciono sredstvo Neutralno okruženje pH = 7

mangan(IV) (MnO2)

Alkalna sredina pH>7

mangan(VI) (MnO42-)

Mn2+ promjena boje otopine KMnO4

MnO2 smeđi talog

Rastvor MnO42 postaje zelen

Primjeri reakcija uz učešće kalijum permanganata u različitim sredinama (kiselim, neutralnim i alkalnim).

pH<7 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4= 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

MnO4 - +8H++5℮→ Mn2++ 4H2O 5 2

SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+ 2 5

2MnO4 - +16H++ 5SO32- + 5H2O → 2Mn2++ 8H2O + 5SO42-+10H+

2MnO4 - +6H++ 5SO32- → 2Mn2++ 3H2O + 5SO42-

pH = 7 3K2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

MnO4- + 2H2O+3ē = MnO2 + 4OH- 3 2

SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+- 2 3

2MnO4 - +4H2O + 3SO32- + 3H2O → 2MnO2 + 8OH- + 3SO42-+6H+ 6H2O + 2OH-

2MnO4 - + 3SO32- + H2O → 2MnO2 + 2OH- + 3SO42

pH>7 K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = 2K2MnO4 + K2SO4 + N2O

MnO4- +1 ē → MnO42- 1 2

SO32- + 2OH- - 2ē → SO42-+ H2O 2 1

2MnO4- + SO32- + 2OH- →2MnO42- + SO42-+ H2O

Koristi se kalijum permanganat KMnO4 u medicinskoj praksi kao dezinficijens i antiseptik za pranje rana, ispiranje, ispiranje itd. Svijetloružičasti rastvor KMnO4 koristi se oralno za ispiranje želuca u slučaju trovanja.

Kalijum permanganat se veoma široko koristi kao oksidaciono sredstvo.

Koristeći KMnO4, analiziraju se mnogi lijekovi (na primjer, procentualna koncentracija (%) otopine H2O2).

opšte karakteristike d-elementi VIIIB podgrupe. Struktura atoma. Elementi porodice gvožđa. Oksidacijska stanja u jedinjenjima. Fizički i Hemijska svojstvažlezda. Aplikacija. Rasprostranjenost i oblici pojave d-elemenata porodice gvožđa u prirodi. Soli gvožđa (II, III). Kompleksna jedinjenja gvožđa (II) i gvožđa (III).

Opća svojstva elementi VIIIB podgrupe:

1) General elektronska formula zadnji nivoi (n - 1)d(6-8)ns2.

2) U svakom periodu postoje 3 elementa u ovoj grupi, koji formiraju trijade (porodice):

a) Porodica gvožđa: gvožđe, kobalt, nikl.

b) Porodica lakih metala platine (familija paladijuma): rutenijum, rodijum, paladijum.

c) Porodica teških metala platine (familija platine): osmijum, iridijum, platina.

3) Sličnost elemenata u svakoj porodici objašnjava se blizinom atomskih radijusa, pa je gustina unutar porodice bliska.

4) Gustina raste sa povećanjem broja perioda (atomske zapremine su male).

5) Ovo su metali sa visoke temperature topljenja i ključanja.

6) Maksimalno oksidaciono stanje pojedinih elemenata raste sa brojem perioda (za osmijum i rutenijum dostiže 8+).

7) Ovi metali su sposobni da ugrade atome vodika u kristalnu rešetku; u njihovom prisustvu pojavljuje se atomski vodonik - aktivni redukcioni agens. Stoga su ovi metali katalizatori za reakcije koje uključuju dodavanje atoma vodika.

8) Jedinjenja ovih metala su obojena.

9) Karakteristika oksidaciona stanja za gvožđe +2, +3, u nestabilnim jedinjenjima +6. Nikl ima +2, nestabilni imaju +3. Platinasti imaju +2, nestabilni imaju +4.

Iron. Dobivanje gvožđa(sve ove reakcije nastaju kada se zagreju)

*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. Uvjet: pečenje željeznog pirita.

*Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O. *Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2.

*FeO + C = Fe + CO.

*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (termitska metoda). Stanje: grijanje.

* = Fe + 5CO (razlaganje pentakarbonila željeza se koristi za dobivanje vrlo čistog željeza).

Hemijska svojstva gvožđa Reakcije sa jednostavnim supstancama

*Fe + S = FeS. Stanje: grijanje. *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

*Fe + I2 = FeI2 (jod je manje jak oksidant od hlora; FeI3 ne postoji).

*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO Fe2O3 je najstabilniji oksid željeza). Fe2O3 nH2O nastaje u vlažnom vazduhu.

DIO 1

1. Oksidacijsko stanje (s.o.) je konvencionalni naboj atoma hemijskog elementa u složenoj supstanci, izračunat na osnovu pretpostavke da se sastoji od jednostavnih jona.

Trebao bi znati!

1) U vezi sa. O. vodonik = +1, osim hidrida .
2) U vezi sa. O. kiseonik = -2, osim peroksida  i fluorida 
3) Oksidacijsko stanje metala je uvijek pozitivno.

Za metale glavnih podgrupa prva tri grupe s. O. konstanta:

Metali grupe IA - str. O. = +1,
Metali grupe IIA - str. O. = +2,
Metali IIIA grupe - str. O. = +3. 4

U slobodnim atomima i jednostavne supstance With. O. = 0,5

Ukupno s. O. svi elementi u vezi = 0.

2. Način formiranja imena dvoelementna (binarna) jedinjenja.

4. Popunite tabelu “Nazivi i formule binarnih jedinjenja.”

5. Odredite oksidaciono stanje elementa kompleksnog jedinjenja označenog fontom.

DIO 2

1. Odredite oksidaciona stanja hemijskih elemenata u jedinjenjima koristeći njihove formule. Zapišite nazive ovih supstanci.

2. Podijelite supstance FeO, Fe2O3, CaCl2, AlBr3, CuO, K2O, BaCl2, SO3 u dvije grupe. Zapišite nazive tvari, naznačujući njihova oksidacijska stanja.

3. Uspostavite korespondenciju između naziva i oksidacionog stanja atoma hemijskog elementa i formule jedinjenja.

4. Napravite formule za supstance po imenu.

5. Koliko molekula ima u 48 g sumporovog (IV) oksida?

6. Koristeći internet i druge izvore informacija, pripremite poruku o upotrebi bilo kojeg binarnog spoja prema sljedećem planu:

1) formula;
2) naziv;
3) imovine;
4) prijava.

H2O voda, vodonik oksid. Voda u normalnim uslovima je tečna, bezbojna, bez mirisa i plava u debelom sloju. Tačka ključanja je oko 100⁰S. Dobar je rastvarač. Molekula vode sastoji se od dva atoma vodika i jednog atoma kisika, ovo je njen kvalitativni i kvantitativni sastav. Ovo je složena supstanca, karakterišu je sledeća hemijska svojstva: interakcija sa alkalnim metalima, zemnoalkalnim metalima.

Reakcije razmjene s vodom nazivaju se hidroliza. Ove reakcije su od velikog značaja u hemiji.

7. Oksidacijsko stanje mangana u spoju K2MnO4 je jednako:

8. Krom ima najniže oksidacijsko stanje u spoju čija je formula:

1) Cr2O3


9. Maksimalni stepen Klor pokazuje oksidaciju u spoju čija je formula:

Mangan je tvrd metal Siva boja. Njegovi atomi imaju elektronska konfiguracija spoljna ljuska

Metalni mangan reaguje sa vodom i reaguje sa kiselinama da bi formirao ione mangana(II):

U različitim jedinjenjima, mangan pokazuje oksidaciona stanja.Što je oksidaciono stanje mangana veće, to je veća kovalentna priroda njegovih odgovarajućih jedinjenja. Kako se stepen oksidacije mangana povećava, tako se povećava i kiselost njegovih oksida.

mangan(II)

Ovaj oblik mangana je najstabilniji. Ima eksternu elektronsku konfiguraciju s jednim elektronom u svakoj od pet orbitala.

U vodenom rastvoru, joni mangana(II) hidratiziraju i formiraju blijedoružičasti kompleksni ion heksaakvamangana(II). Ovaj ion je stabilan u kiseloj sredini, ali u alkalnoj sredini stvara bijeli talog mangan hidroksida. Mangan(II) oksid ima svojstva osnovnih oksida.

mangan(III)

Mangan (III) postoji samo u kompleksnim jedinjenjima. Ovaj oblik mangana je nestabilan. U kiseloj sredini, mangan(III) je neproporcionalan u mangan(II) i mangan(IV).

mangan (IV)

Najvažnije jedinjenje mangana(IV) je oksid. Ovo crno jedinjenje je nerastvorljivo u vodi. Pripisuje mu se jonska struktura. Stabilnost je zbog visoke entalpije rešetke.

Mangan(IV) oksid ima slabo amfoterna svojstva. Snažan je oksidant, na primjer istiskuje klor iz koncentrirane hlorovodonične kiseline:

Ova reakcija se može koristiti za proizvodnju hlora u laboratoriji (vidi Odjeljak 16.1).

mangan(VI)

Ovo oksidaciono stanje mangana je nestabilno. Kalijum manganat (VI) se može dobiti spajanjem mangan (IV) oksida sa nekim jakim oksidacionim agensom, na primer kalijum hloratom ili kalijum nitratom:

Kalijum-manganat (VI) je zelene boje. Stabilan je samo u alkalnom rastvoru. U kiseloj otopini je nesrazmjeran u mangan(IV) i mangan(VII):

mangan (VII)

Mangan ima ovo stanje oksidacije u visokoj kiseli oksid. Međutim, najvažnije jedinjenje mangana(VII) je kalijum manganat(VII) (kalijev permanganat). Ova čvrsta tvar se vrlo dobro otapa u vodi, formirajući tamno ljubičastu otopinu. Manganat ima tetraedarsku strukturu. U blago kiseloj sredini postupno se razgrađuje, formirajući mangan (IV) oksid:

U alkalnoj sredini, kalijum manganat(VII) se redukuje, formirajući prvo zeleni kalijummanganat(VI), a zatim mangan(IV) oksid.

Kalijum manganat (VII) je jako oksidaciono sredstvo. U dovoljno kiseloj sredini, on se redukuje, formirajući ione mangana(II). Standardni redoks potencijal ovog sistema je , koji premašuje standardni potencijal sistema i stoga manganat oksidira hloridni jon u gasoviti hlor:

Oksidacija manganat hlorid jona se odvija prema jednadžbi

Kalijum manganat(VII) se široko koristi kao oksidaciono sredstvo u laboratorijskoj praksi, npr.

za proizvodnju kiseonika i hlora (videti poglavlja 15 i 16);

da izvrši analitičko ispitivanje za sumpor dioksid i vodonik sulfid (vidi Poglavlje 15); u preparativnoj organskoj hemiji (vidi Poglavlje 19);

kao volumetrijski reagens u redoks titrimetriji.

Primjer titrimetrijske upotrebe kalijevog manganata (VII) je kvantitativno određivanje uz pomoć željeza (II) i etandioata (oksalata):

Međutim, budući da je kalijum manganat (VII) teško dobiti visok stepenčistoće, ne može se koristiti kao primarni titrimetrijski standard.

Olimpijski zadaci iz hemije

(1 školska faza)

1. Test

1. Mangan ima najviše oksidacijsko stanje u spoju

2. Reakcija neutralizacije odgovara skraćenoj ionskoj jednačini

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. Interakcija jedni s drugima

2) MnO i Na 2 O

3) P 2 O 5 i SO 3

4. Jednačina za redoks reakciju je

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

2) N 2 O 5 + H 2 O = 2 HNO 3

3) 2N 2 O = 2N 2 + O 2

4) BaCO 3 = BaO + CO 2

5. Reakcija razmjene je interakcija

1) kalcijum oksid sa azotnom kiselinom

2) ugljen monoksid sa kiseonikom

3) etilen sa kiseonikom

4) hlorovodonična kiselina sa magnezijumom

6. Kisele kiše su uzrokovane prisustvom u atmosferi

1) oksidi azota i sumpora

4) prirodni gas

7. Metan se, zajedno sa benzinom i dizel gorivom, koristi kao gorivo u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem (vozila). Termohemijska jednačina za sagorevanje gasa metana je:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + 880 kJ

Kolika će se količina kJ toplote osloboditi pri sagorevanju CH 4, zapremine 112 litara (na nuli)?

Izaberi tačan odgovor:

2. Ciljevi

1. U jednadžbi redoks reakcije rasporedite koeficijente na bilo koji vama poznat način.

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

Navedite nazive oksidirajuće i redukcijske tvari i oksidacijsko stanje elemenata. (4 boda)

2. Napišite jednadžbe reakcije koje omogućavaju sljedeće transformacije:

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

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

(5 bodova)

3. Odredi formulu alkadiena ako je njegova relativna gustina u vazduhu 1,862 (3 boda)

4. Godine 1928, američki hemičar iz General Motors Research korporacije, Thomas Midgley Jr., uspio je sintetizirati i izolirati u svojoj laboratoriji hemijsko jedinjenje koje se sastoji od 23,53% ugljika, 1,96% vodonika i 74,51% fluora. Nastali plin je bio 3,52 puta teži od zraka i nije izgorio. Izvedite formulu jedinjenja, napišite strukturne formule organskih supstanci koje odgovaraju dobijenoj molekularnoj formuli i dajte im imena. (6 bodova).

5. Pomešati 140 g 0,5% rastvora hlorovodonične kiseline sa 200 g 3% rastvora hlorovodonične kiseline. Koliki je postotak hlorovodonične kiseline u novo dobijenom rastvoru? (3 boda)

3. Ukrštenica

Riješite riječi šifrirane u križaljci

Oznake: 1→ - horizontalno

1↓ - okomito

↓ Proizvod korozije gvožđa.

→ Nastaje interakcijom (6) s glavnim oksidom.

→ Jedinica za količinu toplote.

→ Pozitivno nabijeni ion.

→ Italijanski naučnik, po kome je nazvana jedna od najvažnijih konstantnih veličina.

→ Broj elektrona u vanjskom nivou elementa br. 14.

→……gas – ugljen monoksid (IV).

→ Veliki ruski naučnik, poznat, između ostalog, kao tvorac mozaičkih slika i autor epigrafa.

→ Vrsta reakcije između rastvora natrijum hidroksida i sumporne kiseline.

Navedite primjer jednačine reakcije za (1→).

Navedite konstantu spomenutu u (4).

Napišite jednačinu reakcije (8).

Napišite elektronsku strukturu atom elementa, koji se spominje u (5). (13 bodova)