Moguća oksidacijska stanja mangana. Spojevi mangana(VII).

Elektronska konfiguracija nepobuđenog atoma mangana je 3d 5 4s 2; pobuđeno stanje izražava se elektronskom formulom 3d 5 4s 1 4p 1 .

Za mangan u spojevima najkarakterističnija oksidacijska stanja su +2, +4, +6, +7.

Mangan je srebrno-bijel, krt, prilično aktivan metal: u nizu napona nalazi se između aluminija i cinka. Na zraku je mangan prekriven oksidnim filmom koji ga štiti od daljnje oksidacije. U fino usitnjenom stanju mangan lako oksidira.

Manganov (II) oksid MnO i odgovarajući hidroksid Mn (OH) 2 imaju bazična svojstva - u interakciji s kiselinama nastaju dvovalentne soli mangana: Mn (OH) 2 + 2 H + ® Mn 2+ + 2 H 2 O.

Kationi Mn 2+ također nastaju kada se metalni mangan otopi u kiselinama. Spojevi mangana (II) pokazuju redukcijska svojstva, na primjer, bijeli talog Mn (OH) 2 brzo potamni na zraku, postupno oksidirajući u MnO 2: 2 Mn (OH) 2 + O 2 ® 2 MnO 2 + 2 H 2 O .

Manganov (IV) oksid MnO 2 je najstabilniji spoj mangana; lako nastaje i pri oksidaciji manganovih spojeva u nižem oksidacijskom stupnju (+2), i pri redukciji manganovih spojeva u višem visoki stupnjevi oksidacija (+6, +7):

Mn(OH)2 + H202® MnO2 + 2 H20;

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

MnO 2 je amfoterni oksid, ali njegova kisela i bazična svojstva su slabo izražena. Jedan od razloga zašto MnO 2 ne pokazuje izrazita bazična svojstva je njegova jaka oksidacijska aktivnost u kiseloj sredini (= +1,23 V): MnO 2 se reducira u Mn 2+ ione, te ne stvara stabilne soli četverovalentnog mangana. Hidratizirani oblik koji odgovara manganovom (IV) oksidu treba smatrati hidratiranim manganovim dioksidom MnO 2 × xH 2 O. Manganov (IV) oksid kao amfoterni oksid formalno odgovara orto- i meta-oblicima permanganske kiseline koji nisu izolirani u slobodno stanje: H 4 MnO 4 - orto-forma i H 2 MnO 3 - meta-forma. Poznat je manganov oksid Mn 3 O 4, koji se može smatrati soli dvovalentnog mangana orto-oblika manganove kiseline Mn 2 MnO 4 - manganov (II) ortomanganit. U literaturi postoje izvještaji o postojanju Mn 2 O 3 oksida. Postojanje ovog oksida može se objasniti smatrajući ga soli dvovalentnog mangana meta-oblika permanganske kiseline: MnMnO 3 je mangan (II) metamanganit.

Kada se mangan dioksid stopi u alkalnom mediju s oksidirajućim sredstvima kao što je kalijev klorat ili nitrat, četverovalentni mangan se oksidira u šestovalentno stanje i nastaje kalijev manganat - sol vrlo nestabilna čak iu otopini permanganske kiseline H 2 MnO 4 , čiji anhidrid (MnO 3) nije poznat:

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

Manganati su nestabilni i skloni disproporcioniranju u reverzibilnoj reakciji: 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⇆ 2 KMnO 4 + MnO 2 ¯ + 4 KOH,

zbog toga se zelena boja otopine, zbog MnO 4 2– manganatnih iona, mijenja u ljubičastu boju, karakterističnu za MnO 4 – permanganatne ione.

Najrašireniji spoj sedverovalentnog mangana je kalijev permanganat KMnO 4 - sol permanganske kiseline HMnO 4 poznata samo u otopini. Kalijev permanganat može se dobiti oksidacijom manganata s jakim oksidacijskim sredstvima, na primjer, klorom:

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

Manganov oksid (VII), ili manganov anhidrid, Mn 2 O 7 je eksplozivna zeleno-smeđa tekućina. Mn 2 O 7 se može dobiti reakcijom:


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

Spojevi mangana u najvišem oksidacijskom stupnju +7, posebice permanganati, jaki su oksidansi. Dubina redukcije permanganatnih iona i njihova oksidacijska aktivnost ovise o pH medija.

U jako kiselom mediju produkt redukcije permanganata je Mn 2+ ion, te se dobivaju soli dvovalentnog mangana:

MnO 4 - + 8 H + + 5 e -® Mn 2+ + 4 H 2 O (= +1,51 V).

U neutralnom, blago alkalnom ili blago kiselom mediju, kao rezultat redukcije permanganatnih iona nastaje MnO 2:

MnO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - ® MnO 2 ¯ + 4 OH - (= +0,60 V).

MnO 4 - + 4 H + + 3 e - ® MnO 2 ¯ + 2 H 2 O (= +1,69 V).

U jako alkalnom mediju permanganatni ioni se reduciraju u manganatne ione MnO 4 2–, a nastaju soli tipa K 2 MnO 4 , Na 2 MnO 4:

MnO 4 - + e - ® MnO 4 2- (= +0,56 V).

Olimpijski zadaci iz kemije

(1 školska faza)

1. Testirajte

1. Mangan ima najviše oksidacijsko stanje u spoju

2. Reakcije neutralizacije odgovaraju reduciranoj ionskoj jednadžbi

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. Međusobno komunicirajte

2) MnO i Na2O

3) P 2 O 5 i SO 3

4. Jednadžba za redoks reakciju je

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. Reakcija razmjene je interakcija

1) kalcijev oksid s dušičnom kiselinom

2) ugljikov monoksid s kisikom

3) etilen s kisikom

4) klorovodična kiselina s magnezijem

6. Kisele kiše uzrokovane su prisutnošću u atmosferi

1) oksidi dušika i sumpora

4) prirodni plin

7. Metan se, uz benzin i dizelsko gorivo, koristi kao gorivo u motorima (vozilima) s unutarnjim izgaranjem. Termokemijska jednadžba izgaranja plinovitog metana ima oblik:

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

Kolika će se količina kJ topline osloboditi pri izgaranju CH 4, obujma 112 litara (pri n.o.)?

Izaberi točan odgovor:

2. Zadaci

1. Poredajte koeficijente u jednadžbi redoks reakcije na način koji znate.

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

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

2. Napišite jednadžbe reakcije za sljedeće transformacije:

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

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

(5 bodova)

3. Odredite formulu alkadiena ako je njegova relativna gustoća u zraku 1,862 (3 boda)

4. Godine 1928. američki kemičar iz General Motors Research Corporationa, Thomas Midgley Jr., uspio je sintetizirati i izolirati u svom laboratoriju kemijski spoj koji se sastojao od 23,53% ugljika, 1,96% vodika i 74,51% fluora. Dobiveni plin bio je 3,52 puta teži od zraka i nije izgorio. Izvedi formulu spoja, napiši strukturne formule organskih tvari koje odgovaraju dobivenoj molekulskoj formuli, daj im imena. (6 bodova).

5. Pomiješati 140 g 0,5% otopine klorovodične kiseline s 200 g 3% otopine klorovodične kiseline. Koliki je postotak klorovodične kiseline u novodobivenoj otopini? (3 boda)

3. Križaljka

    Pogodite riječi šifrirane u križaljci

Legenda: 1→ - vodoravno

1↓ - okomito

    ↓ Proizvod korozije željeza.

    → Nastaje interakcijom (6) s bazičnim oksidom.

    → Jedinica za količinu topline.

    → Pozitivno nabijen ion.

    → Talijanski znanstvenik po kojem je nazvana jedna od najvažnijih konstanti.

    → Broj elektrona u vanjskoj razini elementa br. 14.

    → ...... plin – ugljikov monoksid (IV).

    → Veliki ruski znanstvenik poznat, uključujući i kao kreator mozaičkih slika, autor epigrafa.

    → Vrsta reakcije između otopina natrijevog hidroksida i sumporne kiseline.

    Navedite primjer jednadžbe reakcije za (1→).

    Navedite konstantnu vrijednost navedenu u (4).

    Napišite jednadžbu reakcije (8).

    Napiši elektroničku strukturu atom elementa, koji se spominje u (5). (13 bodova)

Jedan od najvažnijih metala za metalurgiju je mangan. Osim toga, to je općenito prilično neobičan element s kojim Zanimljivosti. Važan za žive organizme, potreban u proizvodnji mnogih legura, kemijske tvari. Mangan - fotografija koja se može vidjeti u nastavku. To su njegova svojstva i karakteristike koje ćemo razmotriti u ovom članku.

Karakteristike kemijskog elementa

Ako govorimo o manganu kao elementu, onda je prije svega potrebno okarakterizirati njegov položaj u njemu.

  1. Nalazi se u četvrtoj velikoj periodi, sedmoj skupini, sekundarnoj podskupini.
  2. Redni broj - 25. Mangan - kemijski element, čiji su atomi jednaki +25. Broj elektrona je isti, neutrona - 30.
  3. Vrijednost atomske mase je 54,938.
  4. Simbol za kemijski element mangan je Mn.
  5. Latinski naziv je mangan.

Nalazi se između kroma i željeza, što objašnjava njegovu sličnost s njima u fizičkim i kemijskim svojstvima.

Mangan - kemijski element: prijelazni metal

Ako uzmemo u obzir elektroničku konfiguraciju reduciranog atoma, tada će njegova formula izgledati ovako: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Postaje očito da je element koji razmatramo iz d-obitelji. Pet elektrona na 3d podrazini označavaju stabilnost atoma koja se očituje u njegovim kemijskim svojstvima.

Kao metal, mangan je redukcijsko sredstvo, ali većina njegovih spojeva može pokazati prilično jaku oksidacijsku sposobnost. To je zbog različitih oksidacijskih stanja i valencija koje ovaj element ima. Ovo je značajka svih metala ove obitelji.

Dakle, mangan je kemijski element koji se nalazi među ostalim atomima i ima svoje posebne karakteristike. Pogledajmo detaljnije ova svojstva.

Mangan je kemijski element. Oksidacijsko stanje

Već smo dali elektronsku formulu atoma. Prema njezinim riječima, ovaj element može pokazati nekoliko pozitivnih oksidacijskih stanja. To:

Valencija atoma je IV. Najstabilniji su oni spojevi u kojima mangan ima vrijednosti +2, +4, +6. Najviši stupanj oksidacije omogućuje spojevima da djeluju kao najjača oksidacijska sredstva. Na primjer: KMnO 4 , Mn 2 O 7 .

Spojevi s +2 su redukcijski agensi, mangan (II) hidroksid ima amfoterna svojstva, s prevlašću bazičnih. Intermedijarni indikatori oksidacijskih stanja tvore amfoterne spojeve.

Povijest otkrića

Mangan je kemijski element koji nije otkriven odmah, već postupno i od strane raznih znanstvenika. Međutim, njegove spojeve ljudi koriste od davnina. Za taljenje stakla korišten je manganov (IV) oksid. Jedan Talijan iznio je podatak da dodavanjem ovog spoja u kemijskoj proizvodnji stakala njihova boja postaje ljubičasta. Uz to, ista tvar pomaže u uklanjanju zamagljenosti obojenih stakala.

Kasnije je u Austriji znanstvenik Kaim uspio dobiti komad metalnog mangana izlaganjem pirolizita (manganov (IV) oksid), potaše i ugljena visokim temperaturama. Međutim, ovaj uzorak je imao mnogo nečistoća, koje nije uspio eliminirati, pa do otkrića nije došlo.

Još kasnije, drugi je znanstvenik također sintetizirao smjesu u kojoj je značajan udio bio čisti metal. Bio je to Bergman, koji je prije toga otkrio element nikal. Međutim, nije mu bilo suđeno da završi posao.

Mangan je kemijski element koji se može dobiti i izolirati u obliku jednostavna tvar prvi ga je naslijedio Karl Scheele 1774. No, to je učinio zajedno s I. Ganom, koji je dovršio proces taljenja komada metala. Ali ni oni ga nisu uspjeli u potpunosti osloboditi nečistoća i dobiti 100%-tni prinos proizvoda.

Ipak, upravo je ovaj put taj atom otkriven. Isti znanstvenici pokušali su dati ime kao pronalazači. Izabrali su termin mangan. Međutim, nakon otkrića magnezija, počela je zbrka, te je naziv mangana promijenjen u moderni (H. David, 1908.).

Budući da je mangan kemijski element čija su svojstva vrlo vrijedna za mnoge metalurške procese, s vremenom je postalo potrebno pronaći način da se dobije u najčišćem obliku. Ovaj problem su rješavali znanstvenici diljem svijeta, ali je uspio tek 1919. godine zahvaljujući radu R. Agladzea, sovjetskog kemičara. Upravo je on pronašao metodu kojom je iz manganovih sulfata i klorida elektrolizom moguće dobiti čisti metal s udjelom tvari od 99,98%. Sada se ova metoda primjenjuje u cijelom svijetu.

Biti u prirodi

Mangan je kemijski element, fotografija jednostavne tvari koja se može vidjeti u nastavku. U prirodi postoji mnogo izotopa ovog atoma, broj neutrona u kojima se jako razlikuje. Tako se maseni brojevi kreću od 44 do 69. Međutim, jedini stabilni izotop je element s vrijednošću od 55 Mn, svi ostali imaju ili zanemarivo kratko vrijeme poluraspada ili postoje u premalim količinama.

Budući da je mangan kemijski element čije je oksidacijsko stanje vrlo različito, on također tvori mnoge spojeve u prirodi. U svom čistom obliku, ovaj element se uopće ne pojavljuje. U mineralima i rudama stalni susjed mu je željezo. Ukupno možemo identificirati nekoliko najvažnijih stijene koji sadrži mangan.

  1. piroluzit. Formula spoja: MnO 2 * nH 2 O.
  2. Psilomelane, MnO2*mMnO*nH2O molekula.
  3. Manganit, formula MnO*OH.
  4. Braunit je rjeđi od ostalih. Formula Mn 2 O 3.
  5. Gausmanit, formula Mn*Mn 2 O 4.
  6. Rodonit Mn 2 (SiO 3) 2.
  7. Karbonatne rude mangana.
  8. Malina spar ili rodokrozit - MnCO 3.
  9. Purpurit - Mn 3 PO 4.

Osim toga, može se identificirati još nekoliko minerala, koji također uključuju predmetni element. To:

  • kalcit;
  • siderit;
  • minerali gline;
  • kalcedon;
  • opal;
  • pjeskovito-muljeviti spojevi.

Osim stijena i sedimentnih stijena, minerala, mangan je kemijski element koji ulazi u sastav sljedećih objekata:

  1. biljni organizmi. Najveći akumulatori ovog elementa su: vodeni kesten, patka, dijatomeje.
  2. Gljive hrđe.
  3. Neke vrste bakterija.
  4. Sljedeće životinje: crveni mravi, rakovi, mekušci.
  5. Ljudi - dnevna potreba je otprilike 3-5 mg.
  6. Vode oceana sadrže 0,3% ovog elementa.
  7. Ukupni sadržaj u zemljinoj kori iznosi 0,1% mase.

Općenito, to je 14. najčešći element od svih na našem planetu. Među teškim metalima, drugi je nakon željeza.

Fizička svojstva

S gledišta svojstava mangana, kao jednostavne tvari, postoji nekoliko glavnih fizičke karakteristike za njega.

  1. U obliku jednostavne tvari, to je prilično čvrst metal (na Mohsovoj ljestvici, indikator je 4). Boja - srebrnasto bijela, prekrivena zaštitnim oksidnim filmom na zraku, svjetluca u rezu.
  2. Talište je 1246 0 C.
  3. Vrenje - 2061 0 C.
  4. Provodna svojstva su dobra, paramagnetičan je.
  5. Gustoća metala je 7,44 g/cm 3 .
  6. Postoji u obliku četiri polimorfne modifikacije (α, β, γ, σ), koje se razlikuju u strukturi i obliku kristalne rešetke i gustoći pakiranja atoma. Tališta im se također razlikuju.

U metalurgiji se koriste tri glavna oblika mangana: β, γ, σ. Alfa je rjeđa, jer je previše krhka u svojim svojstvima.

Kemijska svojstva

U kemijskom smislu, mangan je kemijski element čiji ionski naboj uvelike varira od +2 do +7. To ostavlja traga na njegovu aktivnost. U slobodnom obliku na zraku, mangan vrlo slabo reagira s vodom i otapa se u razrijeđenim kiselinama. Međutim, potrebno je samo povećati temperaturu, jer se aktivnost metala naglo povećava.

Dakle, može komunicirati s:

  • dušik;
  • ugljik;
  • halogeni;
  • silicij;
  • fosfor;
  • sumpora i drugih nemetala.

Kada se zagrijava bez pristupa zraku, metal lako prelazi u stanje pare. Ovisno o stupnju oksidacije mangana, njegovi spojevi mogu biti i redukcijski agensi i oksidacijski agensi. Neki pokazuju amfoterna svojstva. Dakle, glavni su karakteristični za spojeve u kojima je +2. Amfoterno - +4, a kiselo i jako oksidirajuće u najvišoj vrijednosti +7.

Unatoč činjenici da je mangan prijelazni metal, malo je složenih spojeva za njega. Povezuje se s održivim elektronička konfiguracija atom, jer njegova 3d podrazina sadrži 5 elektrona.

Kako doći

Postoje tri glavna načina na koje se mangan (kemijski element) dobiva u industriji. Kako se naziv čita na latinskom, već smo označili - manganum. Ako ga prevedete na ruski, onda će biti "da, stvarno razjašnjavam, obezbojavam." Mangan svoje ime duguje manifestiranim svojstvima poznatim od davnina.

No, unatoč njegovoj slavi, tek 1919. godine ga je moguće dobiti u čistom obliku za upotrebu. To se radi sljedećim metodama.

  1. Elektrolitički, prinos proizvoda je 99,98%. Na taj se način u kemijskoj industriji dobiva mangan.
  2. Silikotermna ili redukcija silicijem. Na ovu metodu silicij i mangan (IV) oksid se spajaju, što rezultira stvaranjem čistog metala. Iskorištenje je oko 68%, jer je nuspojava kombinacija mangana i silicija u silicid. Ova metoda se koristi u metalurškoj industriji.
  3. Aluminotermna metoda - restauracija aluminijem. Također ne daje preveliki prinos proizvoda, mangan se formira kontaminiran nečistoćama.

Proizvodnja ovog metala važna je za mnoge procese koji se provode u metalurgiji. Čak i mali dodatak mangana može znatno utjecati na svojstva legura. Dokazano je da se u njemu otapaju mnogi metali ispunjavajući njegovu kristalnu rešetku.

Za rudarstvo i proizvodnju dati element Rusija je na prvom mjestu u svijetu. Ovaj proces se također provodi u zemljama kao što su:

  • Kina.
  • Kazahstan.
  • Gruzija.
  • Ukrajina.

Industrijska uporaba

Mangan je kemijski element, čija je upotreba važna ne samo u metalurgiji. ali i u drugim područjima. Osim metala u čistom obliku, veliki značaj imaju i različiti spojevi ovog atoma. Navedimo glavne.

  1. Postoji nekoliko vrsta legura koje zahvaljujući manganu imaju jedinstvena svojstva. Tako je, primjerice, toliko čvrsta i otporna na habanje da se koristi za taljenje dijelova za bagere, strojeve za obradu kamena, drobilice, kuglične mlinove, oklopne dijelove.
  2. Mangan dioksid je obvezni oksidacijski element galvanizacije, koristi se u stvaranju depolarizatora.
  3. Mnogi spojevi mangana potrebni su za organske sinteze raznih tvari.
  4. Kalijev permanganat (ili kalijev permanganat) koristi se u medicini kao jako dezinfekcijsko sredstvo.
  5. Ovaj element je dio bronce, mesinga, formira vlastitu leguru s bakrom, koja se koristi za proizvodnju zrakoplovnih turbina, lopatica i drugih dijelova.

Biološka uloga

Dnevna potreba za manganom za osobu je 3-5 mg. Nedostatak ovog elementa dovodi do depresije živčani sustav, poremećaj sna i tjeskoba, vrtoglavica. Njegova uloga još nije u potpunosti proučena, ali je jasno da, prije svega, utječe na:

  • rast;
  • aktivnost spolnih žlijezda;
  • rad hormona;
  • stvaranje krvi.

Ovaj element prisutan je u svim biljkama, životinjama, ljudima, što dokazuje njegovu važnu biološku ulogu.

Mangan je kemijski element čije zanimljive činjenice mogu impresionirati svaku osobu, ali i učiniti da shvatite koliko je važan. Ovdje su najosnovniji od njih, koji su pronašli svoj trag u povijesti ovog metala.

  1. U teškim vremenima građanski rat u SSSR-u je jedan od prvih izvoznih proizvoda bio proizvod koji je sadržavao rudu veliki broj mangan.
  2. Ako se mangan dioksid legira sa salitrom, a zatim se proizvod otopi u vodi, tada će započeti nevjerojatne transformacije. Prvo će otopina postati zelena, zatim će se boja promijeniti u plavu, a zatim ljubičastu. Na kraju će postati grimizno i ​​postupno će ispadati smeđi talog. Ako se smjesa promućka, tada će se ponovo vratiti zelena boja i sve će se ponoviti. Zbog toga je kalijev permanganat dobio ime, što se prevodi kao "mineralni kameleon".
  3. Ako se gnojiva koja sadrže mangan primjenjuju na tlo, tada će se povećati produktivnost biljaka i povećati stopa fotosinteze. Ozime pšenice će bolje formirati zrna.
  4. Najveći blok manganskog minerala rodonita bio je težak 47 tona i pronađen je na Uralu.
  5. Postoji ternarna legura koja se zove manganin. Sastoji se od elemenata poput bakra, mangana i nikla. Njegova posebnost leži u činjenici da ima veliki električni otpor, koji ne ovisi o temperaturi, već je pod utjecajem tlaka.

Naravno, ovo nije sve što se može reći o ovom metalu. Mangan je kemijski element, zanimljive činjenice o kojima su prilično raznolike. Pogotovo ako govorimo o svojstvima koja on daje raznim legurama.

Kemija metala

Predavanje 2

Metali VIIB-podskupine

Opće karakteristike metala VIIB-podskupine.

Kemija mangana

Prirodni spojevi Mn

Tjelesni i Kemijska svojstva metal.

Mn spojevi. Redoks svojstva spoja

Kratak opis Tc i Re.

Izvršitelj:

Događaj br.

Metali VIIB-podskupine

opće karakteristike

VIIB podskupinu čine d-elementi: Mn, Tc, Re, Bh.

Valentni elektroni opisuju se općom formulom:

(n–1)d 5 ns2

Jednostavne tvari - metali, srebrno siva,

mangan

teška, s visokim talištem, koja

povećavaju se tijekom prijelaza iz Mn u Re, tako da

taljivost Re je druga iza W.

Najveći praktična vrijednost ima Mn.

tehnecij

Elementi Tc, Bh - radioaktivni elementi, umjetni

izravno dobiven kao rezultat nuklearne fuzije; Ponovno-

rijedak predmet.

Elementi Tc i Re sličniji su jedan drugome nego

s manganom. Tc i Re imaju stabilnije više

oksidacijski panj, pa su ti elementi česti

spojevi u oksidacijskom stanju 7 su čudni.

Mn karakteriziraju oksidacijski stupnjevi: 2, 3, 4,

Stabilniji -

2 i 4. Ova oksidacijska stanja

pojavljuju se u prirodnim spojevima. Najviše

čudni minerali Mn: piroluzit MnO2 i rodokrozit MnCO3.

Mn(+7) i (+6) spojevi su jaki oksidansi.

Najveća sličnost Mn, Tc, Re je jako oksidirana

Ono se izražava u kiseloj prirodi viših oksida i hidroksida.

Izvršitelj:

Događaj br.

Viši hidroksidi svih elemenata VIIB podskupine su jaki

kiseline s općom formulom HEO4.

U najvišem stupnju oksidacije elementi Mn, Tc, Re pokazuju sličnosti s elementom glavne podskupine klorom. Kiseline: HMnO4, HTcO4, HReO4 i

HClO4 su jaki. Elemente VIIB-podskupine karakterizira primjetan

sličnost sa svojim susjedima u nizu, posebice Mn pokazuje sličnost s Fe. U prirodi spojevi Mn uvijek postoje zajedno sa spojevima Fe.

Margan

Karakteristična oksidacijska stanja

Valentni elektroni Mn - 3d5 4s2 .

Najčešći stupnjevi

3d5 4s2

mangan

oksidacije na Mn su 2, 3, 4, 6, 7;

stabilniji - 2 i 4. U vodenim otopinama

oksidacijsko stanje +2 je stabilno u kiselom, a +4 - u

neutralna, blago alkalna i blago kisela sredina.

Mn(+7) i (+6) spojevi pokazuju snažna oksidacijska svojstva.

Kiselinsko-bazni karakter oksida i hidroksida Mn je prirodan

varira ovisno o stupnju oksidacije: u oksidacijskom stanju +2 oksid i hidroksid su bazični, a u najvišem oksidacijskom stupnju kiseli,

štoviše, HMnO4 je jaka kiselina.

U vodenim otopinama Mn(+2) postoji u obliku akvakata

2+ , što radi jednostavnosti označava Mn2+ . Mangan u visokim oksidacijskim stanjima nalazi se u otopini u obliku tetraoksoaniona: MnO4 2– i

MnO4 -.

Izvršitelj:

Događaj br.

Prirodni spojevi i proizvodnja metala

Od teških metala u zemljinoj kori najzastupljeniji je element Mn.

Ulov slijedi željezo, ali je primjetno inferioran od njega: sadržaj Fe je oko 5%, a Mn samo oko 0,1%. U manganu, oksid-

nye i karbonatne i rude. Najveće značenje imaju minerali: pirolu-

zit MnO2 i rodokrozit MnCO3 .

dobiti Mn

Osim ovih minerala, za dobivanje Mn koristi se hausmanit Mn3 O4

i hidratirani psilomelan oksid MnO2. xH2 O. U rudama mangana sve

Mangan se uglavnom koristi u proizvodnji posebnih vrsta čelika visoke čvrstoće i otpornosti na udarce. Stoga, os-

dobiva se nova količina Mn ne u čistom obliku, već u obliku feromangana

tsa - legura mangana i željeza koja sadrži od 70 do 88% Mn.

Ukupni obujam godišnje svjetske proizvodnje mangana, uključujući u obliku feromangana, ~ (10 12) milijuna tona/god.

Za dobivanje feromangana reducira se ruda manganovog oksida

ugljen.

MnO2 + 2C = Mn + 2CO

Izvršitelj:

Događaj br.

Zajedno s Mn oksidima, Fe oksidi sadržani u ru-

de. Za dobivanje mangana s minimalnim sadržajem Fe i C, spojeva

Fe se prethodno odvoji i dobije se miješani oksid Mn3O4

(MnO . Mn2 O3 ). Zatim se reducira aluminijem (piroluzit reagira s

Al je previše nasilan).

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

Čisti mangan dobiva se hidrometalurškom metodom. Nakon prethodne pripreme soli MnSO4, kroz otopinu Mn sulfata,

pokrenuti električnu struju, mangan se reducira na katodi:

Mn2+ + 2e– = Mn0 .

jednostavna tvar

Mangan je svijetlo sivi metal. Gustoća - 7,4 g / cm3. Talište - 1245O C.

To je prilično aktivan metal, E(Mn

/ Mn) \u003d - 1,18 V.

Lako se oksidira do kationa Mn2+ u razrijeđenom stanju

nih kiselina.

Mn + 2H+ = Mn2+ + H2

Mangan se pasivizira u koncentriranom

dušične i sumporne kiseline, ali pri zagrijavanju

Riža. Mangan - se-

počinje polagano komunicirati s njima, ali

raženi metal, sl

čak i pod utjecajem tako jakih oksidansa

za željezo

Mn prelazi u kation

Mn2+ . Kada se zagrije, mangan u prahu stupa u interakciju s vodom

oslobađanje H2.

Zbog oksidacije na zraku, mangan se prekriva smeđim mrljama,

U atmosferi kisika mangan stvara oksid

Mn2 O3, a pri višoj temperaturi miješani oksid MnO. Mn2O3

(Mn3O4).

Izvršitelj:

Događaj br.

Kada se zagrijava, mangan reagira s halogenima i sumporom. Afinitet Mn

na sumpor više od željeza, pa kada se čeliku dodaje feromangan,

u njemu otopljeni sumpor veže se na MnS. Sulfid MnS se ne otapa u metalu i prelazi u trosku. Čvrstoća čelika nakon uklanjanja sumpora, koji uzrokuje krtost, povećava se.

Na vrlo visoke temperature(>1200 0 C) mangan u interakciji s dušikom i ugljikom stvara nestehiometrijske nitride i karbide.

Spojevi mangana

Spojevi mangana (+7)

Svi Mn(+7) spojevi pokazuju jaka oksidacijska svojstva.

Kalijev permanganat KMnO 4 - najčešći spoj

Mn(+7). U svom čistom obliku, ova kristalna tvar je tamna

ljubičasta. Kada se kristalni permanganat zagrijava, on se raspada

2KMnO4 = K2 MnO4 + MnO2 + O2

Ova se reakcija može dobiti u laboratoriju

Anion MnO4 - boji otopine trajnih

ganata u malinastoljubičastoj boji. Na

površine u kontaktu s otopinom

Riža. Otopina KMnO4 je ružičasta

KMnO4, zbog sposobnosti permanganata da oksidira

ljubičasta

sipati vodu, tanko žuto-smeđe

MnO2 oksidni filmovi.

4KMnO4 + 2H2O = 4MnO2 + 3O2 + 4KOH

Kako bi se usporila ova reakcija, koju svjetlost ubrzava, pohranjuju se otopine KMnO4

yat u tamnim bocama.

Prilikom dodavanja nekoliko kapi koncentriranog

sumporne kiseline nastaje permanganski anhidrid.

Izvršitelj:

Događaj br.

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

Oksid Mn 2 O 7 je teška uljasta tekućina tamno zelene boje. Ovo je jedini metalni oksid koji, pod normalnim uvjetima, jest

ditsya u tekućem stanju (talište 5,9 0 C). Oksid ima mol-

kularne strukture, vrlo nestabilan, na 55 0 C se raspada uz eksploziju. 2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2

Oksid Mn2O7 je vrlo jak i energičan oksidans. Mnogi ili-

organske tvari se pod njegovim utjecajem oksidiraju u CO2 i H2 O. Oksid

Mn2 O7 se ponekad naziva kemijskim šibicama. Ako se stakleni štapić namoči u Mn2O7 i prinese špiritusnoj lampi, zasvijetlit će.

Kada se Mn2O7 otopi u vodi, nastaje permanganska kiselina.

HMnO 4 kiselina je jaka kiselina, postoji samo u vodi

nom otopinom, nije izoliran u slobodnom stanju. Kiselina HMnO4 razlaže se -

Xia s oslobađanjem O2 i MnO2.

Kada se čvrsta lužina doda otopini KMnO4, nastaje

zeleni manganat.

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

Kada se KMnO4 zagrijava s koncentriranom solnom kiselinom, nastaje

Prisutan je plin Cl2.

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

U tim se reakcijama očituju jaka oksidacijska svojstva permanganata.

Produkti interakcije KMnO4 s redukcijskim sredstvima ovise o kiselosti otopine u kojem se odvija reakcija.

U kiselim otopinama nastaje bezbojni kation Mn2+.

MnO4 – + 8H+ +5e–  Mn2+ + 4H2 O; (E0 = +1,53 V).

Iz neutralnih otopina taloži se smeđi talog MnO2.

MnO4 – +2H2 O +3e–  MnO2 + 4OH– .

U alkalnim otopinama nastaje zeleni anion MnO4 2–.

Izvršitelj:

Događaj br.

Kalijev permanganat se komercijalno dobiva ili iz mangana

(oksidirajući ga na anodi u alkalnoj otopini), ili iz piroluzita (MnO2 pre-

oksidira u K2 MnO4, koji se zatim oksidira u KMnO4 na anodi).

Spojevi mangana (+6)

Manganati su soli s anionom MnO4 2–, svijetlo zelene boje.

Anion MnO4 2─ stabilan je samo u jako alkalnom mediju. Pod djelovanjem vode, a posebno kiseline, manganati nesrazmjerno stvaraju spojeve

Mn u oksidacijskim stanjima 4 i 7.

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

Iz tog razloga kiselina H2 MnO4 ne postoji.

Manganati se mogu dobiti spajanjem MnO2 s alkalijama ili karbonatnim

mi u prisutnosti oksidirajućeg sredstva.

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

Manganati su jaki oksidansi , ali ako su pogođeni

s još jačim oksidansom prelaze u permanganate.

Disproporcionalnost

Spojevi mangana (+4)

je najstabilniji Mn spoj. Ovaj oksid se nalazi u prirodi (mineral piroluzit).

MnO2 oksid je crno-smeđa tvar s vrlo jakim kristalima

cal rešetka (ista kao i kod rutilnog TiO2). Iz tog razloga, unatoč činjenici da MnO 2 je amfoteran, ne reagira s otopinama alkalija i razrijeđenim kiselinama (baš kao TiO2). Otapa se u koncentriranim kiselinama.

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

Reakcija se koristi u laboratoriju za proizvodnju Cl2.

Kada se MnO2 otopi u koncentriranoj sumpornoj i dušičnoj kiselini, nastaju Mn2+ i O2.

Stoga, u vrlo kiseloj sredini, MnO2 ima tendenciju da uđe

Mn2+ kation.

MnO2 reagira s alkalijama samo u talinama uz stvaranje smjese

nih oksida. U prisutnosti oksidirajućeg sredstva u alkalnim talinama nastaju manganati.

MnO2 oksid se koristi u industriji kao jeftino oksidacijsko sredstvo. Posebno, redoks interakcija

2 se razgrađuje uz oslobađanje O2 i nastaje

oksidacija Mn2 O3 i Mn3 O4 oksida (MnO. Mn2 O3 ).

Hidroksid Mn (+4) nije izoliran, tijekom redukcije permanganata i man-

ganat u neutralnom ili blago alkalnom mediju, kao i tijekom oksidacije

Mn (OH) 2 i MnOOH iz otopina tamnosmeđi talog hidratiziranog

od MnO2.

Mn(+3) oksid i hidroksid imaju osnovni karakter. Ove su čvrste

smeđe, netopljive u vodi i nestabilne tvari.

U interakciji s razrijeđenim kiselinama dolazi do nesrazmjera

tvore spojeve Mn u oksidacijskim stanjima 4 i 2. 2MnOOH + H2 SO4 = MnSO4 + MnO2 + 2H2 O

Reagiraju s koncentriranim kiselinama na isti način kao

MnO2, tj. u kiseloj sredini prelaze u kation Mn2+. U alkalnoj sredini lako se oksidiraju na zraku u MnO2.

Spojevi mangana (+2)

U vodenim otopinama spojevi Mn(+2) stabilni su u kiseloj sredini.

Oksid i hidroksid Mn (+2) su bazični, lako topljivi

ionizirati u kiselinama da nastane hidratizirani kation Mn2+.

MnO oksid - sivo-zeleni vatrostalni kristalni spoj

(talište - 18420 C). Može se dobiti razgradnjom kar-

bonat u nedostatku kisika.

MnCO3 = MnO + CO2.

MnO se ne otapa u vodi.

Izvršitelj:

Izvršitelj:

Događaj br.

Dugo se vremena jedan od spojeva ovog elementa, odnosno njegov dioksid (poznat kao piroluzit) smatrao varijantom mineralne magnetske željezne rude. Tek 1774. godine jedan od švedskih kemičara otkrio je da u piroluzitu postoji neistražen metal. Kao rezultat zagrijavanja ovog minerala s ugljenom, bilo je moguće dobiti isti nepoznati metal. U početku se zvao mangan, kasnije se pojavio moderni naziv - mangan. Kemijski element ima mnogo zanimljivih svojstava, o kojima će se kasnije raspravljati.

Nalazi se u sekundarnoj podskupini sedme skupine periodni sustav elemenata(važno: svi elementi sekundarnih podskupina su metali). Elektronska formula 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (tipična formula d-elementa). Mangan kao slobodna tvar ima srebrnastobijelu boju. Zbog svoje kemijske aktivnosti u prirodi se javlja samo u obliku spojeva kao što su oksidi, fosfati i karbonati. Tvar je vatrostalna, talište je 1244 stupnja Celzijusa.

Zanimljiv! U prirodi se nalazi samo jedan izotop kemijskog elementa koji ima atomsku masu 55. Ostali izotopi dobiveni su umjetnim putem, a najstabilniji radioaktivni izotop atomske mase 53 (vrijeme poluraspada približno je kao kod urana ).

Oksidacijsko stanje mangana

Ima šest različitih oksidacijskih stanja. U nultom oksidacijskom stanju, element je u stanju tvoriti kompleksne spojeve s organskim ligandima (na primjer, P(C5H5)3), kao i anorganskim ligandima:

  • ugljikov monoksid (dimangan dekakarbonil),
  • dušik,
  • fosfor trifluorid,
  • dušikov oksid.

Oksidacijsko stanje +2 tipično je za soli mangana. Važno: ovi spojevi imaju čisto reducirajuća svojstva. Najstabilniji spojevi sa stupnjem oksidacije +3 su oksid Mn2O3, kao i hidrat ovog oksida Mn(OH)3. Na +4 najstabilniji su MnO2 i amfoterni oksid-hidroksid MnO(OH)2.

Oksidacijsko stanje mangana +6 tipično je za permanganovu kiselinu i njezine soli koje postoje samo u vodenoj otopini. Oksidacijsko stanje +7 tipično je za permangansku kiselinu, njezin anhidrid, koji postoji samo u vodenoj otopini, kao i soli - permanganate (analogija s perkloratima) - jaka oksidacijska sredstva. Zanimljivo je da su pri redukciji kalijevog permanganata (u svakodnevnom životu to se zove kalijev permanganat) moguće tri različite reakcije:

  • U prisutnosti sumporne kiseline anion MnO4- reducira se u Mn2+.
  • Ako je medij neutralan, ion MnO4- se reducira u MnO(OH)2 ili MnO2.
  • U prisutnosti lužine, MnO4- anion se reducira u manganatni ion MnO42-.

Mangan kao kemijski element

Kemijska svojstva

U normalnim uvjetima je neaktivan. Razlog je oksidni film koji se pojavljuje kada je izložen atmosferskom kisiku. Ako se metalni prah lagano zagrije, on izgara, pretvarajući se u MnO2.

Kada se zagrije, stupa u interakciju s vodom, istiskujući vodik. Kao rezultat reakcije dobiva se praktički netopljivi hidrat dušikovog oksida Mn(OH)2. Ova tvar sprječava daljnju interakciju s vodom.

Zanimljiv! Vodik je topiv u manganu, a s porastom temperature topljivost raste (dobiva se otopina plina u metalu).

Uz vrlo jako zagrijavanje (temperatura iznad 1200 stupnjeva Celzijusa) stupa u interakciju s dušikom, te se dobivaju nitridi. Ovi spojevi mogu imati drugačiji sastav, što je tipično za takozvane bertolide. U interakciji je s borom, fosforom, silicijem, au rastaljenom obliku - s ugljikom. Posljednja reakcija odvija se tijekom redukcije mangana koksom.

U interakciji s razrijeđenom sumpornom i klorovodičnom kiselinom nastaje sol i oslobađa se vodik. Ali interakcija s jakom sumpornom kiselinom je drugačija: produkti reakcije su sol, voda i sumporov dioksid (prvo sumporna kiselina vraća se na sumpor; ali se zbog nestabilnosti sumporna kiselina raspada na sumporni dioksid i vodu).

Kada reagira s razrijeđenom dušičnom kiselinom, dobivaju se nitrat, voda i dušikov oksid.

Tvori šest oksida:

  • dušikov ili MnO,
  • oksid ili Mn2O3,
  • dušikov oksid Mn3O4,
  • dioksid ili MnO2,
  • anhidrid mangana MnO3,
  • anhidrid mangana Mn2O7.

Zanimljiv! Dušikov oksid pod utjecajem atmosferskog kisika postupno prelazi u oksid. Anhidrid permanganata nije izoliran u slobodnom obliku.

Dušikov oksid je spoj s takozvanim frakcijskim oksidacijskim stanjem. Otapanjem u kiselinama nastaju dvovalentne soli mangana (soli s kationom Mn3+ su nestabilne i reduciraju se u spojeve s kationom Mn2+).

Dioksid, oksid, dušikov oksid su najstabilniji oksidi. Manganov anhidrid je nestabilan. Postoje analogije s drugim kemijskim elementima:

  • Mn2O3 i Mn3O4 su bazični oksidi, a po svojstvima su slični analognim spojevima željeza;
  • MnO2 je amfoterni oksid, po svojstvima sličan oksidima aluminija i trovalentnog kroma;
  • Mn2O7 - kiseli oksid, svojstva su vrlo slična najvišem klor oksidu.

Lako je uočiti analogiju s kloratima i perkloratima. Manganati se, kao i klorati, dobivaju neizravno. Ali permanganati se mogu dobiti i izravno, odnosno reakcijom anhidrida i metalnog oksida / hidroksida u prisutnosti vode i neizravno.

U analitičkoj kemiji kation Mn2+ spada u petu analitičku skupinu. Postoji nekoliko reakcija za otkrivanje ovog kationa:

  • U interakciji s amonijevim sulfidom taloži se talog MnS, njegova boja je boje mesa; kada se dodaju mineralne kiseline, talog se otapa.
  • Prilikom reakcije s alkalijama dobiva se bijeli talog Mn (OH) 2; no u interakciji s atmosferskim kisikom dolazi do promjene boje taloga iz bijele u smeđu – dobiva se Mn(OH)3.
  • Dodamo li solima s kationom Mn2+ vodikov peroksid i otopinu lužine, taloži se tamnosmeđi talog MnO(OH)2.
  • Kada se solima s kationom Mn2+ doda oksidans (olovo dioksid, natrijev bizmutat) i jaka otopina dušične kiseline, otopina oboji grimizno, što znači da je Mn2+ oksidirao u HMnO4.

Kemijska svojstva

Valencije mangana

Element je u sedmoj skupini. Tipični mangan - II, III, IV, VI, VII.

Nulta valencija je tipična za slobodnu tvar. Dvovalentni spojevi su soli s kationom Mn2+, trovalentni spojevi su oksid i hidroksid, četverovalentni spojevi su dioksid, a također i oksid-hidroksid. Šesterovalentni i sedverovalentni spojevi su soli s anionima MnO42- i MnO4-.

Kako dobiti i od čega se dobiva mangan? Od manganskih i željezno-manganskih ruda, kao i od otopina soli. Tri različiti putevi dobivanje mangana:

  • obnavljanje koksa,
  • aluminotermija,
  • elektroliza.

U prvom slučaju kao redukcijsko sredstvo koristi se koks, kao i ugljikov monoksid. Metal se dobiva iz rude u kojoj ima primjesa željeznih oksida. Rezultat je i feromangan (legura sa željezom) i karbid (što je karbid? to je spoj metala s ugljikom).

Za dobivanje čišće tvari koristi se jedna od metoda metalotermije - aluminotermija. Prvo se piroluzit kalcinira i dobije se Mn2O3. Dobiveni oksid se zatim pomiješa s aluminijskim prahom. Tijekom reakcije oslobađa se puno topline, kao rezultat toga, dobiveni metal se topi, a aluminijev oksid ga pokriva "kapom" troske.

Mangan je metal srednje aktivnosti i nalazi se u Beketovom nizu lijevo od vodika i desno od aluminija. To znači da se kod elektrolize vodenih otopina soli s kationom Mn2+ kation metala reducira na katodi (prilikom elektrolize jako razrijeđene otopine reducira se i voda na katodi). Tijekom elektrolize vodene otopine MnCl2 odvijaju se sljedeće reakcije:

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

Katoda (negativno nabijena elektroda): Mn2+ + 2e Mn0

Anoda (pozitivno nabijena elektroda): 2Cl- - 2e 2Cl0 Cl2

Jednadžba konačne reakcije:

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

Elektrolizom se dobiva najčišći metalni mangan.

Korisni video: mangan i njegovi spojevi

Primjena

Upotreba mangana je prilično široka. Koriste se i sam metal i njegovi različiti spojevi. Koristi se u slobodnom obliku u metalurgiji u razne svrhe:

  • kao “deoksidizator” tijekom taljenja čelika (veže se kisik i nastaje Mn2O3);
  • kao legirajući element: dobiva se jak čelik s visokom otpornošću na habanje i otpornošću na udarce;
  • za taljenje tzv. oklopnog čelika;
  • kao sastavni dio bronce i mjedi;
  • za stvaranje manganina, legure s bakrom i niklom. Od ove legure izrađuju se razni električni uređaji, na primjer, reostati

Za izradu Zn-Mn galvanskih članaka koristi se MnO2. U elektrotehnici se koriste MnTe i MnAs.

Primjena mangana

Kalijev permanganat, često zvan kalijev permanganat, naširoko se koristi kako u svakodnevnom životu (za ljekovite kupke), tako iu industriji i laboratorijima. Malinasta boja permanganata blijedi kada se kroz otopinu propuštaju nezasićeni ugljikovodici s dvostrukim i trostrukim vezama. Pri jakom zagrijavanju permanganati se raspadaju. Pritom nastaju manganati, MnO2 i kisik. Ovo je jedan od načina dobivanja kemijski čistog kisika u laboratoriju.

Soli permanganske kiseline mogu se dobiti samo neizravno. Da bi se to postiglo, MnO2 se miješa s čvrstom alkalijom i zagrijava u prisutnosti kisika. Drugi način dobivanja čvrstih manganata je kalcinacija permanganata.

Otopine manganata imaju lijepu tamnozelenu boju. Međutim, te su otopine nestabilne i podliježu reakciji disproporcioniranja: tamnozelena boja se mijenja u malinastu, a također se taloži smeđi talog. Kao rezultat reakcije dobivaju se permanganat i MnO2.

Mangan dioksid se u laboratoriju koristi kao katalizator za razgradnju kalijevog klorata (bertolijeve soli), kao i za dobivanje čistog klora. Zanimljivo je da se kao rezultat interakcije MnO2 s klorovodikom dobiva međuprodukt - izuzetno nestabilan spoj MnCl4, koji se raspada na MnCl2 i klor. Neutralne ili zakiseljene otopine soli s kationom Mn2+ imaju blijedoružičastu boju (Mn2+ tvori kompleks sa 6 molekula vode).

Korisni video: mangan je element života

Zaključak

Takova kratak opis mangan i njegova kemijska svojstva. To je srebrnobijeli metal srednje aktivnosti, s vodom stupa u interakciju samo pri zagrijavanju, a ovisno o stupnju oksidacije pokazuje i metalna i nemetalna svojstva. Njegovi se spojevi koriste u industriji, kod kuće iu laboratorijima za proizvodnju čistog kisika i klora.

Slični postovi