L'état d'oxydation minimum du manganèse. Qu'est-ce que le manganèse : nous étudions un élément chimique

Le manganèse est un métal dur couleur grise. Ses atomes ont une configuration électronique de couche externe

Le manganèse métallique interagit avec l'eau et réagit avec les acides pour former des ions manganèse (II) :

Dans divers composés, le manganèse détecte des états d'oxydation. Plus l'état d'oxydation du manganèse est élevé, plus la nature covalente de ses composés correspondants est grande. Avec une augmentation de l'état d'oxydation du manganèse, l'acidité de ses oxydes augmente également.

Manganèse(II)

Cette forme de manganèse est la plus stable. Il possède une configuration électronique externe avec un électron dans chacune des cinq orbitales.

Dans une solution aqueuse, les ions manganèse (II) sont hydratés, formant un ion complexe hexaaquamanganèse (II) rose pâle. Cet ion est stable en milieu acide, mais forme un précipité blanc d'hydroxyde de manganèse en milieu alcalin. l'oxyde a les propriétés des oxydes basiques.

Manganèse (III)

Le manganèse (III) n'existe que sous forme de composés complexes. Cette forme de manganèse est instable. Dans un environnement acide, le manganèse (III) se disproportionne en manganèse (II) et manganèse (IV).

Manganèse (IV)

Le composé de manganèse (IV) le plus important est l’oxyde. Ce composé noir est insoluble dans l'eau. Il a une structure ionique. La stabilité est due à l’enthalpie élevée du réseau.

L'oxyde de manganèse (IV) a des propriétés faiblement amphotères. C'est un agent oxydant puissant, remplaçant par exemple le chlore de l'acide chlorhydrique concentré :

Cette réaction peut être utilisée pour produire du chlore en laboratoire (voir section 16.1).

Manganèse(VI)

Cet état d'oxydation du manganèse est instable. Le manganate de potassium (VI) peut être obtenu en fusionnant de l'oxyde de manganèse (IV) avec un agent oxydant puissant, tel que le chlorate de potassium ou le nitrate de potassium :

Le manganate (VI) de potassium a une couleur verte. Il n'est stable qu'en solution alcaline. Dans une solution acide, il se disproportionne en manganèse (IV) et manganèse (VII) :

Manganèse (VII)

Le manganèse a un tel état d'oxydation dans un oxyde fortement acide. Cependant, le composé de manganèse (VII) le plus important est le manganate de potassium (VII) (permanganate de potassium). Ce solide se dissout très bien dans l’eau, formant une solution violet foncé. Le manganate a une structure tétraédrique. Dans un environnement légèrement acide, il se décompose progressivement en formant de l'oxyde de manganèse (IV) :

Dans un environnement alcalin, le manganate de potassium (VII) est réduit, formant d'abord du manganate de potassium vert (VI), puis de l'oxyde de manganèse (IV).

Le manganate de potassium (VII) est un puissant agent oxydant. Dans un environnement suffisamment acide, il est réduit, formant des ions manganèse (II). Le potentiel redox standard de ce système est , ce qui dépasse le potentiel standard du système, et donc le manganate oxyde l'ion chlorure en chlore gazeux :

L'oxydation du manganate d'ions chlorure se déroule selon l'équation

Le manganate de potassium (VII) est largement utilisé comme agent oxydant dans la pratique de laboratoire, par exemple

pour obtenir de l'oxygène et du chlore (voir ch. 15 et 16) ;

pour la réalisation d'un test analytique du dioxyde de soufre et du sulfure d'hydrogène (voir Ch. 15) ; en chimie organique préparative (voir Ch. 19) ;

comme réactif volumétrique en titrimétrie redox.

Un exemple d'application titrimétrique du manganate de potassium (VII) est la détermination quantitative du fer (II) et des éthanedioates (oxalates) qui l'accompagnent :

Cependant, comme le manganate de potassium (VII) est difficile à obtenir avec une pureté élevée, il ne peut pas être utilisé comme étalon titrimétrique primaire.

Le degré d'oxydation le plus élevé du manganèse +7 correspond à oxyde d'acide Mn2O7, acide permanganique HMnO4 et ses sels - permanganates.

Les composés du manganèse (VII) sont de puissants oxydants. Le Mn2O7 est un liquide huileux brun verdâtre, au contact duquel les alcools et les éthers s'enflamment. L'oxyde de Mn(VII) correspond à l'acide permanganique HMnO4. Il n'existe qu'en solutions, mais est considéré comme l'un des plus forts (α - 100 %). La concentration maximale possible de HMnO4 en solution est de 20 %. Sels HMnO4 - permanganates - les agents oxydants les plus puissants ; dans les solutions aqueuses, comme l'acide lui-même, ils ont une couleur pourpre.

Dans les réactions redox les permanganates sont de puissants agents oxydants. Selon la réaction du milieu, ils sont réduits soit en sels de manganèse divalent (en milieu acide), d'oxyde de manganèse (IV) (en milieu neutre) ou de composés de manganèse (VI) - manganates - (en milieu alcalin) . Il est évident que dans un environnement acide, les capacités oxydatives du Mn+7 sont les plus prononcées.

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

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

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

Les permanganates, tant en milieu acide qu'alcalin, s'oxydent matière organique:

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

alcool aldéhyde

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

Lorsqu'il est chauffé, le permanganate de potassium se décompose (cette réaction est utilisée pour produire de l'oxygène en laboratoire) :

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

Ainsi, pour le manganèse, les mêmes dépendances sont observées : lors du passage d'un état d'oxydation inférieur à un état supérieur, les propriétés acides des composés oxygénés augmentent, et dans les réactions OB, les propriétés réductrices sont remplacées par des propriétés oxydantes.

Pour l’organisme, les permanganates sont toxiques en raison de leurs fortes propriétés oxydantes.

En cas d'intoxication au permanganate, le peroxyde d'hydrogène en milieu acide acétique est utilisé comme antidote :

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

La solution KMnO4 est un agent cautérisant et bactéricide destiné au traitement de la surface de la peau et des muqueuses. Les fortes propriétés oxydantes du KMnO4 dans un environnement acide sont à la base de la méthode analytique de permanganatométrie utilisée en analyse clinique pour déterminer l'oxydabilité de l'eau et de l'acide urique dans l'urine.

Le corps humain contient environ 12 mg de Mn dans divers composés, dont 43 % sont concentrés dans le tissu osseux. Il affecte l’hématopoïèse, la formation du tissu osseux, la croissance, la reproduction et certaines autres fonctions corporelles.

hydroxyde de manganèse(II) a des propriétés faiblement basiques, est oxydé par l'oxygène de l'air et d'autres agents oxydants en acide permanganeux ou ses sels manganites :

Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + H2O acide permanganeux

(précipité marron) En milieu alcalin, Mn2+ est oxydé en MnO42-, et en milieu acide en MnO4- :

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

Des sels de manganèse H2MnO4 et des acides de manganèse HMnO4 se forment.

Si dans l’expérience Mn2+ présente des propriétés réductrices, alors les propriétés réductrices de Mn2+ sont faiblement exprimées. Dans les processus biologiques, cela ne modifie pas le degré d’oxydation. Les biocomplexes stables de Mn2+ stabilisent cet état d’oxydation. L'effet stabilisant apparaît dans le long temps de rétention de la coque d'hydratation. Oxyde de manganèse (IV) Le MnO2 est un composé naturel stable de manganèse qui se présente sous quatre modifications. Toutes les modifications sont de nature amphotère et ont une dualité redox. Exemples de dualité redox MnO2 : МnО2 + 2КI + 3СО2 + Н2О → I2 + МnСО3 + 2КНСО3

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

Composés de Mn(VI)- instable. En solution, ils peuvent se transformer en composés Mn (II), Mn (IV) et Mn (VII) : l'oxyde de manganèse (VI) MnO3 est une masse rouge foncé qui provoque la toux. La forme hydratée de MnO3 est un acide permanganeux faible H2MnO4, qui existe uniquement en solution aqueuse. Ses sels (manganates) sont facilement détruits par hydrolyse et chauffage. A 50°C MnO3 se décompose :

2MnO3 → 2MnO2 + O2 et s'hydrolyse lorsqu'il est dissous dans l'eau : 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4

Les dérivés du Mn(VII) sont l'oxyde de manganèse(VII) Mn2O7 et sa forme hydratée, l'acide HMnO4, connu uniquement en solution. Mn2O7 est stable jusqu'à 10°C, se décompose avec une explosion : Mn2O7 → 2MnO2 + O3

Une fois dissous dans eau froide l'acide Mn2O7 + H2O → 2HMnO4 se forme

Sels d'acide permanganique HMnO4- les permanganates. Les ions provoquent la couleur violette des solutions. Ils forment des hydrates cristallins du type EMnO4 nH2O, où n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr.

Permanganate KMnO4 est hautement soluble dans l’eau . Permanganates - des agents oxydants forts. Cette propriété est utilisée en pratique médicale pour la désinfection, en analyse pharmacopée pour l'identification de H2O2 par interaction avec KMnO4 en milieu acide.

Pour l’organisme, les permanganates sont des poisons., leur neutralisation peut se produire comme suit :

Pour le traitement de l’intoxication aiguë au permanganate on utilise une solution aqueuse à 3% de H2O2 acidifiée avec de l'acide acétique. Le permanganate de potassium oxyde la matière organique des cellules tissulaires et des microbes. Dans ce cas, KMnO4 est réduit en MnO2. L'oxyde de manganèse (IV) peut également interagir avec les protéines, formant un complexe brun.

Sous l'action du permanganate de potassium KMnO4, les protéines sont oxydées et coagulées. Basé sur ceci son application comme médicament externe doté de propriétés antimicrobiennes et cautérisantes. De plus, son action ne se manifeste qu’à la surface de la peau et des muqueuses. Propriétés oxydantes d'une solution aqueuse de KMnO4 utiliser pour neutraliser les substances organiques toxiques. À la suite de l'oxydation, des produits moins toxiques se forment. Par exemple, la morphine, un médicament, est transformée en une oxymorphine biologiquement inactive. Le permanganate de potassium appliquer en analyse titrimétrique pour déterminer la teneur en divers agents réducteurs (permanganatométrie).

Haute capacité oxydante du permanganate utiliser en écologie pour évaluer la pollution des eaux usées (méthode au permanganate). La teneur en impuretés organiques de l'eau est déterminée par la quantité de permanganate oxydé (décoloré).

La méthode du permanganate (permanganatométrie) est utilisée également dans les laboratoires cliniques pour déterminer la teneur en acide urique dans le sang.

Les sels d'acide manganèse sont appelés permanganates. Le plus célèbre est le sel de permanganate de potassium KMnO4 - une substance cristalline violet foncé, peu soluble dans l'eau. Les solutions de KMnO4 ont une couleur pourpre foncé et, à des concentrations élevées, du violet, caractéristique des anions MnO4-.

Permanganate le potassium se décompose lorsqu'il est chauffé

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

Le permanganate de potassium est un agent oxydant très puissant, oxyde facilement de nombreuses substances inorganiques et organiques. Le degré de réduction du manganèse dépend beaucoup du pH du milieu.

Restaurer Le permanganate de potassium dans des milieux d'acidité différente se déroule conformément au schéma :

pH acide<7

manganèse (II) (Mn2+)

KMnO4 + agent réducteur Milieu neutre pH = 7

manganèse(IV) (MnO2)

pH alcalin>7

manganèse(VI) (MnO42-)

Décoloration Mn2+ de la solution KMnO4

Précipité brun de MnO2

MnO42 - la solution devient verte

Exemples de réactions avec la participation du permanganate de potassium dans divers milieux (acides, neutres et alcalins).

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 + H2O

MnO4- +1 ē → MnO42- 1 2

SO32- + 2OH- - 2ē → SO42-+ H2O 2 1

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

Le permanganate de potassium KMnO4 est utilisé dans la pratique médicale comme désinfectant et antiseptique pour laver les plaies, rincer, doucher, etc. Une solution rose clair de KMnO4 est utilisée en interne en cas d'intoxication par lavage gastrique.

Le permanganate de potassium est très largement utilisé comme agent oxydant.

De nombreux médicaments sont analysés à l'aide de KMnO4 (par exemple, la concentration en pourcentage (%) d'une solution H2O2).

caractéristiques générales d-éléments du sous-groupe VIIIB. La structure des atomes. Éléments de la famille du fer. États d'oxydation dans les composés. Physique et Propriétés chimiques glande. Application. La prévalence et les formes de découverte des éléments D de la famille du fer dans la nature. Sels de fer (II, III). Composés complexes de fer (II) et de fer (III).

Les propriétés généraleséléments du sous-groupe VIIIB :

1) La formule électronique générale des derniers niveaux est (n - 1)d(6-8)ns2.

2) Dans chaque période de ce groupe il y a 3 éléments qui forment des triades (familles) :

a) La famille du fer : fer, cobalt, nickel.

b) La famille des métaux légers du platine (famille du palladium) : ruthénium, rhodium, palladium.

c) La famille des métaux lourds du platine (famille du platine) : osmium, iridium, platine.

3) La similitude des éléments dans chaque famille s'explique par la proximité des rayons atomiques, donc la densité au sein de la famille est proche.

4) La densité augmente avec le nombre de périodes (les volumes atomiques sont petits).

5) Ce sont des métaux avec des points de fusion et d’ébullition élevés.

6) Degré maximum l'oxydation des éléments individuels augmente avec le nombre de périodes (pour l'osmium et le ruthénium, elle atteint 8+).

7) Ces métaux sont capables d'inclure des atomes d'hydrogène dans le réseau cristallin ; en leur présence, de l'hydrogène atomique apparaît - un agent réducteur actif. Ces métaux sont donc des catalyseurs des réactions d’addition d’atomes d’hydrogène.

8) Les composés de ces métaux sont colorés.

9) Caractéristique états d'oxydation du fer +2, +3, dans les composés instables +6. Le nickel a +2, instable +3. Platinum a +2, instable +4.

Fer. Obtenir du fer(toutes ces réactions ont lieu lorsqu'il est chauffé)

*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. Etat : cuisson des pyrites de fer.

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

*FeO + C = Fe + CO.

*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (méthode thermite). Etat : chauffage.

* = Fe + 5CO (la décomposition du fer pentacarbonyle permet de produire du fer très pur).

Propriétés chimiques du fer Réactions avec des substances simples

*Fe + S = FeS. Etat : chauffage. *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

*Fe + I2 = FeI2 (l'iode est un oxydant moins puissant que le chlore ; FeI3 n'existe pas).

*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO Fe2O3 est l'oxyde de fer le plus stable). Dans l'air humide, Fe2O3 nH2O se forme.

Pendant longtemps, l’un des composés de cet élément, à savoir son dioxyde (appelé pyrolusite), a été considéré comme une variété du minerai de fer magnétique. Ce n'est qu'en 1774 qu'un des chimistes suédois a découvert qu'il existe un métal inexploré dans la pyrolusite. En chauffant ce minéral avec du charbon, il a été possible d'obtenir le même métal inconnu. Au début, on l'appelait manganum, puis le nom moderne est apparu - manganèse. Un élément chimique possède de nombreuses propriétés intéressantes, qui seront évoquées plus loin.

Situé dans un sous-groupe secondaire du septième groupe tableau périodique(important : tous les éléments des sous-groupes secondaires sont des métaux). Formule électronique 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (formule typique de l'élément D). Le manganèse en tant que substance libre a une couleur blanc argenté. En raison de son activité chimique, on le trouve dans la nature uniquement sous forme de composés tels que des oxydes, des phosphates et des carbonates. La substance est réfractaire, le point de fusion est de 1244 degrés Celsius.

Intéressant! Dans la nature, on ne trouve qu'un seul isotope d'un élément chimique, ayant une masse atomique de 55. Les isotopes restants sont obtenus artificiellement, et l'isotope radioactif le plus stable avec une masse atomique de 53 (la demi-vie est approximativement la même que celle de l'uranium ).

État d'oxydation du manganèse

Il possède six états d’oxydation différents. À l'état d'oxydation zéro, l'élément est capable de former des composés complexes avec des ligands organiques (par exemple, P(C5H5)3), ainsi que des ligands inorganiques :

• monoxyde de carbone (dimanganèse décacarbonyle),
• azote,
• trifluorure de phosphore,
• l'oxyde nitrique.

L'état d'oxydation +2 est typique des sels de manganèse. Important : ces composés ont des propriétés purement réductrices. Les composés les plus stables avec un degré d'oxydation de +3 sont l'oxyde Mn2O3, ainsi que l'hydrate de cet oxyde Mn(OH)3. À +4, MnO2 et l’oxyde-hydroxyde amphotère MnO(OH)2 sont les plus stables.

L'état d'oxydation du manganèse +6 est typique de l'acide permanganique et de ses sels qui n'existent qu'en solution aqueuse. Le degré d'oxydation +7 est typique de l'acide permanganique, de son anhydride, qui n'existe qu'en solution aqueuse, ainsi que des sels - les permanganates (une analogie avec les perchlorates) - des agents oxydants forts. Fait intéressant, lors de la réduction du permanganate de potassium (dans la vie de tous les jours, on l'appelle permanganate de potassium), trois réactions différentes sont possibles :

• En présence d'acide sulfurique, l'anion MnO4- est réduit en Mn2+.
• Si le milieu est neutre, l'ion MnO4- est réduit en MnO(OH)2 ou MnO2.
• En présence d'alcali, l'anion MnO4- est réduit en ion manganate MnO42-.

Manganèse comme élément chimique

Propriétés chimiques

Dans des conditions normales, il est inactif. La raison en est le film d'oxyde qui apparaît lorsqu'il est exposé à l'oxygène de l'air. Si la poudre métallique est légèrement chauffée, elle brûle et se transforme en MnO2.

Lorsqu'il est chauffé, il interagit avec l'eau, déplaçant l'hydrogène. À la suite de la réaction, on obtient du protoxyde d’azote hydraté Mn(OH)2, pratiquement insoluble. Cette substance empêche toute interaction ultérieure avec l'eau.

Intéressant! L'hydrogène est soluble dans le manganèse et, à mesure que la température augmente, la solubilité augmente (on obtient une solution gazeuse dans le métal).

Avec un chauffage très fort (température supérieure à 1 200 degrés Celsius), il interagit avec l'azote et des nitrures sont obtenus. Ces composés peuvent avoir une composition différente, typique des berthollides. Il interagit avec le bore, le phosphore, le silicium et sous forme fondue avec le carbone. La dernière réaction se déroule lors de la réduction du manganèse avec du coke.

Lors de l'interaction avec des acides sulfurique et chlorhydrique dilués, un sel est obtenu et de l'hydrogène est libéré. Mais l'interaction avec l'acide sulfurique fort est différente : les produits de réaction sont du sel, de l'eau et du dioxyde de soufre (au début acide sulfurique est restitué au soufre ; mais en raison de l'instabilité, l'acide sulfureux se décompose en dioxyde de soufre et en eau).

Lorsqu'il réagit avec de l'acide nitrique dilué, on obtient du nitrate, de l'eau et de l'oxyde nitrique.

Forme six oxydes :

• nitreux, ou MnO,
• oxyde, ou Mn2O3,
• l'oxyde nitreux Mn3O4,
• dioxyde, ou MnO2,
• anhydride de manganèse MnO3,
• anhydride de manganèse Mn2O7.

Intéressant! Le protoxyde d'azote sous l'influence de l'oxygène atmosphérique se transforme progressivement en oxyde. L'anhydride de permanganate n'a pas été isolé sous forme libre.

Le protoxyde d'azote est un composé avec un état d'oxydation dit fractionnaire. Lorsqu'ils sont dissous dans des acides, des sels de manganèse bivalents se forment (les sels avec le cation Mn3+ sont instables et sont réduits en composés avec le cation Mn2+).

Le dioxyde, l'oxyde et le protoxyde d'azote sont les oxydes les plus stables. L'anhydride de manganèse est instable. Il existe des analogies avec d'autres éléments chimiques :

• Mn2O3 et Mn3O4 sont des oxydes basiques et ont des propriétés similaires à celles des composés de fer analogues ;
• MnO2 est un oxyde amphotère, dont les propriétés sont similaires à celles des oxydes d'aluminium et de chrome trivalent ;
• Le Mn2O7 est un oxyde acide, ses propriétés sont très similaires à celles de l'oxyde de chlore le plus élevé.

Il est facile de voir l’analogie avec les chlorates et les perchlorates. Les manganates, comme les chlorates, sont obtenus indirectement. Mais les permanganates peuvent être obtenus à la fois directement, c'est-à-dire en faisant réagir un anhydride et un oxyde/hydroxyde métallique en présence d'eau, et indirectement.

En chimie analytique, le cation Mn2+ tombait dans le cinquième groupe analytique. Il existe plusieurs réactions pour détecter ce cation :

• Lors de l'interaction avec le sulfure d'ammonium, un précipité de MnS précipite, sa couleur est chair ; lorsque des acides minéraux sont ajoutés, le précipité se dissout.
• Lors de la réaction avec des alcalis, un précipité blanc de Mn (OH) 2 est obtenu ; cependant, lors de l'interaction avec l'oxygène atmosphérique, la couleur du précipité passe du blanc au brun - du Mn(OH)3 est obtenu.
• Si du peroxyde d'hydrogène et une solution alcaline sont ajoutés aux sels contenant le cation Mn2+, un précipité brun foncé de MnO(OH)2 précipite.
• Lorsqu'un agent oxydant (dioxyde de plomb, bismuthate de sodium) et une solution forte d'acide nitrique sont ajoutés aux sels contenant le cation Mn2+, la solution devient cramoisie, ce qui signifie que Mn2+ s'est oxydé en HMnO4.

Propriétés chimiques

Valences du manganèse

L'élément appartient au septième groupe. Manganèse typique - II, III, IV, VI, VII.

La valence zéro est typique d'une substance libre. Les composés divalents sont des sels avec le cation Mn2+, les composés trivalents sont l'oxyde et l'hydroxyde, les composés tétravalents sont le dioxyde et également l'oxyde-hydroxyde. Les composés hexavalents et heptavalents sont des sels avec les anions MnO42- et MnO4-.

Comment obtenir et à partir de quoi obtient-on le manganèse ? À partir de minerais de manganèse et de fer-manganèse, ainsi que de solutions salines. Trois différentes façons obtention du manganèse :

• récupération du coke,
• l'aluminothermie,
• électrolyse.

Dans le premier cas, le coke est utilisé comme agent réducteur, ainsi que le monoxyde de carbone. Le métal est récupéré du minerai, où se trouve un mélange d'oxydes de fer. Le résultat est à la fois du ferromanganèse (un alliage avec du fer) et du carbure (qu'est-ce qu'un carbure ? c'est un composé d'un métal avec du carbone).

Pour obtenir une substance plus pure, l'une des méthodes de métallothermie est utilisée - l'aluminothermie. Tout d'abord, la pyrolusite est calcinée et du Mn2O3 est obtenu. L'oxyde obtenu est ensuite mélangé à de la poudre d'aluminium. Au cours de la réaction, beaucoup de chaleur est libérée, en conséquence, le métal résultant fond et l'oxyde d'aluminium le recouvre d'un "bouchon" de laitier.

Le manganèse est un métal d'activité moyenne et se situe dans la série Beketov à gauche de l'hydrogène et à droite de l'aluminium. Cela signifie que lors de l'électrolyse de solutions aqueuses de sels avec le cation Mn2+, le cation métallique est réduit à la cathode (lors de l'électrolyse d'une solution très diluée, l'eau est également réduite à la cathode). Lors de l'électrolyse d'une solution aqueuse de MnCl2, les réactions suivantes se produisent :

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

Cathode (électrode chargée négativement) : Mn2+ + 2e Mn0

Anode (électrode chargée positivement) : 2Cl- - 2e 2Cl0 Cl2

Équation de réaction finale :

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

L'électrolyse produit le manganèse métallique le plus pur.

Vidéo utile : le manganèse et ses composés

Application

L'utilisation du manganèse est assez large. Le métal lui-même et ses divers composés sont utilisés. Il est utilisé sous forme libre en métallurgie à diverses fins :

• comme « désoxydant » lors de la fusion de l’acier (l’oxygène se lie et du Mn2O3 se forme) ;
• comme élément d'alliage : on obtient un acier solide avec une résistance élevée à l'usure et aux chocs ;
• pour fondre la nuance d'acier dite blindée ;
• comme composant du bronze et du laiton ;
• pour créer du manganin, un alliage avec du cuivre et du nickel. Divers appareils électriques sont fabriqués à partir de cet alliage, par exemple des rhéostats

Pour la fabrication des cellules galvaniques Zn-Mn, le MnO2 est utilisé. En génie électrique, on utilise MnTe et MnAs.

Application de manganèse

Le permanganate de potassium, souvent appelé permanganate de potassium, est largement utilisé aussi bien dans la vie quotidienne (pour les bains médicinaux), que dans l'industrie et les laboratoires. La couleur framboise du permanganate s'estompe lorsque des hydrocarbures insaturés dotés de doubles et triples liaisons traversent une solution. Lorsqu'ils sont fortement chauffés, les permanganates se décomposent. Cela produit des manganates, du MnO2 et de l'oxygène. C’est une façon d’obtenir de l’oxygène chimiquement pur en laboratoire.

Les sels d'acide permanganique ne peuvent être obtenus qu'indirectement. Pour ce faire, le MnO2 est mélangé à un alcali solide et chauffé en présence d'oxygène. Une autre façon d'obtenir des manganates solides est la calcination des permanganates.

Les solutions de manganates ont une belle couleur vert foncé. Cependant, ces solutions sont instables et subissent une réaction de dismutation : la couleur vert foncé vire au framboise, et un précipité brun précipite également. À la suite de la réaction, du permanganate et du MnO2 sont obtenus.

Le dioxyde de manganèse est utilisé en laboratoire comme catalyseur pour la décomposition du chlorate de potassium (sel de bertholium), ainsi que pour obtenir du chlore pur. Fait intéressant, à la suite de l'interaction du MnO2 avec le chlorure d'hydrogène, un produit intermédiaire est obtenu - un composé extrêmement instable MnCl4, qui se décompose en MnCl2 et en chlore. Les solutions salines neutres ou acidifiées avec le cation Mn2+ ont une couleur rose pâle (Mn2+ forme un complexe avec 6 molécules d'eau).

Vidéo utile : le manganèse est un élément de la vie

Conclusion

Takova une brève description de le manganèse et ses propriétés chimiques. C'est un métal blanc argenté d'activité moyenne, qui n'interagit avec l'eau que lorsqu'il est chauffé et, selon le degré d'oxydation, présente des propriétés métalliques et non métalliques. Ses composés sont utilisés dans l'industrie, à la maison et dans les laboratoires pour produire de l'oxygène pur et du chlore.

L’un des métaux les plus importants pour la métallurgie est le manganèse. De plus, il s'agit généralement d'un élément assez inhabituel avec lequel Faits intéressants. Important pour les organismes vivants, nécessaire à la production de nombreux alliages, substances chimiques. Manganèse - dont une photo peut être vue ci-dessous. Ce sont ses propriétés et caractéristiques que nous considérerons dans cet article.

Caractéristiques d'un élément chimique

Si nous parlons du manganèse en tant qu'élément, il faut tout d'abord caractériser sa position dans celui-ci.

1. Il se situe dans la quatrième grande période, le septième groupe, un sous-groupe secondaire.
2. Le numéro de série est 25. Le manganèse est un élément chimique dont les atomes sont +25. Le nombre d'électrons est le même, les neutrons - 30.
3. La valeur de la masse atomique est de 54,938.
4. Le symbole de l’élément chimique manganèse est Mn.
5. Le nom latin est manganèse.

Il se situe entre le chrome et le fer, ce qui explique sa similitude avec eux dans les caractéristiques physiques et chimiques.

Manganèse - élément chimique : métal de transition

Si l'on considère la configuration électronique d'un atome réduit, alors sa formule ressemblera à : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Il devient évident que l’élément que nous considérons est un métal de transition de la famille D. Cinq électrons du sous-niveau 3d indiquent la stabilité de l'atome, qui se manifeste dans ses propriétés chimiques.

En tant que métal, le manganèse est un agent réducteur, mais la plupart de ses composés sont capables de présenter des capacités oxydantes assez fortes. Cela est dû aux différents états d’oxydation et valences de cet élément. C'est une caractéristique de tous les métaux de cette famille.

Ainsi, le manganèse est un élément chimique situé parmi d’autres atomes et possédant ses propres caractéristiques particulières. Examinons ces propriétés plus en détail.

Le manganèse est un élément chimique. État d'oxydation

Nous avons déjà apporté formule électronique atome. Selon elle, cet élément est capable de présenter plusieurs états d’oxydation positifs. Ce:

La valence d'un atome est IV. Les plus stables sont les composés dans lesquels le manganèse a les valeurs +2, +4, +6. Plus haut degré l'oxydation permet aux composés d'agir comme les agents oxydants les plus puissants. Par exemple : KMnO 4 , Mn 2 O 7 .

Les composés avec +2 sont des agents réducteurs, l'hydroxyde de manganèse (II) a des propriétés amphotères, avec une prédominance de propriétés basiques. Les indicateurs intermédiaires des états d'oxydation forment des composés amphotères.

Historique de la découverte

Le manganèse est un élément chimique qui n’a pas été découvert immédiatement, mais progressivement et par différents scientifiques. Cependant, ses composés sont utilisés par l’homme depuis l’Antiquité. L'oxyde de manganèse (IV) était utilisé pour la fusion du verre. Un Italien a déclaré que l'ajout de ce composé dans la production chimique des verres rend leur couleur violette. Parallèlement à cela, la même substance aide à éliminer le voile des verres colorés.

Plus tard, en Autriche, le scientifique Kaim réussit à obtenir un morceau de manganèse métallique en agissant sur haute température sur pyrolysite (oxyde de manganèse (IV)), potasse et charbon. Cependant, cet échantillon contenait de nombreuses impuretés, qu’il n’a pas réussi à éliminer, la découverte n’a donc pas eu lieu.

Plus tard encore, un autre scientifique a également synthétisé un mélange dans lequel une proportion importante était constituée de métal pur. C'était Bergman, qui avait déjà découvert l'élément nickel. Cependant, il n’était pas destiné à terminer le travail.

Le manganèse est un élément chimique qui peut être obtenu et isolé sous forme une substance simple Karl Scheele lui succéda pour la première fois en 1774. Cependant, il l'a fait avec I. Gan, qui a achevé le processus de fusion d'un morceau de métal. Mais même eux n’ont pas réussi à le débarrasser complètement des impuretés et à obtenir un rendement de produit de 100 %.

Pourtant, c’est précisément à cette époque que cet atome fut découvert. Les mêmes scientifiques ont tenté de donner un nom aux découvreurs. Ils ont choisi le terme manganèse. Cependant, après la découverte du magnésium, la confusion a commencé et le nom de manganèse a été changé en nom moderne (H. David, 1908).

Le manganèse étant un élément chimique dont les propriétés sont très précieuses pour de nombreux procédés métallurgiques, il est devenu au fil du temps nécessaire de trouver un moyen de l'obtenir sous sa forme la plus pure. Ce problème a été résolu par des scientifiques du monde entier, mais n'a pu être résolu qu'en 1919 grâce aux travaux de R. Agladze, un chimiste soviétique. C'est lui qui a trouvé une méthode par laquelle il est possible d'obtenir par électrolyse un métal pur avec une teneur en substance de 99,98 % à partir de sulfates et de chlorures de manganèse. Aujourd’hui, cette méthode est appliquée partout dans le monde.

Être dans la nature

Le manganèse est un élément chimique dont une photo d'une substance simple est visible ci-dessous. Dans la nature, il existe de nombreux isotopes de cet atome, dont le nombre de neutrons varie considérablement. Ainsi, les nombres de masse vont de 44 à 69. Cependant, le seul isotope stable est un élément d'une valeur de 55 Mn, tous les autres ont soit une demi-vie négligeable ou existent en trop petites quantités.

Le manganèse étant un élément chimique dont l’état d’oxydation est très différent, il forme également de nombreux composés dans la nature. Dans sa forme pure, cet élément n'existe pas du tout. Dans les minéraux et minerais, son voisin constant est le fer. Au total, nous pouvons identifier quelques-uns des plus importants rochers contenant du manganèse.

1. pyrolusite. Formule composée : MnO 2 * nH 2 O.
2. Psilomélane, molécule MnO2*mMnO*nH2O.
3. Manganite, formule MnO*OH.
4. La brownite est moins courante que les autres. Formule Mn 2 O 3.
5. Gausmanite, formule Mn*Mn 2 O 4.
6. Rhodonite Mn 2 (SiO 3) 2.
7. Minerais carbonatés de manganèse.
8. Spath de framboise ou rhodochrosite - MnCO 3.
9. Purpurite - Mn 3 PO 4.

De plus, plusieurs autres minéraux peuvent être identifiés, qui incluent également l’élément en question. Ce:

• calcite;
• sidérite;
• des minéraux argileux;
• calcédoine;
• opale;
• composés sablo-limoneux.

Outre les roches et roches sédimentaires, les minéraux, le manganèse est un élément chimique qui fait partie des objets suivants :

1. organismes végétaux. Les plus gros accumulateurs de cet élément sont : la châtaigne d'eau, les lentilles d'eau, les diatomées.
2. Champignons rouillés.
3. Certains types de bactéries.
4. Les animaux suivants : fourmis rouges, crustacés, mollusques.
5. Personnes - les besoins quotidiens sont d'environ 3 à 5 mg.
6. Les eaux des océans contiennent 0,3 % de cet élément.
7. Le contenu total de la croûte terrestre est de 0,1 % en masse.

En général, c’est le 14ème élément le plus répandu sur notre planète. Parmi les métaux lourds, il est le deuxième après le fer.

Propriétés physiques

Du point de vue des propriétés du manganèse, en tant que substance simple, il existe plusieurs caractéristiques physiques pour lui.

1. Sous forme de substance simple, c'est un métal assez solide (sur l'échelle de Mohs, l'indicateur est de 4). Couleur - blanc argenté, recouvert d'un film d'oxyde protecteur dans l'air, scintille à la coupe.
2. Le point de fusion est de 1246 0 C.
3. Ébullition - 2061 0 C.
4. Les propriétés conductrices sont bonnes, il est paramagnétique.
5. La densité du métal est de 7,44 g/cm 3 .
6. Il existe sous la forme de quatre modifications polymorphes (α, β, γ, σ), différant par la structure et la forme du réseau cristallin et la densité de tassement des atomes. Leurs points de fusion diffèrent également.

En métallurgie, trois formes principales de manganèse sont utilisées : β, γ, σ. L'Alpha est plus rare, car trop fragile dans ses propriétés.

Propriétés chimiques

Sur le plan chimique, le manganèse est un élément chimique dont la charge ionique varie fortement de +2 à +7. Cela laisse des traces dans son activité. Sous forme libre dans l'air, le manganèse réagit très faiblement avec l'eau et se dissout dans les acides dilués. Cependant, il suffit d'augmenter la température, car l'activité du métal augmente fortement.

Ainsi, il est capable d’interagir avec :

• azote;
• carbone;
• les halogènes;
• silicium;
• phosphore;
• soufre et autres non-métaux.

Lorsqu'il est chauffé sans accès à l'air, le métal passe facilement à l'état de vapeur. Selon l'état d'oxydation que présente le manganèse, ses composés peuvent être à la fois des agents réducteurs et des agents oxydants. Certains présentent des propriétés amphotères. Ainsi, les principaux sont caractéristiques des composés dans lesquels il est +2. Amphotère - +4, et acide et fortement oxydant à la valeur la plus élevée +7.

Bien que le manganèse soit un composé complexe, il n'est pas nombreux. Il est associé au développement durable configuration électronique atome, car son sous-niveau 3D contient 5 électrons.

Comment avoir

Il existe trois manières principales d’obtenir du manganèse (un élément chimique) dans l’industrie. Comme le nom se lit en latin, nous l'avons déjà désigné - manganum. Si vous le traduisez en russe, ce sera "oui, je clarifie vraiment, je décolore". Le manganèse doit son nom aux propriétés manifestées connues depuis l'Antiquité.

Cependant, malgré sa renommée, ce n’est qu’en 1919 qu’il fut possible de l’obtenir sous sa forme pure pour l’utiliser. Cela se fait par les méthodes suivantes.

1. Électrolytique, le rendement du produit est de 99,98 %. De cette manière, le manganèse est obtenu dans l'industrie chimique.
2. Silicothermique, ou réduction au silicium. À cette méthode le silicium et l'oxyde de manganèse (IV) sont fusionnés, entraînant la formation d'un métal pur. Le rendement est d'environ 68 %, car un effet secondaire est la combinaison du manganèse et du silicium pour former du siliciure. Cette méthode est utilisée dans l'industrie métallurgique.
3. Méthode aluminothermique - restauration à l'aluminium. Cela ne donne pas non plus un rendement en produit trop élevé, du manganèse contaminé par des impuretés se forme.

La production de ce métal est importante pour de nombreux procédés réalisés en métallurgie. Même un petit ajout de manganèse peut grandement affecter les propriétés des alliages. Il a été prouvé que de nombreux métaux s'y dissolvent, remplissant son réseau cristallin.

Pour l'exploitation minière et la production élément donné La Russie occupe la première place mondiale. Cette démarche est également menée dans des pays tels que :

• Chine.
• Kazakhstan.
• Géorgie.
• Ukraine.

Usage industriel

Le manganèse est un élément chimique dont l'utilisation n'est pas seulement importante en métallurgie. mais aussi dans d'autres domaines. Outre le métal sous sa forme pure, divers composés de cet atome sont également d'une grande importance. Décrivons les principaux.

1. Il existe plusieurs types d'alliages qui, grâce au manganèse, ont propriétés uniques. Ainsi, par exemple, il est si solide et résistant à l'usure qu'il est utilisé pour la fusion de pièces pour excavatrices, machines de traitement de pierre, concasseurs, broyeurs à boulets, pièces d'armure.
2. Le dioxyde de manganèse est un élément oxydant obligatoire de la galvanoplastie, il est utilisé dans la création de dépolariseurs.
3. De nombreux composés de manganèse sont nécessaires aux synthèses organiques de diverses substances.
4. Le permanganate de potassium (ou permanganate de potassium) est utilisé en médecine comme désinfectant puissant.
5. Cet élément fait partie du bronze, le laiton, forme son propre alliage avec le cuivre, qui est utilisé pour la fabrication de turbines, de pales et d'autres pièces d'avions.

Rôle biologique

Les besoins quotidiens en manganèse pour une personne sont de 3 à 5 mg. La carence de cet élément conduit à la dépression système nerveux, troubles du sommeil et anxiété, vertiges. Son rôle n'a pas encore été complètement étudié, mais il est clair qu'il affecte avant tout :

• hauteur;
• activité des glandes sexuelles;
• le travail des hormones ;
• formation de sang.

Cet élément est présent dans toutes les plantes, animaux, humains, ce qui prouve son rôle biologique important.

Le manganèse est un élément chimique dont les faits intéressants peuvent impressionner n'importe qui et vous faire comprendre à quel point il est important. Voici les plus basiques d’entre eux, qui ont trouvé leur empreinte dans l’histoire de ce métal.

1. Dans les moments difficiles guerre civile en URSS, l'un des premiers produits d'exportation était le minerai contenant un grand nombre de manganèse.
2. Si le dioxyde de manganèse est allié au salpêtre, puis que le produit est dissous dans l'eau, des transformations étonnantes commenceront. Tout d’abord, la solution deviendra verte, puis la couleur deviendra bleue, puis violette. Finalement, il deviendra pourpre et un précipité brun tombera progressivement. Si le mélange est secoué, la couleur verte sera à nouveau restaurée et tout se reproduira. C'est pour cela que le permanganate de potassium tire son nom, qui se traduit par « caméléon minéral ».
3. Si des engrais contenant du manganèse sont appliqués au sol, la productivité des plantes augmentera et le taux de photosynthèse augmentera. Le blé d'hiver formera mieux des grains.
4. Le plus gros bloc de rhodonite, un minéral de manganèse, pesait 47 tonnes et a été trouvé dans l'Oural.
5. Il existe un alliage ternaire appelé manganine. Il est constitué d'éléments tels que le cuivre, le manganèse et le nickel. Sa particularité réside dans le fait qu'il possède une résistance électrique élevée, qui ne dépend pas de la température, mais est influencée par la pression.

Bien entendu, ce n’est pas tout ce que l’on peut dire de ce métal. Le manganèse est un élément chimique dont les faits intéressants sont très divers. Surtout si l'on parle des propriétés qu'il confère à divers alliages.