Starea maximă de oxidare a manganului este. Mangan

Cea mai mare stare de oxidare a manganului +7 corespunde oxidului acid Mn2O7, acidului mangan HMnO4 și sărurilor sale - permanganați.

Compușii de mangan (VII) sunt oxidanți puternici. Mn2O7 este un lichid uleios maro-verzui, la contactul cu care se aprind alcoolii si eterii. Oxidul de Mn(VII) corespunde acidului permanganic HMnO4. Există doar în soluții, dar este considerat unul dintre cele mai puternice (α - 100%). Concentrația maximă posibilă de HMnO4 în soluție este de 20%. Săruri HMnO4 - permanganați - cei mai puternici agenți de oxidare; în soluții apoase, ca acidul însuși, au o culoare purpurie.

În reacțiile redox permanganații sunt agenți oxidanți puternici. În funcție de reacția mediului, ele se reduc fie la săruri de mangan divalent (în mediu acid), oxid de mangan (IV) (într-un neutru) sau compuși de mangan (VI) - manganați - (într-unul alcalin) . Este evident că într-un mediu acid abilitățile de oxidare ale Mn+7 sunt cele mai pronunțate.

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

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

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

Permanganații, atât în ​​medii acide, cât și în medii alcaline, se oxidează materie organică:

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

alcool aldehidă

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

Când este încălzit, permanganatul de potasiu se descompune (această reacție este folosită pentru a produce oxigen în laborator):

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

În acest fel, pentru mangan se observă aceleași dependențe: la trecerea de la o stare de oxidare inferioară la una superioară, proprietățile acide ale compușilor oxigenați cresc, iar în reacțiile OB, proprietățile reducătoare sunt înlocuite cu cele oxidante.

Pentru organism, permanganații sunt otrăvitori datorită proprietăților lor puternice de oxidare.

În caz de otrăvire cu permanganat, peroxidul de hidrogen într-un mediu de acid acetic este utilizat ca antidot:

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

Soluția de KMnO4 este un agent de cauterizare și bactericid pentru tratarea suprafeței pielii și a membranelor mucoase. Proprietățile oxidante puternice ale KMnO4 într-un mediu acid stau la baza metodei analitice de permanganatometrie utilizată în analiza clinică pentru a determina oxidabilitatea apei, acidului uric în urină.

Corpul uman conține aproximativ 12 mg de Mn în diverși compuși, cu 43% concentrat în țesut osos. Afectează hematopoieza, formarea țesutului osos, creșterea, reproducerea și alte funcții ale corpului.

hidroxid de mangan(II). are proprietăți slab bazice, este oxidat de oxigenul atmosferic și de alți agenți oxidanți la acid permangan sau sărurile acestuia manganiți:

Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + H2O acid permangan

(precipitat maro) Într-un mediu alcalin, Mn2+ este oxidat la MnO42-, iar în mediu acid la MnO4-:

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

Se formează săruri ale acizilor mangan H2MnO4 și mangan HMnO4.

Dacă în experiment Mn2+ prezintă proprietăți reducătoare, atunci proprietățile reducătoare ale Mn2+ sunt slab exprimate. În procesele biologice, nu modifică gradul de oxidare. Biocomplexele Mn2+ stabile stabilizează această stare de oxidare. Efectul de stabilizare apare în timpul lung de retenție al învelișului de hidratare. Oxid de mangan (IV). MnO2 este un compus natural stabil de mangan care apare în patru modificări. Toate modificările sunt de natură amfoteră și au dualitate redox. Exemple de dualitate redox MnO2: МnО2 + 2КI + 3СО2 + Н2О → I2 + МnСО3 + 2КНСО3

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

compuși Mn(VI).- instabil. În soluții, se pot transforma în compuși Mn (II), Mn (IV) și Mn (VII): oxidul de mangan (VI) MnO3 este o masă roșu închis care provoacă tuse. Forma hidratată a MnO3 este un acid permangan slab H2MnO4, care există numai în soluție apoasă. Sărurile sale (manganați) sunt ușor distruse prin hidroliză și încălzire. La 50°C MnO3 se descompune:

2MnO3 → 2MnO2 + O2 și se hidrolizează la dizolvare în apă: 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4

Derivații Mn(VII) sunt oxidul de mangan(VII) Mn2O7 și forma sa hidratată, acidul HMnO4, cunoscut doar în soluție. Mn2O7 este stabil până la 10°C, se descompune cu o explozie: Mn2O7 → 2MnO2 + O3

Când se dizolvă în apă rece se formează acid Mn2O7 + H2O → 2HMnO4

Săruri ale acidului permanganic HMnO4- permanganați. Ionii provoacă culoarea violetă a soluțiilor. Ele formează hidrați cristalini de tipul EMnO4 nH2O, unde n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr.

Permanganat KMnO4 este foarte solubil în apă . Permanganați - agenţi oxidanţi puternici. Această proprietate este utilizată în practica medicală pentru dezinfecție, în analiza farmacopeei pentru identificarea H2O2 prin interacțiunea cu KMnO4 într-un mediu acid.

Pentru organism, permanganații sunt otrăvuri., neutralizarea lor poate avea loc astfel:

Pentru tratamentul intoxicației acute cu permanganat se foloseşte o soluţie apoasă 3% de H2O2 acidulată cu acid acetic. Permanganatul de potasiu oxidează materia organică a celulelor țesuturilor și microbilor. În acest caz, KMnO4 este redus la MnO2. Oxidul de mangan (IV) poate interacționa și cu proteinele, formând un complex maro.

Sub acțiunea permanganatului de potasiu KMnO4, proteinele sunt oxidate și coagulate. Bazat pe acest lucru aplicarea acestuia ca medicament extern cu proprietăți antimicrobiene și cauterizante. Mai mult, actiunea sa se manifesta doar pe suprafata pielii si a mucoaselor. Proprietăți oxidante ale unei soluții apoase de KMnO4 utilizare pentru a neutraliza substanțele organice toxice. Ca urmare a oxidării, se formează produse mai puțin toxice. De exemplu, medicamentul morfina este transformat într-o oximorfină biologic inactivă. Permanganat de potasiu aplica în analiza titrimetrică pentru determinarea conţinutului de diverşi agenţi reducători (permanganatometrie).

Capacitate mare de oxidare a permanganatului utilizare în ecologie pentru evaluarea poluării apelor uzate (metoda permanganat). Conținutul de impurități organice din apă este determinat de cantitatea de permanganat oxidat (decolorat).

Se folosește metoda permanganatului (permanganatometria). de asemenea în laboratoarele clinice pentru a determina conținutul de acid uric din sânge.

Sărurile acidului mangan se numesc permanganați. Cea mai cunoscută este sarea de permanganat de potasiu KMnO4 - o substanță cristalină violet închis, puțin solubilă în apă. Soluțiile de KMnO4 au o culoare purpurie închisă, iar la concentrații mari - violete, caracteristice anionilor MnO4-.

Permanganat potasiul se descompune la încălzire

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

Permanganatul de potasiu este un agent oxidant foarte puternic, oxidează cu ușurință multe substanțe anorganice și organice. Gradul de reducere a manganului depinde foarte mult de pH-ul mediului.

Restabili Permanganatul de potasiu în medii cu aciditate diferită se produce în conformitate cu schema:

pH acid<7

mangan (II) (Mn2+)

KMnO4 + agent reducător Mediu neutru pH = 7

mangan (IV) (MnO2)

pH alcalin >7

mangan(VI) (MnO42-)

Mn2+ decolorarea soluției de KMnO4

Precipitat brun de MnO2

MnO42 - soluția devine verde

Exemple de reacție cu participarea permanganatului de potasiu în diferite medii (acide, neutre și alcaline).

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

Se folosește permanganat de potasiu KMnO4în practica medicală ca dezinfectant și antiseptic pentru spălarea rănilor, clătirea, dușurile etc. O soluție roz deschis de KMnO4 este utilizată intern pentru otrăvirea pentru lavaj gastric.

Permanganatul de potasiu este utilizat pe scară largă ca agent de oxidare.

Multe medicamente sunt analizate folosind KMnO4 (de exemplu, concentrația procentuală (%) a unei soluții de H2O2).

caracteristici generale d-elementele subgrupei VIIIB. Structura atomilor. Elemente din familia fierului. Stări de oxidare în compuși. Fizice și Proprietăți chimice glandă. Aplicație. Prevalența și formele de găsire a elementelor d din familia fierului în natură. Săruri de fier (II, III). Compuși complecși ai fierului (II) și fierului (III).

Proprietăți generale elemente ale subgrupului VIIIB:

1.General formula electronica ultimele niveluri (n - 1)d(6-8)ns2.

2) În fiecare perioadă din această grupă există 3 elemente care formează triade (familii):

a) Familia fierului: fier, cobalt, nichel.

b) Familia metalelor ușoare de platină (familia paladiului): ruteniu, rodiu, paladiu.

c) Familia metalelor grele de platină (familia platinei): osmiu, iridiu, platină.

3) Asemănarea elementelor din fiecare familie se explică prin apropierea razelor atomice, prin urmare densitatea în cadrul familiei este apropiată.

4) Densitatea crește odată cu creșterea numărului perioadei (volumele atomice sunt mici).

5) Acestea sunt metale cu temperaturi mari topindu-se si fierbinte.

6) Starea maximă de oxidare pentru elementele individuale crește odată cu numărul perioadei (pentru osmiu și ruteniu ajunge la 8+).

7) Aceste metale sunt capabile să includă atomi de hidrogen în rețeaua cristalină; în prezența lor, apare hidrogenul atomic - un agent reducător activ. Prin urmare, aceste metale sunt catalizatori pentru reacțiile de adiție a atomului de hidrogen.

8) Compușii acestor metale sunt colorați.

9) Caracteristic stări de oxidare pentru fier +2, +3, în compuși instabili +6. Nichelul are +2, instabil +3. Platina are +2, instabil +4.

Fier. Luarea de fier(toate aceste reacții au loc când sunt încălzite)

*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. Stare: arderea cu pirite de fier.

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

*FeO + C = Fe + CO.

*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (metoda termitei). Stare: incalzire.

* = Fe + 5CO (descompunerea pentacarbonilului de fier este folosită pentru a produce fier foarte pur).

Proprietățile chimice ale fierului Reacții cu substanțe simple

*Fe + S = FeS. Stare: incalzire. *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

*Fe + I2 = FeI2 (iodul este un agent oxidant mai puțin puternic decât clorul; FeI3 nu există).

*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO Fe2O3 este cel mai stabil oxid de fier). În aer umed se formează Fe2O3 nH2O.

PARTEA 1

1. Starea de oxidare (s.o.) este sarcina condiționată a atomilor unui element chimic dintr-o substanță complexă, calculată pe baza ipotezei că este alcătuită din ioni simpli.

Ar trebui sa stii!

1) În legături cu. despre. hidrogen = +1, cu excepția hidrurilor .
2) În compuși cu. despre. oxigen = -2, cu excepția peroxizilor  și fluorurilor 
3) Starea de oxidare a metalelor este întotdeauna pozitivă.

Pentru metalele principalelor subgrupe primii trei grupuri cu despre. constant:

Metale din grupa IA - p. despre. = +1,
Grupa IIA metale - p. despre. = +2,
Metale din grupa IIIA - p. despre. = +3. patru

Pentru atomi liberi si substanțe simple Cu. despre. = 0,5

Total s. despre. toate elementele din compus = 0.

2. Metoda de formare a numelor compuși cu două elemente (binari).

4. Completați tabelul „Numele și formulele compușilor binari”.

5. Determinați gradul de oxidare a elementului evidențiat al compusului complex.

PARTEA 2

1. Determinați stările de oxidare ale elementelor chimice din compuși după formulele acestora. Scrieți numele acestor substanțe.

2. Împărțiți substanțele FeO, Fe2O3, CaCl2, AlBr3, CuO, K2O, BaCl2, SO3 în două grupe. Notați denumirile substanțelor, indicând gradul de oxidare.

3. Stabiliți o corespondență între denumirea și starea de oxidare a unui atom al unui element chimic și formula compusului.

4. Faceți formule ale substanțelor după nume.

5. Câte molecule sunt conținute în 48 g de oxid de sulf (IV)?

6. Folosind internetul și alte surse de informații, pregătiți un raport privind utilizarea oricărei conexiuni binare conform următorului plan:

1) formula;
2) nume;
3) proprietăți;
4) aplicare.

H2O apă, oxid de hidrogen. Apa în condiții normale este un lichid, incolor, inodor, într-un strat gros - albastru. Punctul de fierbere este de aproximativ 100⁰С. Este un solvent bun. O moleculă de apă este formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen, aceasta este compoziția sa calitativă și cantitativă. Aceasta este o substanță complexă, se caracterizează prin următoarele proprietăți chimice: interacțiune cu metale alcaline, metale alcalino-pământoase.

Reacțiile de schimb cu apa se numesc hidroliză. Aceste reacții sunt de mare importanță în chimie.

7. Starea de oxidare a manganului în compusul K2MnO4 este:

8. Cromul are cea mai scăzută stare de oxidare într-un compus a cărui formulă este:

1) Cr2O3


9. Gradul maxim oxidarea clorului se manifestă într-un compus a cărui formulă este:

Manganul este un metal dur culoarea gri. Atomii săi sunt configuratie electronicaînveliș exterior

Manganul metalic interacționează cu apa și reacționează cu acizii pentru a forma ioni de mangan (II):

În diverși compuși, manganul detectează stările de oxidare.Cu cât este mai mare starea de oxidare a manganului, cu atât este mai mare natura covalentă a compușilor săi corespunzători. Odată cu creșterea stării de oxidare a manganului, crește și aciditatea oxizilor săi.

Mangan (II)

Această formă de mangan este cea mai stabilă. Are o configurație electronică externă cu câte un electron în fiecare dintre cei cinci orbitali.

Într-o soluție apoasă, ionii de mangan (II) sunt hidratați, formând un ion complex de hexaacvamangan (II) roz pal.Acest ion este stabil într-un mediu acid, dar formează un precipitat alb de hidroxid de mangan într-un mediu alcalin. Mangan (II) oxidul are proprietățile oxizilor bazici.

Mangan (III)

Manganul (III) există numai în compuși complecși. Această formă de mangan este instabilă. Într-un mediu acid, manganul (III) este disproporționat în mangan (II) și mangan (IV).

Mangan (IV)

Cel mai important compus de mangan (IV) este oxidul. Acest compus negru este insolubil în apă. Are o structură ionică. Stabilitatea se datorează entalpiei retice ridicate.

Oxidul de mangan (IV) are proprietăți slab amfotere. Este un agent oxidant puternic, de exemplu, înlocuind clorul din acidul clorhidric concentrat:

Această reacție poate fi utilizată pentru a produce clor în laborator (vezi secțiunea 16.1).

Mangan (VI)

Această stare de oxidare a manganului este instabilă. Manganatul de potasiu (VI) poate fi obținut prin fuzionarea oxidului de mangan (IV) cu un agent oxidant puternic, cum ar fi cloratul de potasiu sau nitratul de potasiu:

Manganatul (VI) de potasiu are o culoare verde. Este stabil doar în soluție alcalină. Într-o soluție acidă, este disproporționat în mangan (IV) și mangan (VII):

Mangan (VII)

Manganul are o astfel de stare de oxidare puternică oxid acid. Cu toate acestea, cel mai important compus de mangan (VII) este manganat de potasiu (VII) (permanganat de potasiu). Acest solid se dizolvă foarte bine în apă, formând o soluție violet închis. Manganatul are o structură tetraedrică. Într-un mediu ușor acid, se descompune treptat, formând oxid de mangan (IV):

Într-un mediu alcalin, manganatul de potasiu (VII) este redus, formând mai întâi manganat de potasiu verde (VI), iar apoi oxid de mangan (IV).

Manganatul de potasiu (VII) este un agent oxidant puternic. Într-un mediu suficient de acid, se reduce, formând ioni de mangan(II). Potențialul redox standard al acestui sistem este , care depășește potențialul standard al sistemului și, prin urmare, manganatul oxidează ionul de clorură la clor gazos:

Oxidarea manganatului de ion clorură se desfășoară conform ecuației

Manganatul de potasiu (VII) este utilizat pe scară largă ca agent oxidant în practica de laborator, de exemplu

pentru a obține oxigen și clor (vezi cap. 15 și 16);

pentru efectuarea unui test analitic pentru dioxid de sulf și hidrogen sulfurat (vezi cap. 15); în chimia organică preparativă (vezi cap. 19);

ca reactiv volumetric în titrimetria redox.

Un exemplu de aplicare titrimetrică a manganatului de potasiu (VII) este determinarea cantitativă a fierului (II) și etandioaților (oxalați) cu acesta:

Cu toate acestea, deoarece manganatul de potasiu (VII) este dificil de obținut din un grad înalt puritate, nu poate fi utilizat ca standard titrimetric primar.

Sarcini la olimpiade în chimie

(1 etapa scolara)

1. Testare

1. Manganul are cea mai mare stare de oxidare din compus

2. Reacțiile de neutralizare corespund ecuației ionice reduse

1) H + + OH - = H2O

2) 2H + + CO32- = H2O + CO2

3) CaO + 2H + = Ca2+ + H2O

4) Zn + 2H + = Zn 2+ + H2

3. Interacționați unul cu celălalt

2) MnO și Na2O

3) P2O5 și SO3

4. Ecuația pentru reacția redox este

1) KOH + HNO3 = KNO3 + H2O

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. O reacție de schimb este o interacțiune

1) oxid de calciu cu acid azotic

2) monoxid de carbon cu oxigen

3) etilenă cu oxigen

4) acid clorhidric cu magneziu

6. Ploaia acidă este cauzată de prezența în atmosferă

1) oxizi de azot și sulf

4) gaze naturale

7. Metanul, împreună cu benzina și motorina, este folosit ca combustibil în motoarele cu ardere internă (vehicule). Ecuația termochimică pentru arderea metanului gazos are forma:

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

Ce cantitate de kJ de căldură va fi eliberată în timpul arderii CH 4, cu un volum de 112 litri (la n.o.)?

Alege răspunsul corect:

2. Sarcini

1. Aranjați coeficienții din ecuația reacției redox în orice mod pe care îl cunoașteți.

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

Indicați denumirile substanței oxidante și ale substanței reducătoare și starea de oxidare a elementelor. (4 puncte)

2. Scrieți ecuațiile de reacție pentru următoarele transformări:

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

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

(5 puncte)

3. Determinați formula alcadienei dacă densitatea sa relativă în aer este 1,862 (3 puncte)

4. În 1928, chimistul american de la General Motors Research Corporation, Thomas Midgley Jr., a reușit să sintetizeze și să izoleze în laboratorul său un compus chimic care consta din 23,53% carbon, 1,96% hidrogen și 74,51% fluor. Gazul rezultat a fost de 3,52 ori mai greu decât aerul și nu a ars. Deduceți formula compusului, scrieți formulele structurale ale substanțelor organice corespunzătoare formulei moleculare obținute, dați-le nume. (6 puncte).

5. Se amestecă 140 g de soluție de acid clorhidric 0,5% cu 200 g de soluție de acid clorhidric 3%. Care este procentul de acid clorhidric din soluția nou obținută? (3 puncte)

3. Cuvânt încrucișat

Ghiciți cuvintele criptate în cuvintele încrucișate

Legendă: 1→ - orizontal

1↓ - verticală

↓ Produs de coroziune a fierului.

→ Se formează la interacțiunea (6) cu un oxid bazic.

→ Unitatea de măsură a cantității de căldură.

→ Ioni încărcați pozitiv.

→ om de știință italian, după care poartă numele una dintre cele mai importante constante.

→ Numărul de electroni din nivelul exterior al elementului nr. 14.

→ ...... gaz - monoxid de carbon (IV).

→ Marele om de știință rus cunoscut, inclusiv ca creator de picturi mozaic, autorul epigrafului.

→ Tipul de reacție între soluțiile de hidroxid de sodiu și acid sulfuric.

Dați un exemplu de ecuație de reacție pentru (1→).

Specificați valoarea constantă menționată în (4).

Scrieți ecuația reacției (8).

Scrieți structura electronică element atom, care este menționat în (5). (13 puncte)