A mangán minimális oxidációs állapota. Mi a mangán: egy kémiai elemet vizsgálunk

A mangán keményfém szürke színű. Atomjai külső héj elektron konfigurációjúak

A fém-mangán kölcsönhatásba lép vízzel és savakkal reagál, és mangán(II)-ionokat képez:

A mangán különféle vegyületekben kimutatja az oxidációs állapotokat, minél magasabb a mangán oxidációs állapota, annál nagyobb a megfelelő vegyületeinek kovalens jellege. A mangán oxidációs állapotának növekedésével oxidjainak savassága is növekszik.

mangán (II)

A mangánnak ez a formája a legstabilabb. Külső elektronikus konfigurációja van, egy elektronnal mind az öt -pályán.

Vizes oldatban a mangán (II) ionok hidratálódnak, halvány rózsaszín hexaakvamangán (II) komplex iont képeznek, amely savas környezetben stabil, lúgos környezetben viszont fehér mangán-hidroxid csapadékot képez. Mangán (II) az oxid bázikus oxidok tulajdonságaival rendelkezik.

mangán (III)

A mangán (III) csak összetett vegyületekben létezik. A mangán ezen formája instabil. Savas környezetben a mangán (III) aránytalanul mangánra (II) és mangánra (IV) válik szét.

Mangán (IV)

A mangán(IV) legfontosabb vegyülete az oxid. Ez a fekete vegyület vízben oldhatatlan. Ionos szerkezetű. A stabilitás a magas rácsentalpiának köszönhető.

A mangán (IV)-oxid gyengén amfoter tulajdonságokkal rendelkezik. Erős oxidálószer, például kiszorítja a klórt a tömény sósavból:

Ez a reakció felhasználható klór előállítására a laboratóriumban (lásd a 16.1 pontot).

mangán (VI)

A mangánnak ez az oxidációs állapota instabil. A kálium-manganát (VI) úgy állítható elő, hogy a mangán (IV)-oxidot valamilyen erős oxidálószerrel, például kálium-kloráttal vagy kálium-nitráttal olvasztják össze:

A manganát (VI) kálium zöld színű. Csak lúgos oldatban stabil. Savas oldatban mangánra (IV) és mangánra (VII) aránytalanul bomlik:

Mangán (VII)

A mangánnak ilyen oxidációs állapota van egy erősen savas oxidban. A mangán (VII) legfontosabb vegyülete azonban a kálium-manganát (VII) (kálium-permanganát). Ez a szilárd anyag nagyon jól oldódik vízben, és sötétlila oldatot képez. A manganát tetraéderes szerkezetű. Enyhén savas környezetben fokozatosan lebomlik, és mangán (IV) oxidot képez:

Lúgos környezetben a kálium-manganát (VII) redukálódik, és először zöld kálium-manganát (VI), majd mangán (IV) oxid képződik.

A kálium-manganát (VII) erős oxidálószer. Kellően savas környezetben redukálódik, mangán(II)-ionok képződnek. Ennek a rendszernek a standard redoxpotenciálja , amely meghaladja a rendszer standard potenciálját, ezért a manganát a kloridiont klórgázzá oxidálja:

A kloridion-manganát oxidációja az egyenlet szerint megy végbe

A kálium-manganátot (VII) széles körben használják oxidálószerként a laboratóriumi gyakorlatban, pl.

oxigén és klór előállítása (lásd 15. és 16. fejezet);

a kén-dioxid és a kénhidrogén analitikai vizsgálatának elvégzéséhez (lásd a 15. fejezetet); preparatív szerves kémiában (lásd 19. fejezet);

volumetrikus reagensként a redox-titrimetriában.

A kálium-manganát (VII) titrimetriás alkalmazására példa a vas (II) és az etándioátok (oxalátok) mennyiségi meghatározása vele:

Mivel azonban a kálium-manganátot (VII) nehéz nagy tisztaságban előállítani, nem használható elsődleges titrimetriás standardként.

A mangán +7 legmagasabb oxidációs állapota a savas Mn2O7 oxidnak, a HMnO4 mangánsavnak és sóinak felel meg. permanganátok.

A mangán (VII) vegyületek erős oxidálószerek. A Mn2O7 zöldesbarna olajos folyadék, amellyel érintkezve az alkoholok és az éterek meggyulladnak. A Mn(VII)-oxid a HMnO4 permangánsavnak felel meg. Csak megoldásokban létezik, de az egyik legerősebbnek számít (α - 100%). A HMnO4 maximális lehetséges koncentrációja az oldatban 20%. HMnO4 sók - permanganátok - a legerősebb oxidálószerek; vizes oldatokban, akárcsak maga a sav, bíbor színűek.

Redox reakciókban A permanganátok erős oxidálószerek. A környezet reakciójától függően vagy kétértékű mangán (savas környezetben), mangán (IV) oxid (semleges) vagy mangán (VI) vegyületek - manganátok - (lúgos környezetben) sóivá redukálódnak. . Nyilvánvaló, hogy savas környezetben az Mn+7 oxidációs képessége a legkifejezettebb.

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

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

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

A permanganátok savas és lúgos közegben egyaránt oxidálódnak szerves anyag:

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

alkohol aldehid

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

Melegítéskor a kálium-permanganát lebomlik (ezt a reakciót használják oxigén előállítására a laboratóriumban):

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

Ily módon, a mangán esetében a karakterek ugyanazok a függőségek: a legalacsonyabb oxidációs állapotból a legmagasabbra való átmenetben, savas tulajdonságok oxigénvegyületek, és az OB reakciókban a redukáló tulajdonságokat oxidáló tulajdonságok váltják fel.

A szervezet számára a permanganátok erős oxidáló tulajdonságaik miatt mérgezőek.

Permanganát-mérgezés esetén ecetsavas közegben hidrogén-peroxidot használnak ellenszerként:

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

A KMnO4 oldat kauterizáló és baktériumölő szer a bőr és a nyálkahártyák felületének kezelésére. A KMnO4 savas környezetben erős oxidáló tulajdonságai alapozzák meg a permanganatometriai analitikai módszert, amelyet a klinikai elemzésben használnak a vizeletben lévő víz, húgysav oxidálhatóságának meghatározására.

Az emberi szervezet körülbelül 12 mg Mn-t tartalmaz különféle vegyületekben, és 43%-a koncentrálódik benne csontszövet. Befolyásolja a vérképzést, a csontszövet képződését, a növekedést, a szaporodást és néhány más testfunkciót.

mangán(II)-hidroxid gyengén bázikus tulajdonságokkal rendelkezik, a légköri oxigén és más oxidálószerek hatására permangánsavvá vagy sóivá oxidálódik manganit:

Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + H2O permangánsav

(barna csapadék) Lúgos környezetben a Mn2+ MnO42-vé, savas környezetben MnO4--vé oxidálódik:

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

A mangán H2MnO4 és a mangán HMnO4 savak sói képződnek.

Ha a kísérletben az Mn2+ redukáló tulajdonságokat mutat, akkor az Mn2+ redukáló tulajdonságai gyengén fejeződnek ki. A biológiai folyamatokban nem változtatja meg az oxidáció mértékét. A stabil Mn2+ biokomplexek stabilizálják ezt az oxidációs állapotot. A stabilizáló hatás a hidratáló héj hosszú retenciós idejében jelentkezik. Mangán(IV)-oxid A MnO2 egy stabil természetes mangánvegyület, amely négy változatban fordul elő. Minden módosítás amfoter jellegű, és redox kettős. Példák a redox kettősségre MnO2: МnО2 + 2КI + 3СО2 + Н2О → I2 + МnСО3 + 2КНСО3

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

Mn(VI) vegyületek- instabil. Oldatokban Mn (II), Mn (IV) és Mn (VII) vegyületté alakulhatnak: mangán (VI) oxid Az MnO3 sötétvörös massza, amely köhögést okoz. A MnO3 hidratált formája egy gyenge permangánsav H2MnO4, amely csak vizes oldatban létezik. Sói (manganátok) hidrolízissel és melegítéssel könnyen elpusztulnak. 50°C-on a MnO3 lebomlik:

2MnO3 → 2MnO2 + O2 és vízben oldva hidrolizál: 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4

A Mn(VII) származékai a mangán(VII)-oxid Mn2O7 és hidratált formája, a sav HMnO4, amely csak oldatban ismert. A Mn2O7 10°C-ig stabil, robbanással bomlik: Mn2O7 → 2MnO2 + O3

Amikor feloldódik benne hideg víz sav Mn2O7 + H2O → 2HMnO4 keletkezik

Permangánsav sói HMnO4- permanganátok. Az ionok okozzák az oldatok lila színét. EMnO4 nH2O típusú kristályos hidrátokat képeznek, ahol n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr.

Permanganát A KMnO4 vízben jól oldódik . Permanganátok - erős oxidálószerek. Ezt a tulajdonságot használják az orvosi gyakorlatban fertőtlenítésre, a gyógyszerkönyvi elemzésben a H2O2 azonosítására KMnO4-vel savas környezetben történő kölcsönhatás révén.

A test számára a permanganátok mérgek., semlegesítésük a következőképpen történhet:

Akut permanganátmérgezés kezelésére 3%-os, ecetsavval megsavanyított vizes H2O2-oldatot használunk. A kálium-permanganát oxidálja a szöveti sejtek és a mikrobák szerves anyagait. Ebben az esetben a KMnO4 MnO2-vé redukálódik. A mangán (IV)-oxid kölcsönhatásba léphet a fehérjékkel is, barna komplexet képezve.

A KMnO4 kálium-permanganát hatására a fehérjék oxidálódnak és koagulálódnak. Ennek alapján alkalmazása antimikrobiális és cauterizáló tulajdonságokkal rendelkező külső gyógyszerként. Sőt, hatása csak a bőr felszínén és a nyálkahártyákon nyilvánul meg. KMnO4 vizes oldatának oxidációs tulajdonságai használat mérgező szerves anyagok semlegesítésére. Az oxidáció következtében kevésbé mérgező termékek keletkeznek. Például a morfin gyógyszer biológiailag inaktív oximorfinná alakul. Kálium-permanganát alkalmaz titrimetriás analízisben különféle redukálószerek tartalmának meghatározására (permanganatometria).

A permanganát magas oxidációs képessége használat ökológiában a szennyvíz szennyezettségének felmérésére (permanganát módszer). A víz szerves szennyeződéseinek tartalmát az oxidált (elszíneződött) permanganát mennyisége határozza meg.

A permanganát módszert (permanganatometria) alkalmazzák klinikai laboratóriumokban is a vér húgysavtartalmának meghatározására.

A mangánsav sóit permanganátoknak nevezik. A leghíresebb a KMnO4 kálium-permanganát sója - egy sötétlila kristályos anyag, amely vízben gyengén oldódik. A KMnO4 oldatok sötét karmazsin színűek, nagy koncentrációban pedig lila, ami a MnO4-anionokra jellemző.

Permanganát a kálium hevítéskor lebomlik

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

A kálium-permanganát nagyon erős oxidálószer, könnyen oxidál számos szervetlen és szerves anyagot. A mangán redukció mértéke nagymértékben függ a közeg pH-jától.

visszaállítás A kálium-permanganát különböző savasságú közegekben a következő séma szerint halad:

Savas pH<7

mangán (II) (Mn2+)

KMnO4 + redukálószer Semleges környezet pH = 7

mangán (IV) (MnO2)

Lúgos pH>7

mangán(VI) (MnO42-)

A KMnO4 oldat Mn2+ elszíneződése

MnO2 barna csapadék

MnO42 - az oldat zöldre vált

Reakció példák kálium-permanganát részvételével különböző közegekben (savas, semleges és lúgos).

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 \u003d 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

KMnO4 kálium-permanganátot használnak az orvosi gyakorlatban fertőtlenítőként és fertőtlenítőként sebmosásra, öblítésre, öblítésre stb. A KMnO4 világos rózsaszín oldatát belsőleg gyomormosásra használják mérgezésre.

A kálium-permanganátot nagyon széles körben használják oxidálószerként.

Sok gyógyszert KMnO4-al elemeznek (például a H2O2-oldat százalékos koncentrációját (%).

Általános jellemzők a VIIIB alcsoport d-elemei. Az atomok szerkezete. A vascsalád elemei. Oxidációs állapotok a vegyületekben. Fizikai és Kémiai tulajdonságok mirigy. Alkalmazás. A vascsalád d-elemeinek elterjedtsége, megtalálásának formái a természetben. Vassók (II, III). Vas (II) és vas (III) összetett vegyületei.

Általános tulajdonságok VIIIB alcsoport elemei:

1) Az utolsó szintek általános elektronikus képlete (n - 1)d(6-8)ns2.

2) Ebben a csoportban minden korszakban 3 elem van, amelyek triádokat (családokat) alkotnak:

a) A vas család: vas, kobalt, nikkel.

b) A könnyű platinafémek családja (palládium család): ruténium, ródium, palládium.

c) A nehéz platinafémek családja (platina család): ozmium, irídium, platina.

3) Az egyes családok elemeinek hasonlóságát az atomi sugarak közelsége magyarázza, ezért a családon belüli sűrűség közeli.

4) A sűrűség a periódusszám növekedésével nő (az atomtérfogatok kicsik).

5) Ezek magas olvadáspontú és forráspontú fémek.

6) Max fokozat az egyes elemek oxidációja a periódus számával nő (ozmiumnál és ruténiumnál eléri a 8+-ot).

7) Ezek a fémek képesek hidrogénatomokat beépíteni a kristályrácsba, jelenlétükben atomos hidrogén jelenik meg - aktív redukálószer. Ezért ezek a fémek a hidrogénatom addíciós reakciók katalizátorai.

8) Ezen fémek vegyületei elszíneződnek.

9) Jellemző vas oxidációs foka +2, +3, instabil vegyületekben +6. A nikkel +2, az instabil +3. A platina +2, az instabil +4.

Vas. Vasat szerezni(ezek a reakciók hevítés közben mennek végbe)

*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. Állapot: vaspiritek égetése.

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

*FeO + C = Fe + CO.

*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (termit módszer). Állapot: fűtés.

* = Fe + 5CO (a vas-pentakarbonil bomlását nagyon tiszta vas előállítására használják).

A vas kémiai tulajdonságai Reakciók egyszerű anyagokkal

*Fe + S = FeS. Állapot: fűtés. *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

*Fe + I2 = FeI2 (a jód kevésbé erős oxidálószer, mint a klór; FeI3 nem létezik).

*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (A FeO Fe2O3 a legstabilabb vas-oxid). Nedves levegőben Fe2O3 nH2O képződik.

Ennek az elemnek az egyik vegyületét, nevezetesen a dioxidját (piroluzitként ismert) sokáig a mágneses vasérc ásványi változatának tekintették. Csak 1774-ben az egyik svéd vegyész rájött, hogy a piroluzitban egy feltáratlan fém található. Ennek az ásványnak a szénnel való hevítése eredményeként ugyanazt az ismeretlen fémet lehetett előállítani. Eleinte mangánnak hívták, később megjelent a modern név - mangán. Egy kémiai elemnek számos érdekes tulajdonsága van, amelyekről később lesz szó.

A hetedik csoport másodlagos alcsoportjában található periódusos táblázat(fontos: a másodlagos alcsoportok minden eleme fém). Elektronikus képlet 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (tipikus d-elem képlet). A mangán, mint szabad anyag, ezüstös-fehér színű. Kémiai aktivitása miatt a természetben csak olyan vegyületek formájában fordul elő, mint oxidok, foszfátok és karbonátok. Az anyag tűzálló, olvadáspontja 1244 Celsius fok.

Érdekes! Egy kémiai elemnek csak egy izotópja található meg a természetben, amelynek atomtömege 55. A fennmaradó izotópokat mesterségesen állítják elő, a legstabilabb radioaktív izotópot pedig 53 atomtömeggel (felezési ideje megközelítőleg megegyezik az uránéval). ).

A mangán oxidációs állapota

Hat különböző oxidációs állapota van. Nulla oxidációs állapotban az elem képes komplex vegyületeket képezni szerves ligandumokkal (például P(C5H5)3), valamint szervetlen ligandumokkal:

• szén-monoxid (dimangán-dekakarbonil),
• nitrogén,
• foszfor-trifluorid,
• nitrogén-oxid.

A mangánsókra jellemző a +2 oxidációs állapot. Fontos: ezek a vegyületek tisztán redukáló tulajdonságokkal rendelkeznek. A legstabilabb +3 oxidációs állapotú vegyületek az Mn2O3 oxid, valamint ennek a Mn(OH)3 oxidnak a hidrátja. +4 hőmérsékleten a MnO2 és az amfoter oxid-hidroxid MnO(OH)2 a legstabilabb.

A mangán +6 oxidációs állapota jellemző a permangánsavra és sóira, amelyek csak vizes oldatban léteznek. A +7 oxidációs állapot jellemző a permangánsavra, annak anhidridjére, amely csak vizes oldatban létezik, valamint a sókra - permanganátok (a perklorátok analógiája) - erős oxidálószerek. Érdekes módon a kálium-permanganát (a mindennapi életben kálium-permanganát) redukálásakor három különböző reakció lehetséges:

• Kénsav jelenlétében az MnO4-anion Mn2+-ra redukálódik.
• Ha a közeg semleges, az MnO4-iont MnO(OH)2-re vagy MnO2-ra redukáljuk.
• Lúg jelenlétében a MnO4-anion MnO42- manganát ionná redukálódik.

A mangán mint kémiai elem

Kémiai tulajdonságok

Normál körülmények között inaktív. Ennek oka a légköri oxigén hatására megjelenő oxidfilm. Ha a fémport enyhén felmelegítjük, kiég, MnO2-vé alakul.

Melegítéskor kölcsönhatásba lép a vízzel, kiszorítva a hidrogént. A reakció eredményeként gyakorlatilag oldhatatlan dinitrogén-oxid-hidrát Mn(OH)2 keletkezik. Ez az anyag megakadályozza a vízzel való további kölcsönhatást.

Érdekes! A hidrogén oldódik a mangánban, és a hőmérséklet emelkedésével az oldhatóság nő (a fémben gázoldat keletkezik).

Nagyon erős melegítéssel (1200 Celsius fok feletti hőmérséklet) kölcsönhatásba lép a nitrogénnel, és nitrideket kapunk. Ezek a vegyületek eltérő összetételűek lehetnek, ami jellemző az úgynevezett berthollidokra. Kölcsönhatásba lép bórral, foszforral, szilíciummal és olvadt formában - szénnel. Az utolsó reakció a mangán kokszos redukciója során megy végbe.

Híg kénsavval és sósavval való kölcsönhatás során só keletkezik, és hidrogén szabadul fel. Az erős kénsavval való kölcsönhatás azonban más: a reakciótermékek só, víz és kén-dioxid (eleinte kénsav kénessé áll vissza; de az instabilitás miatt a kénes sav kén-dioxiddá és vízzé bomlik).

Híg salétromsavval reagálva nitrátot, vizet és nitrogén-oxidot kapunk.

Hat oxidot képez:

• dinitrogén vagy MnO,
• oxid vagy Mn2O3,
• dinitrogén-oxid Mn3O4,
• dioxid vagy MnO2,
• mangán-anhidrid MnO3,
• mangán-anhidrid Mn2O7.

Érdekes! A dinitrogén-oxid a légköri oxigén hatására fokozatosan oxiddá alakul. A permanganát-anhidridet nem izolálták szabad formában.

A dinitrogén-oxid egy úgynevezett frakcionált oxidációs állapotú vegyület. Savakban oldva kétértékű mangánsók képződnek (a Mn3+ kationos sók instabilak és Mn2+ kationos vegyületekké redukálódnak).

A dioxid, oxid, dinitrogén-oxid a legstabilabb oxidok. A mangán-anhidrid instabil. Vannak analógiák más kémiai elemekkel:

• Az Mn2O3 és Mn3O4 bázikus oxidok, tulajdonságaikban hasonlóak az analóg vasvegyületekhez;
• A MnO2 egy amfoter oxid, tulajdonságaiban hasonló az alumínium és a három vegyértékű króm oxidjaihoz;
• A Mn2O7 egy savas oxid, tulajdonságai nagyon hasonlóak a legmagasabb klór-oxidéhoz.

Könnyen belátható az analógia a klorátokkal és a perklorátokkal. A manganátokat a klorátokhoz hasonlóan közvetetten nyerik. De a permanganátok közvetlenül, azaz anhidriddel és fém-oxiddal / hidroxiddal víz jelenlétében és közvetetten is előállíthatók.

Az analitikai kémiában az Mn2+ kation az ötödik analitikai csoportba került. Számos reakció létezik ennek a kationnak a kimutatására:

• Az ammónium-szulfiddal való kölcsönhatás során MnS csapadék válik ki, színe hússzínű; ásványi savak hozzáadásakor a csapadék feloldódik.
• Lúgokkal reagálva fehér Mn(OH) 2 csapadék keletkezik; a légköri oxigénnel való kölcsönhatás során azonban a csapadék színe fehérről barnára változik - Mn(OH)3 keletkezik.
• Ha hidrogén-peroxidot és lúgos oldatot adunk a Mn2+ kationos sókhoz, sötétbarna MnO(OH)2 csapadék válik ki.
• Ha oxidálószert (ólom-dioxid, nátrium-bizmutát) és erős salétromsavoldatot adunk a Mn2+ kationnal rendelkező sókhoz, az oldat bíbor színűvé válik, ami azt jelenti, hogy a Mn2+ HMnO4-vé oxidálódott.

Kémiai tulajdonságok

A mangán vegyértékei

Az elem a hetedik csoportba tartozik. Tipikus mangán - II, III, IV, VI, VII.

A nulla vegyérték jellemző a szabad anyagokra. A kétértékű vegyületek az Mn2+ kationnal képzett sók, a három vegyértékű vegyületek az oxid és a hidroxid, a négyértékű vegyületek a dioxid, valamint az oxid-hidroxid. A hexa- és heptavalens vegyületek MnO42- és MnO4-anionokkal alkotott sók.

Hogyan szerezhető be és miből nyerik a mangánt? Mangán és vas-mangán ércekből, valamint sóoldatokból. Három különböző utak mangán beszerzése:

• koksz visszanyerése,
• aluminotermia,
• elektrolízis.

Az első esetben redukálószerként kokszot, valamint szén-monoxidot használnak. A fémet ércből nyerik ki, ahol vas-oxidok keveréke van. Az eredmény ferromangán (vas ötvözete) és karbid (mi a karbid? fém vegyülete szénnel).

A tisztább anyag előállításához a metallotermia egyik módszerét használják - az alumíniumtermiát. Először a piroluzitot kalcinálják, és Mn2O3-ot kapnak. A kapott oxidot ezután összekeverjük alumíniumporral. A reakció során sok hő szabadul fel, ennek következtében a keletkező fém megolvad, és az alumínium-oxid salakos "sapkával" fedi be.

A mangán közepes aktivitású fém, és a Beketov sorozatban a hidrogéntől balra, az alumíniumtól jobbra áll. Ez azt jelenti, hogy a Mn2+ kationos sók vizes oldatainak elektrolízise során a fémkation a katódon redukálódik (nagyon híg oldat elektrolízise során a katódon a víz is redukálódik). A MnCl2 vizes oldatának elektrolízise során a következő reakciók mennek végbe:

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

Katód (negatív töltésű elektróda): Mn2+ + 2e Mn0

Anód (pozitív töltésű elektróda): 2Cl- - 2e 2Cl0 Cl2

Végső reakcióegyenlet:

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

Az elektrolízis a legtisztább fémes mangánt eredményezi.

Hasznos videó: mangán és vegyületei

Alkalmazás

A mangán felhasználása meglehetősen széles. Mind magát a fémet, mind annak különféle vegyületeit használják. Szabad formában használják a kohászatban különféle célokra:

• „deoxidálószerként” az acél olvasztása során (oxigén kötődik és Mn2O3 képződik);
• ötvözőelemként: erős acélt kapunk, nagy kopásállósággal és ütésállósággal;
• az úgynevezett páncélozott acélminőség olvasztására;
• bronz és sárgaréz alkotóelemeként;
• hogy hozzon létre manganint, egy réz és nikkel ötvözetet. Ebből az ötvözetből különféle elektromos eszközöket készítenek, például reosztátokat

A Zn-Mn galvánelemek gyártásához MnO2-t használnak. Az elektrotechnikában MnTe-t és MnA-t használnak.

A mangán alkalmazása

A kálium-permanganátot, amelyet gyakran kálium-permanganátnak neveznek, széles körben használják mind a mindennapi életben (gyógyfürdőkhöz), mind az iparban és a laboratóriumokban. A permanganát málnaszíne elhalványul, amikor a kettős és hármas kötéseket tartalmazó telítetlen szénhidrogéneket átengedik az oldaton. Erős melegítés hatására a permanganátok lebomlanak. Ez manganátokat, MnO2-t és oxigént termel. Ez az egyik módja annak, hogy vegytiszta oxigént kapjunk a laboratóriumban.

A permangánsav sóit csak közvetetten lehet előállítani. Ehhez a MnO2-t szilárd lúggal keverik, és oxigén jelenlétében melegítik. A szilárd manganátok előállításának másik módja a permanganátok kalcinálása.

A manganát oldatok gyönyörű sötétzöld színűek. Ezek az oldatok azonban instabilak és aránytalansági reakción mennek keresztül: a sötétzöld szín málnássá változik, és barna csapadék is kicsapódik. A reakció eredményeként permanganát és MnO2 keletkezik.

A mangán-dioxidot a laboratóriumban katalizátorként használják a kálium-klorát (bertóliumsó) lebontására, valamint tiszta klór előállítására. Érdekes módon az MnO2 és a hidrogén-klorid kölcsönhatás eredményeként egy köztes termék keletkezik - egy rendkívül instabil MnCl4 vegyület, amely MnCl2-re és klórra bomlik. Az Mn2+ kationt tartalmazó semleges vagy savanyított sóoldatok halvány rózsaszínűek (a Mn2+ 6 vízmolekulával alkot komplexet).

Hasznos videó: a mangán az élet egyik eleme

Kimenet

Takova rövid leírása a mangán és kémiai tulajdonságai. Ez egy közepes aktivitású ezüstfehér fém, csak melegítés hatására lép kölcsönhatásba a vízzel, és az oxidáció mértékétől függően fémes és nemfémes tulajdonságokkal is rendelkezik. Vegyületeit az iparban, otthon és laboratóriumokban használják tiszta oxigén és klór előállítására.

A kohászat egyik legfontosabb féme a mangán. Ezenkívül általában meglehetősen szokatlan elem, amellyel Érdekes tények. Fontos az élő szervezetek számára, számos ötvözet előállításához szükséges, vegyi anyagok. Mangán - amelynek fotója alább látható. Ebben a cikkben a tulajdonságait és jellemzőit vizsgáljuk meg.

Egy kémiai elem jellemzői

Ha a mangánról mint elemről beszélünk, akkor mindenekelőtt jellemezni kell a benne lévő helyzetét.

1. A negyedik nagy periódusban, a hetedik csoportban, egy másodlagos alcsoportban található.
2. A sorozatszám 25. A mangán egy kémiai elem, amelynek atomjai +25. Az elektronok száma azonos, a neutronok száma - 30.
3. Az atomtömeg értéke 54,938.
4. A mangán kémiai elem szimbóluma a Mn.
5. A latin neve mangán.

A króm és a vas között helyezkedik el, ami megmagyarázza a velük való hasonlóságát fizikai és kémiai tulajdonságaiban.

Mangán - kémiai elem: átmeneti fém

Ha figyelembe vesszük egy redukált atom elektronikus konfigurációját, akkor képlete így fog kinézni: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Nyilvánvalóvá válik, hogy az általunk vizsgált elem egy átmeneti fém a d-családból. A 3d alszinten öt elektron jelzi az atom stabilitását, ami kémiai tulajdonságaiban nyilvánul meg.

Fémként a mangán redukálószer, de legtöbb vegyülete meglehetősen erős oxidáló képességet képes felmutatni. Ennek oka az elem eltérő oxidációs állapota és vegyértéke. Ez a család összes fém jellemzője.

Így a mangán egy kémiai elem, amely más atomok között található, és megvan a maga sajátos jellemzői. Nézzük meg ezeket a tulajdonságokat részletesebben.

A mangán kémiai elem. Oxidációs állapot

Már hoztuk is elektronikus képlet atom. Elmondása szerint ez az elem több pozitív oxidációs állapotot képes felmutatni. Ez:

Az atom vegyértéke IV. A legstabilabbak azok a vegyületek, amelyekben a mangán értéke +2, +4, +6. Legmagasabb fokozat Az oxidáció lehetővé teszi, hogy a vegyületek a legerősebb oxidálószerként működjenek. Például: KMnO 4, Mn 2 O 7.

A +2-es vegyületek redukálószerek, a mangán(II)-hidroxid amfoter tulajdonságú, túlnyomórészt a bázikusak. Az oxidációs állapotok közbenső indikátorai amfoter vegyületeket alkotnak.

A felfedezés története

A mangán egy kémiai elem, amelyet nem azonnal fedeztek fel, hanem fokozatosan és különböző tudósok. Ennek vegyületeit azonban már ősidők óta használták az emberek. Az üvegolvasztáshoz mangán (IV)-oxidot használtak. Egy olasz azt állította, hogy ennek a vegyületnek az üvegek vegyi előállítása során történő hozzáadása lilára változtatja a színüket. Ezzel együtt ugyanaz az anyag segít megszüntetni a színes üvegek homályosságát.

Később, Ausztriában Kaim tudósnak sikerült egy darab fémes mangánt szereznie a hatásával magas hőmérsékletű piroliziten (mangán(IV)-oxid), hamuzsíron és szénen. Ez a minta azonban sok szennyeződést tartalmazott, amelyeket nem sikerült eltávolítania, így a felfedezés nem történt meg.

Még később egy másik tudós is szintetizált egy olyan keveréket, amelynek jelentős része tiszta fém volt. Bergman volt az, aki korábban felfedezte a nikkel elemet. A munkát azonban nem volt hivatott befejezni.

A mangán egy kémiai elem, amely formában nyerhető és izolálható egyszerű anyag először Karl Scheele követte 1774-ben. Ezt azonban I. Gannal közösen tette, aki befejezte egy fémdarab olvasztását. De még nekik sem sikerült teljesen megszabadulniuk a szennyeződésektől és 100%-os termékhozamot elérniük.

Ennek ellenére pontosan ekkor fedezték fel ezt az atomot. Ugyanazok a tudósok próbáltak nevet adni, mint a felfedezők. Ők a mangán kifejezést választották. A magnézium felfedezése után azonban elkezdődött a zűrzavar, és a mangán elnevezése a mai névre változott (H. David, 1908).

Mivel a mangán egy olyan kémiai elem, amelynek tulajdonságai nagyon értékesek számos kohászati ​​folyamathoz, idővel szükségessé vált, hogy megtaláljuk a módját annak, hogy a legtisztább formában nyerjük el. Ezt a problémát a tudósok világszerte megoldották, de csak 1919-ben tudták megoldani R. Agladze szovjet kémikus munkájának köszönhetően. Ő találta meg azt a módszert, amellyel elektrolízissel mangán-szulfátokból és -kloridokból 99,98%-os anyagtartalommal tiszta fémet lehet előállítani. Ma ezt a módszert a világ minden táján alkalmazzák.

A természetben lenni

A mangán egy kémiai elem, amelynek egyszerű anyagának fotója az alábbiakban látható. A természetben ennek az atomnak számos izotópja van, amelyekben a neutronok száma nagyon változó. Tehát a tömegszámok 44 és 69 között mozognak. Az egyetlen stabil izotóp azonban egy 55 Mn értékű elem, az összes többi felezési ideje elhanyagolhatóan rövid, vagy túl kis mennyiségben létezik.

Mivel a mangán egy kémiai elem, amelynek oxidációs állapota nagyon eltérő, ezért a természetben is számos vegyületet képez. Tiszta formájában ez az elem egyáltalán nem fordul elő. Ásványokban és ércekben állandó szomszédja a vas. Összességében azonosíthatunk néhányat a legfontosabbak közül sziklák mangánt tartalmazó.

1. piroluzit. A vegyület képlete: MnO 2 * nH 2 O.
2. Psilomelán, MnO2*mMnO*nH2O molekula.
3. Manganit, képlete MnO*OH.
4. A Brownit kevésbé gyakori, mint a többi. Mn 2 O 3 képlet.
5. Gausmanit, képlet: Mn*Mn 2 O 4.
6. Rodonit Mn 2 (SiO 3) 2.
7. Mangán karbonát ércek.
8. Málna szár vagy rodokrozit - MnCO 3.
9. Purpurit – Mn 3 PO 4.

Ezen kívül még több ásvány azonosítható, amelyekben a szóban forgó elem is szerepel. Ez:

• mészpát;
• sziderit;
• agyagásványok;
• kalcedon;
• opál;
• homokos-iszapos vegyületek.

A kőzetek és üledékes kőzetek, ásványok mellett a mangán olyan kémiai elem, amely a következő objektumok része:

1. növényi szervezetek. Ennek az elemnek a legnagyobb akkumulátorai: vízi gesztenye, békalencse, kovamoszat.
2. Rozsdagomba.
3. Bizonyos típusú baktériumok.
4. A következő állatok: vörös hangyák, rákfélék, puhatestűek.
5. Emberek - a napi szükséglet körülbelül 3-5 mg.
6. Az óceánok vizei ennek az elemnek a 0,3%-át tartalmazzák.
7. A földkéreg teljes tartalma 0,1 tömegszázalék.

Általában véve ez a 14. leggyakoribb elem bolygónkon. A nehézfémek közül a vas után a második.

Fizikai tulajdonságok

A mangán, mint egyszerű anyag tulajdonságai szempontjából több fő fizikai jellemzők neki.

1. Egyszerű anyag formájában meglehetősen szilárd fém (a Mohs-skálán a mutató 4). Szín - ezüstös-fehér, a levegőben védő oxidfilmmel borítva, csillog a vágásban.
2. Az olvadáspont 1246 0 С.
3. Forrás - 2061 0 C.
4. A vezetési tulajdonságok jók, paramágneses.
5. A fém sűrűsége 7,44 g/cm 3 .
6. Négy polimorf módosulat (α, β, γ, σ) formájában létezik, amelyek a kristályrács szerkezetében és alakjában, valamint az atomok tömörítési sűrűségében különböznek egymástól. Az olvadáspontjuk is különbözik.

A kohászatban a mangán három fő formáját használják: β, γ, σ. Az alfa ritkább, mivel tulajdonságait tekintve túlságosan törékeny.

Kémiai tulajdonságok

Kémiai szempontból a mangán olyan kémiai elem, amelynek iontöltése +2 és +7 között nagyon változó. Ez rányomja bélyegét tevékenységére. A levegőben lévő szabad formában a mangán nagyon gyengén reagál vízzel, és híg savakban oldódik. Azonban csak a hőmérsékletet kell növelni, mivel a fém aktivitása meredeken növekszik.

Tehát képes kölcsönhatásba lépni:

• nitrogén;
• szén;
• halogének;
• szilícium;
• foszfor;
• kén és egyéb nemfémek.

A levegőhöz való hozzáférés nélkül melegítve a fém könnyen gőzállapotba kerül. A mangán oxidációs állapotától függően vegyületei egyaránt lehetnek redukálószerek és oxidálószerek. Egyesek amfoter tulajdonságokat mutatnak. Tehát a főbbek azokra a vegyületekre jellemzőek, amelyekben +2. Amfoter - +4, és savas és erős oxidáló a legmagasabb értékben +7.

Annak ellenére, hogy a mangán összetett vegyület, nem sok. A fenntarthatósághoz kapcsolódik elektronikus konfiguráció atom, mert 3d alszintje 5 elektront tartalmaz.

Hogyan lehet eljutni

A mangán (egy kémiai elem) ipari kinyerésének három fő módja van. Mivel a név latinul olvasható, már jelöltük a mangánt. Ha lefordítod oroszra, akkor ez lesz: "igen, tényleg tisztázom, elszínezem." A mangán nevét az ókor óta ismert megnyilvánuló tulajdonságainak köszönheti.

Hírneve ellenére azonban csak 1919-ben lehetett tiszta formában beszerezni használatra. Ez a következő módszerekkel történik.

1. Elektrolitikus, termékhozam 99,98%. Ily módon mangánt nyernek a vegyiparban.
2. Szilikoterm, vagy redukció szilíciummal. Nál nél ez a módszer szilícium és mangán (IV) oxid összeolvadnak, ami tiszta fém képződéséhez vezet. A hozam körülbelül 68%, mivel mellékhatásként a mangán és a szilícium kombinációja szilicid képződik. Ezt a módszert a kohászati ​​iparban használják.
3. Aluminoterm módszer - restaurálás alumíniummal. Nem ad túl magas termékhozamot sem, a mangán szennyeződésekkel szennyezve képződik.

Ennek a fémnek az előállítása a kohászat számos folyamatában fontos. Már egy kis mennyiségű mangán is nagymértékben befolyásolhatja az ötvözetek tulajdonságait. Bebizonyosodott, hogy sok fém feloldódik benne, kitöltve a kristályrácsát.

Bányászathoz és termeléshez adott elem Oroszország az első helyen áll a világon. Ezt a folyamatot olyan országokban is végrehajtják, mint például:

• Kína.
• Kazahsztán.
• Grúzia.
• Ukrajna.

Ipari felhasználás

A mangán kémiai elem, amelynek felhasználása nem csak a kohászatban fontos. hanem más területeken is. A tiszta formában lévő fémen kívül ennek az atomnak a különféle vegyületei is nagy jelentőséggel bírnak. Vázoljuk a főbbeket.

1. Többféle ötvözet létezik, amelyek a mangánnak köszönhetően rendelkeznek egyedi tulajdonságok. Így például olyan erős és kopásálló, hogy kotrógépek, kőfeldolgozó gépek, zúzógépek, golyósmalmok, páncél alkatrészek olvasztására használják.
2. A mangán-dioxid a galvanizálás kötelező oxidáló eleme, depolarizátorok előállításához használják.
3. Számos mangánvegyületre van szükség a különféle anyagok szerves szintéziséhez.
4. A kálium-permanganátot (vagy kálium-permanganátot) az orvostudományban erős fertőtlenítőszerként használják.
5. Ez az elem bronz, sárgaréz része, saját ötvözetet képez rézzel, amelyet repülőgép-turbinák, lapátok és egyéb alkatrészek gyártásához használnak.

Biológiai szerep

Egy személy napi mangánszükséglete 3-5 mg. Ennek az elemnek a hiánya depresszióhoz vezet idegrendszer, alvászavar és szorongás, szédülés. Szerepét még nem vizsgálták teljesen, de nyilvánvaló, hogy mindenekelőtt a következőket érinti:

• növekedés;
• a nemi mirigyek aktivitása;
• a hormonok munkája;
• vérképzés.

Ez az elem minden növényben, állatban, emberben jelen van, ami bizonyítja fontos biológiai szerepét.

A mangán egy kémiai elem, amelyről érdekes tények bárkit lenyűgöznek, és ráébresztik, mennyire fontos. Íme ezek közül a legalapvetőbbek, amelyek rányomtak bélyegükre ennek a fémnek a történetében.

1. Nehéz időkben polgárháború a Szovjetunióban az egyik első exporttermék az érctartalmú volt nagyszámú mangán.
2. Ha a mangán-dioxidot salétromolással ötvözik, majd a terméket vízben oldják, akkor elképesztő átalakulások indulnak el. Először az oldat zöldre vált, majd a szín kékre, majd lilára változik. Végül bíbor színűvé válik, és fokozatosan barna csapadék hullik ki. Ha a keveréket felrázzuk, akkor a zöld szín újra visszaáll, és minden újra megtörténik. Ezért kapta a kálium-permanganát nevét, amely "ásványi kaméleon"-nak felel meg.
3. Ha mangántartalmú műtrágyákat juttatnak a talajba, akkor a növények termőképessége nő, és a fotoszintézis sebessége nő. Az őszi búza jobban magképződik.
4. A rodonit mangán ásvány legnagyobb tömbje 47 tonnát nyomott, és az Urálban találták meg.
5. Van egy háromkomponensű ötvözet, a manganin. Olyan elemekből áll, mint a réz, mangán és nikkel. Különlegessége abban rejlik, hogy nagy elektromos ellenállással rendelkezik, amely nem függ a hőmérséklettől, hanem a nyomás befolyásolja.

Természetesen ez nem minden, amit erről a fémről elmondhatunk. A mangán egy kémiai elem, amelyről érdekes tények meglehetősen változatosak. Különösen, ha azokról a tulajdonságokról beszélünk, amelyeket a különféle ötvözeteknek ad.