Manganezin olası oksidasyon durumları. Manganez(VII) bileşikleri

Uyarılmamış bir manganez atomunun elektronik konfigürasyonu 3d 5 4s 2'dir; uyarılmış durum elektronik formül 3d 5 4s 1 4p 1 ile ifade edilir.

Bileşiklerdeki manganezin en tipik oksidasyon durumları +2, +4, +6, +7'dir.

Manganez gümüşi beyaz, kırılgan, oldukça aktif bir metaldir: stres aralığında alüminyum ve çinko arasındadır. Havada manganez, onu daha fazla oksidasyondan koruyan bir oksit filmi ile kaplanır. İnce ezilmiş halde manganez kolayca oksitlenir.

Manganez (II) oksit MnO ve buna karşılık gelen hidroksit Mn(OH) 2, temel özelliklere sahiptir - asitlerle etkileşime girdiklerinde iki değerlikli manganez tuzları oluşur: Mn(OH) 2 + 2 H + ® Mn 2+ + 2 H2O.

Mn2+ katyonları, metalik manganezin asitlerde çözünmesiyle de oluşur. Manganez (II) bileşikleri indirgeyici özellikler sergiler; örneğin, Mn(OH)2'nin beyaz bir çökeltisi havada hızla kararır, yavaş yavaş MnO2: 2 Mn(OH)2 + O2®2 MnO2 + 2 H2O'ya oksitlenir. .

Manganez (IV) oksit Mn02 en kararlı manganez bileşiğidir; hem manganez bileşiklerinin daha düşük bir oksidasyon durumunda (+2) oksidasyonu sırasında hem de manganez bileşiklerinin daha yüksek bir oksidasyon durumunda indirgenmesi sırasında kolayca oluşur. yüksek dereceler oksidasyon (+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.

MnO2 amfoterik bir oksittir, ancak hem asidik hem de bazik özellikleri zayıf bir şekilde ifade edilir. Mn02'nin açıkça tanımlanmış temel özellikler sergilememesinin nedenlerinden biri, asidik bir ortamda ( = +1,23 V) güçlü oksitleyici aktivitesidir: Mn02, dört değerlikli manganezin stabil tuzlarını oluşturmak yerine Mn2+ iyonlarına indirgenir. Manganez (IV) okside karşılık gelen hidrat formu, hidratlanmış manganez dioksit MnO 2 ×xH 2 O olarak düşünülmelidir. Bir amfoterik oksit olarak manganez (IV) oksit, resmi olarak izole edilmeyen potasyum permanganat asidin orto ve meta formlarına karşılık gelir. serbest durum: H 4 MnO 4 – orto form ve H 2 MnO 3 – meta form. Manganez oksit Mn304 bilinmektedir; bu, permanganöz asit Mn2MnO4 - manganez (II) ortomanganitin orto-formunun iki değerlikli bir manganez tuzu olarak düşünülebilir. Literatürde Mn 2 O 3 oksitin varlığına dair raporlar bulunmaktadır. Bu oksidin varlığı, permanganöz asidin meta formunun iki değerlikli bir manganez tuzu olarak ele alınarak açıklanabilir: MnMnO3 - manganez (II) metamanganit.

Manganez dioksit, alkalin bir ortamda potasyum klorat veya nitrat gibi oksitleyici maddelerle birleştirildiğinde, dört değerlikli manganez altı değerlikli bir duruma oksitlenir ve potasyum manganat oluşur - permanganöz asit H2MnO çözeltisinde bile çok kararsız olan bir tuz. 4, anhidriti (MnO3) bilinmiyor:

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

Manganatlar kararsızdır ve tersinir bir reaksiyona göre orantısızlığa eğilimlidir: 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⇆ 2 KMnO 4 + MnO 2 ¯ + 4 KOH,

Sonuç olarak, çözeltinin manganat iyonları MnO 4 2–'nin neden olduğu yeşil rengi, permanganat iyonları MnO 4 –'nin mor renk karakteristiğine dönüşür.

Heptavalent manganezin en yaygın kullanılan bileşiği, yalnızca permanganik asit HMnO4 çözeltisinde bilinen bir tuz olan potasyum permanganat KMnO4'tür. Potasyum permanganat, manganatların güçlü oksitleyici maddelerle, örneğin klorla oksidasyonu yoluyla elde edilebilir:

2 K 2 MnO 4 + Cl 2® 2 KMnO 4 + 2 KCl.

Manganez (VII) oksit veya manganez anhidrit, Mn207 patlayıcı yeşil-kahverengi bir sıvıdır. Mn207 aşağıdaki reaksiyonla elde edilebilir:


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

En yüksek oksidasyon durumu +7 olan manganez bileşikleri, özellikle permanganatlar güçlü oksitleyici maddelerdir. Permanganat iyonlarının indirgenme derinliği ve oksidatif aktiviteleri ortamın pH'ına bağlıdır.

Güçlü asidik bir ortamda, permanganat indirgemesinin ürünü Mn 2+ iyonudur ve iki değerlikli manganez tuzlarıyla sonuçlanır:

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

Nötr, hafif alkali veya hafif asidik bir ortamda, permanganat iyonlarının indirgenmesi sonucu MnO2 oluşur:

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).

Kuvvetli alkali bir ortamda permanganat iyonları, MnO 4 2- manganat iyonlarına indirgenir ve K 2 MnO 4 ve Na 2 MnO 4 gibi tuzlar oluşur:

MnO 4 – + e – ® MnO 4 2– ( = +0,56 V).

Kimyada olimpiyat görevleri

(1 okul aşaması)

1. Test

1. Manganez bileşikteki en yüksek oksidasyon durumuna sahiptir

2. Nötralizasyon reaksiyonu kısaltılmış iyonik denkleme karşılık gelir

1) H + + OH - = H 2 O

2) 2H + + C03 2- = H2O + C02

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

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

3. Birbirinizle etkileşim kurun

2) MnO ve Na20

3) P2O5 ve SO3

4. Redoks reaksiyonunun denklemi:

1) KOH +HNO3 = KNO3 +H2O

2) N 2 Ö 5 + H 2 Ö = 2 HNO 3

3) 2N2Ö = 2N2 + Ö2

4) BaCO3 = BaO + C02

5. Değişim reaksiyonu etkileşimdir

1) nitrik asitli kalsiyum oksit

2) oksijenli karbon monoksit

3) oksijenli etilen

4) magnezyumlu hidroklorik asit

6. Asit yağmuru atmosferdeki varlığı nedeniyle oluşur

1) nitrojen ve kükürt oksitler

4) doğal gaz

7. Metan, benzin ve dizel yakıtla birlikte içten yanmalı motorlarda (araçlarda) yakıt olarak kullanılır. Metan gazının yanması için termokimyasal denklem:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 880 kJ

112 litre hacimli (sıfırda) CH4'ün yanması sırasında ne kadar kJ ısı açığa çıkacaktır?

Doğru cevabı seç:

2. Hedefler

1. Redoks reaksiyonu denkleminde katsayıları bildiğiniz herhangi bir şekilde düzenleyin.

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

Oksitleyici madde ve indirgeyici maddenin adlarını ve elementlerin oksidasyon durumunu belirtiniz. (4 puan)

2. Aşağıdaki dönüşümlerin gerçekleşmesini sağlayan reaksiyon denklemlerini yazın:

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

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

(5 puan)

3. Havadaki bağıl yoğunluğu 1,862 ise alkadienin formülünü belirleyin (3 puan)

4. 1928'de General Motors Araştırma şirketinin Amerikalı kimyageri Thomas Midgley Jr., laboratuvarında %23,53 karbon, %1,96 hidrojen ve %74,51 flordan oluşan kimyasal bir bileşiği sentezlemeyi ve izole etmeyi başardı. Ortaya çıkan gaz havadan 3,52 kat daha ağırdı ve yanmadı. Bileşiğin formülünü türetiniz, elde edilen moleküler formüle karşılık gelen organik maddelerin yapısal formüllerini yazınız ve bunlara isim veriniz. (6 puan).

5. 140 g %0,5 hidroklorik asit çözeltisini 200 g %3 hidroklorik asit çözeltisiyle karıştırıldı. Yeni elde edilen çözeltideki hidroklorik asit yüzdesi nedir? (3 puan)

3. Bulmaca

    Bulmacada şifrelenmiş kelimeleri çözün

Tanımlar: 1→ - yatay olarak

1↓ - dikey

    ↓ Demir korozyonunun ürünü.

    → Ana oksitle (6) etkileşime girerek oluşur.

    → Isı miktarı birimi.

    → Pozitif yüklü iyon.

    → En önemli sabit büyüklüklerden birine adını veren İtalyan bilim adamı.

    → 14 numaralı elementin dış seviyesindeki elektron sayısı.

    →……gaz – karbon monoksit (IV).

    → Diğer şeylerin yanı sıra mozaik resimlerin yaratıcısı ve kitabenin yazarı olarak ünlü büyük Rus bilim adamı.

    → Sodyum hidroksit ve sülfürik asit çözeltileri arasındaki reaksiyonun türü.

    (1→) için bir reaksiyon denklemi örneği verin.

    (4)'te belirtilen sabiti belirtin.

    Reaksiyon denklemini (8) yazın.

    Elektronik yapıyı yazın bir elementin atomu(5)’te belirtilen. (13 puan)

Metalurji için en önemli metallerden biri manganezdir. Buna ek olarak, genellikle ilişkili olduğu oldukça sıra dışı bir unsurdur. İlginç gerçekler. Canlı organizmalar için önemli, birçok alaşımın üretiminde gerekli, kimyasal maddeler. Manganez - fotoğrafı aşağıda görülebilen. Bu makalede ele alacağımız özellikleri ve özellikleridir.

Kimyasal bir elementin özellikleri

Bir element olarak manganez hakkında konuşursak, öncelikle onun içindeki konumunu karakterize etmeliyiz.

  1. Dördüncü ana dönem, yedinci grup, ikincil alt grup içinde yer alır.
  2. Seri numarası - 25. Manganez - kimyasal element atomları +25 olan. Elektron sayısı aynı, nötronlar - 30.
  3. Atom kütlesi değeri 54.938'dir.
  4. Manganezin kimyasal element sembolü Mn'dir.
  5. Latince adı manganezdir.

Krom ve demir arasında yer alması, fiziksel ve kimyasal özellikler açısından onlara benzerliğini açıklamaktadır.

Manganez - kimyasal element: geçiş metali

Verilen atomun elektronik konfigürasyonunu düşünürsek formülü şöyle görünecektir: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Düşündüğümüz elementin d-ailesinden olduğu açıkça ortaya çıkıyor. 3d alt seviyesindeki beş elektron, atomun kimyasal özelliklerinde ortaya çıkan stabilitesini gösterir.

Bir metal olarak manganez indirgeyici bir maddedir, ancak bileşiklerinin çoğu oldukça güçlü oksitleyici yetenekler sergileme kapasitesine sahiptir. Bunun nedeni, belirli bir elementin sahip olduğu farklı oksidasyon durumları ve değerliklerdir. Bu, bu ailedeki tüm metallerin özelliğidir.

Dolayısıyla manganez, diğer atomların arasında yer alan ve kendine has özelliklere sahip kimyasal bir elementtir. Bu özelliklerin neler olduğuna daha detaylı bakalım.

Manganez kimyasal bir elementtir. Paslanma durumu

Atomun elektronik formülünü zaten vermiştik. Buna göre, bu element birkaç pozitif oksidasyon durumu sergileme kapasitesine sahiptir. Bu:

Atomun değerliği IV'tür. En kararlı bileşikler manganezin +2, +4, +6 değerleri sergilediği bileşiklerdir. En yüksek oksidasyon derecesi, bileşiklerin güçlü oksitleyici maddeler olarak hareket etmesine izin verir. Örneğin: KMnO 4, Mn 2 O 7.

+2'li bileşikler indirgeyici maddelerdir; manganez (II) hidroksit, bazik olanların baskın olduğu amfoterik özelliklere sahiptir. Ara oksidasyon durumları amfoterik bileşikler oluşturur.

Keşif tarihi

Manganez hemen değil, farklı bilim adamları tarafından yavaş yavaş keşfedilen kimyasal bir elementtir. Ancak insanlar eski çağlardan beri bileşiklerini kullanmışlardır. Cam yapımında manganez (IV) oksit kullanıldı. Bir İtalyan, camların kimyasal üretimi sırasında bu bileşiğin eklenmesiyle camların renginin mora dönüştüğünü ifade etti. Bununla birlikte aynı madde renkli camlardaki bulanıklığın giderilmesine de yardımcı olur.

Daha sonra Avusturya'da bilim adamı Keim, purolisit (manganez (IV) oksit), potas ve kömürü yüksek sıcaklıklara maruz bırakarak bir parça manganez metali elde etmeyi başardı. Ancak bu örnekte ortadan kaldıramadığı birçok safsızlık vardı, bu nedenle keşif gerçekleşemedi.

Daha sonra başka bir bilim adamı da önemli oranda saf metalden oluşan bir karışım sentezledi. Nikel elementini daha önce keşfeden Bergman'dı. Ancak meseleyi tamamlamaya mahkum değildi.

Manganez formda elde edilebilen ve izole edilebilen kimyasal bir elementtir. basit madde Karl Scheele ilk kez 1774'te başarılı oldu. Ancak bunu bir metal parçasını eritme işlemini tamamlayan I. Gan ile birlikte yaptı. Ancak onlar bile onu yabancı maddelerden tamamen arındırmayı ve üründen %100 verim elde etmeyi başaramadılar.

Ancak atom tam da bu sefer keşfedildi. Aynı bilim adamları onu kaşifler olarak adlandırmaya çalıştılar. Manganezyum terimini seçtiler. Ancak magnezyumun keşfinden sonra karışıklıklar başlamış ve manganez ismi modern ismiyle değiştirilmiştir (H. David, 1908).

Manganez, özellikleri birçok metalurjik işlem için çok değerli olan kimyasal bir element olduğundan, zamanla onu mümkün olan en saf formda elde etmenin bir yolunu bulmak gerekli hale geldi. Bu sorun dünyanın her yerindeki bilim adamları tarafından çözüldü, ancak Sovyet kimyager R. Agladze'nin çalışmaları sayesinde ancak 1919'da çözüldü. Elektroliz yoluyla manganez sülfatlardan ve klorürlerden% 99,98 madde içeriğine sahip saf metal elde etmenin bir yolunu bulan oydu. Artık bu yöntem dünyanın her yerinde kullanılıyor.

Doğada olmak

Manganez, basit bir maddenin fotoğrafı aşağıda görülebilen kimyasal bir elementtir. Doğada bu atomun birçok izotopu vardır ve nötron sayısı büyük ölçüde değişir. Dolayısıyla kütle sayıları 44 ile 69 arasında değişmektedir. Ancak tek kararlı izotop 55 Mn değerindeki elementtir, diğerlerinin yarı ömrü ya ihmal edilebilecek kadar kısadır ya da çok küçük miktarlarda bulunur.

Manganez oksidasyon durumu çok farklı olan kimyasal bir element olduğundan doğada da birçok bileşik oluşturur. Bu element asla saf haliyle bulunmaz. Minerallerde ve cevherlerde sürekli komşusu demirdir. Toplamda en önemlilerinden birkaçını tanımlayabiliriz. kayalar manganez içerenler.

  1. Piroluzit. Bileşik formülü: MnO2 *nH2O.
  2. Psilomelan, MnO2*mMnO*nH2O molekülü.
  3. Manganit, formül MnO*OH.
  4. Brownit diğerlerine göre daha az yaygındır. Formül Mn203.
  5. Hausmannit, formül Mn*Mn204.
  6. Rodonit Mn 2 (SiO 3) 2.
  7. Manganez karbonat cevherleri.
  8. Kızıl spar veya rodokrozit - MnCO 3.
  9. Purpurit - Mn 3 PO 4.

Ayrıca söz konusu elementi içeren birkaç mineral daha tespit edilebilir. Bu:

  • kalsit;
  • siderit;
  • kil mineralleri;
  • kalsedon;
  • opal;
  • kum-silt bileşikleri.

Manganez, kayalara ve tortul kayaçlara, minerallere ek olarak aşağıdaki nesnelerin bir parçası olan kimyasal bir elementtir:

  1. Bitki organizmaları. Bu elementin en büyük rezervuarları su kestanesi, su mercimeği ve diatomlardır.
  2. Pas mantarları.
  3. Bazı bakteri türleri.
  4. Aşağıdaki hayvanlar: kırmızı karıncalar, kabuklular, yumuşakçalar.
  5. İnsanlarda günlük gereksinim yaklaşık 3-5 mg'dır.
  6. Dünya Okyanusunun suları bu elementin %0,3'ünü içerir.
  7. Yerkabuğundaki toplam içerik ağırlıkça %0,1'dir.

Genel olarak gezegenimizde en çok bulunan 14. elementtir. Ağır metaller arasında demirden sonra ikinci sırada yer almaktadır.

Fiziki ozellikleri

Basit bir madde olarak manganezin özellikleri açısından bakıldığında, birkaç ana fiziksel özellikler onun için.

  1. Basit bir madde formunda oldukça sert bir metaldir (Mohs ölçeğinde gösterge 4'tür). Rengi gümüş-beyazdır, havada koruyucu bir oksit filmle kaplanır ve kesildiğinde parlar.
  2. Erime noktası 1246 0 C'dir.
  3. Kaynama noktası - 2061 0 C.
  4. İletkenlik özellikleri iyidir, paramanyetiktir.
  5. Metalin yoğunluğu 7,44 g/cm3'tür.
  6. Kristal kafesin yapısı ve şekli ile atomik paketleme yoğunluğu bakımından farklılık gösteren dört polimorfik modifikasyon (α, β, γ, σ) formunda bulunur. Erime noktaları da farklıdır.

Metalurjide kullanılan üç ana manganez formu vardır: β, γ, σ. Alfa, özellikleri bakımından çok kırılgan olduğundan daha az yaygındır.

Kimyasal özellikler

Kimya açısından manganez, iyon yükü +2 ila +7 arasında büyük ölçüde değişen kimyasal bir elementtir. Bu onun faaliyetlerine damgasını vuruyor. Havada serbest halde bulunan manganez, su ile çok zayıf reaksiyona girer ve seyreltik asitlerde çözünür. Ancak sıcaklık arttıkça metalin aktivitesi keskin bir şekilde artar.

Yani aşağıdakilerle etkileşime girebilir:

  • azot;
  • karbon;
  • halojenler;
  • silikon;
  • fosfor;
  • kükürt ve diğer metal olmayanlar.

Hava erişimi olmadan ısıtıldığında metal kolayca buhar durumuna geçer. Manganezin sergilediği oksidasyon derecesine bağlı olarak bileşikleri hem indirgeyici hem de oksitleyici ajanlar olabilir. Bazıları amfoterik özellikler sergiler. Bu nedenle, ana olanlar +2 olduğu bileşiklerin karakteristiğidir. Amfoterik - +4 ve en yüksek +7 değerinde asidik ve güçlü oksitleyici.

Manganezin bir geçiş metali olmasına rağmen kompleks bileşikleri azdır. Bunun nedeni istikrarlı elektronik konfigürasyon atom, çünkü 3d alt seviyesi 5 elektron içeriyor.

Elde etme yöntemleri

Manganezin (kimyasal bir element) endüstriyel olarak üretilmesinin üç ana yolu vardır. Adı Latince okunduğu için zaten manganum olarak belirledik. Rusçaya çevirirseniz, “evet, gerçekten açıklıyorum, rengini bozuyorum” olacaktır. Manganez, adını eski çağlardan beri bilinen özelliklerine borçludur.

Bununla birlikte, popülaritesine rağmen, onu saf haliyle kullanmak üzere elde etmek ancak 1919'da mümkün oldu. Bu, aşağıdaki yöntemler kullanılarak yapılır.

  1. Elektrolizde ürün verimi %99,98'dir. Manganez kimya endüstrisinde bu şekilde elde edilir.
  2. Silikotermik veya silikonla indirgeme. Şu tarihte: Bu method silikon ve manganez (IV) oksitin kaynaşması, saf metal oluşumuyla sonuçlanır. Manganez silikonla birleşerek yan ürün olarak silisit oluşturduğundan verim yaklaşık %68'dir. Bu yöntem metalurji endüstrisinde kullanılmaktadır.
  3. Alüminotermik yöntem - alüminyum kullanılarak indirgeme. Aynı zamanda çok yüksek bir ürün verimi vermez, safsızlıklarla kirlenmiş manganez oluşur.

Bu metalin üretimi metalurjide gerçekleştirilen birçok işlem için önemlidir. Küçük bir manganez ilavesi bile alaşımların özelliklerini büyük ölçüde etkileyebilir. İçinde birçok metalin çözünerek kristal kafesini doldurduğu kanıtlanmıştır.

Ekstraksiyon ve üretim yoluyla bu elementin Rusya dünyada birinci sırada yer alıyor. Bu işlem aynı zamanda aşağıdaki ülkelerde de gerçekleştirilir:

  • Çin.
  • Kazakistan.
  • Gürcistan.
  • Ukrayna.

Endüstriyel kullanım

Manganez, kullanımı yalnızca metalurjide önemli olmayan kimyasal bir elementtir. ama aynı zamanda diğer alanlarda da. Saf formundaki metale ek olarak, belirli bir atomun çeşitli bileşikleri de büyük önem taşımaktadır. Ana olanları özetleyelim.

  1. Manganez sayesinde çeşitli alaşım türleri vardır. benzersiz özellikler. Örneğin, o kadar güçlü ve aşınmaya dayanıklıdır ki, ekskavatörler, taş işleme makineleri, kırıcılar, bilyalı değirmenler ve zırh parçalarının eritilmesinde kullanılır.
  2. Manganez dioksit, elektrokaplamada önemli bir oksitleyici elementtir; depolarizatörlerin oluşturulmasında kullanılır.
  3. Çeşitli maddelerin organik sentezlerini gerçekleştirmek için birçok manganez bileşiğine ihtiyaç vardır.
  4. Potasyum permanganat (veya potasyum permanganat) tıpta güçlü bir dezenfektan olarak kullanılır.
  5. Bu element bronz, pirinçten oluşur ve uçak türbinlerinin, kanatların ve diğer parçaların üretiminde kullanılan bakırla kendi alaşımını oluşturur.

Biyolojik rol

İnsanlar için günlük manganez ihtiyacı 3-5 mg'dır. Bu elementin eksikliği depresyona yol açar gergin sistem, uyku bozuklukları ve anksiyete, baş dönmesi. Rolü henüz tam olarak incelenmemiştir, ancak her şeyden önce aşağıdakileri etkilediği açıktır:

  • yükseklik;
  • gonadların aktivitesi;
  • hormonların çalışması;
  • kan oluşumu.

Bu element tüm bitkilerde, hayvanlarda ve insanlarda mevcuttur ve bu da onun önemli biyolojik rolünü kanıtlar.

Manganez, herhangi bir kişiyi etkileyebilecek ve aynı zamanda onun ne kadar önemli olduğunu anlamasını sağlayacak ilginç gerçekler içeren kimyasal bir elementtir. Bu metalin tarihinde izlerini bulan en temellerini sunalım.

  1. Zor zamanlarda iç savaş SSCB'de ilk ihraç ürünlerinden biri cevher içerendi çok sayıda manganez
  2. Manganez dioksit güherçile ile eritilirse ve ardından ürün suda çözülürse şaşırtıcı dönüşümler başlayacaktır. Önce çözelti yeşile dönecek, ardından renk maviye, ardından menekşe rengine dönüşecek. Sonunda kırmızıya dönecek ve yavaş yavaş kahverengi bir çökelti oluşacaktır. Karışımı sallarsanız yeşil renk tekrar geri dönecek ve her şey yeniden gerçekleşecek. Potasyum permanganatın "mineral bukalemun" anlamına gelen adını bu nedenle almıştır.
  3. Mangan içeren gübreler toprağa eklenirse bitkilerin verimi artacak ve fotosentez hızı artacaktır. Kışlık buğday daha iyi tane oluşturacaktır.
  4. Manganez minerali rhodonitin en büyük bloğu 47 ton ağırlığındaydı ve Urallarda bulundu.
  5. Manganin adı verilen üçlü bir alaşım vardır. Bakır, manganez ve nikel gibi elementlerden oluşur. Benzersizliği, sıcaklığa bağlı olmayan ancak basınçtan etkilenen yüksek elektrik direncine sahip olmasıdır.

Elbette bu metal hakkında söylenebileceklerin hepsi bu değil. Manganez, hakkında ilginç gerçekler oldukça çeşitli olan kimyasal bir elementtir. Özellikle çeşitli alaşımlara kazandırdığı özelliklerden bahsedersek.

Metal kimyası

Ders 2. Derste tartışılan ana konular

VIIB alt grubunun metalleri

VIIB alt grubunun metallerinin genel özellikleri.

Manganez kimyası

Doğal Mn bileşikleri

Fiziksel ve Kimyasal özellikler metal

Mn bileşikleri. Bileşiklerin redoks özellikleri

Tc ve Re'nin kısa özellikleri.

Yürütücü:

Olay No.

VIIB alt grubunun metalleri

Genel özellikleri

VIIB alt grubu d-elementlerinden oluşur: Mn, Tc, Re, Bh.

Değerlik elektronları genel formülle tanımlanır:

(n–1)d 5 ns2

Basit maddeler - metaller, gümüş grisi,

manganez

ağır, yüksek erime noktasına sahip,

Mn'den Re'ye geçiş sırasında artar, böylece sıkılığa göre

Re'nin kaynaşabilirliği yalnızca W'den sonra ikinci sıradadır.

En büyük pratik önemi Mn'ye sahip.

teknesyum

Elementler Tc, Bh – radyoaktif elementler, yapay

doğrudan nükleer füzyon sonucu elde edilen; Tekrar-

nadir element.

Tc ve Re elementleri birbirine daha çok benzer.

manganez ile. Tc ve Re'nin daha istikrarlı bir yükselişi var

oksidasyon kütüğü, dolayısıyla bu elementlerin bir

Oksidasyon durumu 7'deki bileşikler tuhaftır.

Mn oksidasyon durumlarıyla karakterize edilir: 2, 3, 4,

Daha kararlı -

2 ve 4. Bu oksidasyon durumları

doğal bileşiklerde bulunur. En genel

tuhaf Mn mineralleri: piroluzit MnO2 ve rodokrozit MnCO3.

Mn(+7) ve (+6) bileşikleri kuvvetli oksitleyici maddelerdir.

Mn, Tc, Re yüksek derecede oksidatif olanlarda en büyük benzerliği gösterir.

Yüksek oksitlerin ve hidroksitlerin asidik doğasında ifade edilir.

Yürütücü:

Olay No.

VIIB alt grubunun tüm elementlerinin daha yüksek hidroksitleri güçlüdür

NEO4 genel formülüne sahip asitler.

En yüksek oksidasyon durumunda Mn, Tc ve Re elementleri ana alt grup elementi olan klora benzer. Asitler: HMnO4, HTcO4, HReO4 ve

HClO4 güçlüdür. VIIB alt grubunun elemanları dikkat çekici bir şekilde karakterize edilir:

Serideki komşularıyla önemli benzerlikler gösterir, özellikle Mn Fe ile benzerlik gösterir. Doğada Mn bileşikleri her zaman Fe bileşiklerine komşudur.

Marganez

Karakteristik oksidasyon durumları

Değerlik elektronları Mn – 3d5 4s2.

En yaygın dereceler

3d5 4s2

manganez

Mn için oksidasyon değerleri 2, 3, 4, 6, 7'dir;

daha kararlı - 2 ve 4. Sulu çözeltilerde

oksidasyon durumu +2 asidik ortamda stabildir ve +4 –

nötr, hafif alkali ve hafif asidik ortam.

Mn(+7) ve (+6) bileşikleri güçlü oksitleyici özellikler gösterir.

Mn oksitlerin ve hidroksitlerin asit-baz karakteri doğal olarak aşağıdakilerden kaynaklanmaktadır:

oksidasyon durumuna bağlı olarak değişir: +2 oksidasyon durumunda oksit ve hidroksit baziktir ve en yüksek oksidasyon durumunda asidiktir,

Ayrıca HMnO4 güçlü bir asittir.

Sulu çözeltilerde Mn(+2) sulu katyonlar halinde bulunur

2+, basitlik açısından Mn2+ ile gösterilir. Yüksek oksidasyon durumlarındaki manganez, tetraoksoanyonlar formunda çözelti halindedir: MnO4 2– ve

MnO4 – .

Yürütücü:

Olay No.

Doğal bileşikler ve metal üretimi

Ağır metaller arasında yer kabuğunda bolluk açısından Mn elementi

balıkçılık demiri takip eder, ancak gözle görülür derecede düşüktür - Fe içeriği yaklaşık% 5 ve Mn - yalnızca yaklaşık% 0,1'dir. Manganez daha yaygın oksitlere sahiptir.

ny ve karbonat ve cevherler. En önemli mineraller şunlardır: pirolitik

MnO2 bölgesi ve rodokrozit MnCO3.

Mn'yi elde etmek

Mn elde etmek için bu minerallere ek olarak hausmannit Mn3 O4 kullanılmaktadır.

ve hidratlanmış psilomelan oksit Mn02. xH2 O. Manganez cevherlerinde hepsi

Manganez esas olarak yüksek mukavemet ve darbe direncine sahip özel kalite çeliklerin üretiminde kullanılır. Öyleyse,

saf formda değil, ferromanganez formunda yeni bir miktar Mn elde edilir

tsa -% 70 ila 88 Mn içeren bir manganez ve demir alaşımı.

Ferromangan dahil olmak üzere yıllık dünya manganez üretiminin toplam hacmi ~ (10 12) milyon ton/yıldır.

Ferromangan elde etmek için manganez oksit cevheri azaltılır

kömür yakıyorlar.

MnO2 + 2C = Mn + 2CO

Yürütücü:

Olay No.

Mn oksitlerle birlikte cevherin içerdiği Fe oksitler de indirgenir.

de. Minimum Fe ve C içeriğine sahip manganez elde etmek için bileşikler

Fe ön olarak ayrılır ve karışık oksit Mn3O4 elde edilir

(MnO.Mn2O3). Daha sonra alüminyum ile indirgenir (piroluzit ile reaksiyona girer)

Çok fırtınalı).

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

Saf manganez hidrometalurjik yöntemle elde edilir. MnSO4 tuzunun bir Mn sülfat çözeltisi yoluyla ön elde edilmesinden sonra,

elektrik akımı uygulanır, katotta manganez azaltılır:

Mn2+ + 2e– = Mn0.

Basit madde

Manganez açık gri bir metaldir. Yoğunluk – 7,4 g/cm3. Erime noktası – 1245O C.

Bu oldukça aktif bir metaldir, E (Mn

/ Mn) = - 1,18 V.

Seyreltik halde kolayca Mn2+ katyonuna oksitlenir.

asitler.

Mn + 2H+ = Mn2+ + H2

Manganez konsantre olarak pasifleştirilir

nitrik ve sülfürik asitler, ancak ısıtıldığında

Pirinç. Manganez – se-

onlarla yavaşça etkileşime girmeye başlar, ancak

kırmızı metal, benzer

bu kadar güçlü oksitleyici maddelerin etkisi altında bile

donanım için

Mn katyona girer

Mn2+. Toz halindeki manganez ısıtıldığında su ile reaksiyona girer.

H2'nin serbest bırakılması.

Havadaki oksidasyon nedeniyle manganez kahverengi lekelerle kaplanır,

Oksijen atmosferinde manganez bir oksit oluşturur

Mn2O3 ve daha yüksek sıcaklıklarda karışık MnO oksit. Mn2 O3

(Mn3O4).

Yürütücü:

Olay No.

Manganez ısıtıldığında halojenler ve kükürt ile reaksiyona girer. Mn yakınlığı

demirden daha fazla kükürt içerir, bu nedenle çeliğe ferromangan eklerken,

içinde çözünen kükürt MnS'ye bağlanır. MnS sülfür metal içinde çözünmez ve cürufa karışır. Kükürtün uzaklaştırılmasından sonra çeliğin mukavemeti artar, bu da kırılganlığa neden olur.

çok yüksek sıcaklıklar(>1200 0 C) manganez, nitrojen ve karbon ile etkileşime girerek stokiyometrik olmayan nitrürler ve karbürler oluşturur.

Manganez bileşikleri

Manganez bileşikleri (+7)

Tüm Mn(+7) bileşikleri güçlü oksitleyici özellikler sergiler.

Potasyum permanganat KMnO 4 – en yaygın bağlantı

Mn(+7). Saf haliyle bu kristalin madde koyu renktedir.

Mor renk. Kristal permanganat ısıtıldığında ayrışır

2KMnO4 = K2 MnO4 + MnO2 + O2

Laboratuardaki bu reaksiyondan elde edebilirsiniz

MnO4 anyon – renklendirici kalıcı çözümler

Ahududu-mor renkte Ganata. Üzerinde

çözeltiyle temas eden yüzeyler

Pirinç. KMnO4 çözeltisi pembe-

KMnO4, permanganatın oksitlenme yeteneğinden dolayı

Mor rengi

su dökün, ince sarı-kahverengi

MnO2 oksit filmleri.

4KMnO4 + 2H2 O = 4MnO2 + 3O2 + 4KOH

Işıkta hızlanan bu reaksiyonu yavaşlatmak için KMnO4 çözeltileri depolanır.

karanlık şişelerde nyat.

Birkaç damla konsantre eklerken

trilatlı sülfürik asit permanganik anhidrit üretir.

Yürütücü:

Olay No.

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

Mn207 oksit koyu yeşil renkte ağır yağlı bir sıvıdır. Bu, normal koşullar altında kullanılabilen tek metal oksittir.

Sıvı haldedir (erime noktası 5,9 0 C). Oksit moleküler bir yapıya sahiptir.

Oldukça kararsız olan küler yapı, 55 0 C'de patlayarak ayrışır. 2Mn2 O7 = 4MnO2 + 3O2

Mn2O7 oksit çok güçlü ve enerjik bir oksitleyici maddedir. Birçok veya-

ganik maddeler etkisi altında CO2 ve H2 O'ya oksitlenir. Oksit

Mn2 O7'ye bazen kimyasal eşleşmeler denir. Bir cam çubuk Mn2O7 ile nemlendirilip alkol lambasının yanına getirilirse yanacaktır.

Mn2O7 suda çözündüğünde permanganik asit oluşur.

Asit HMnO 4 güçlü bir asittir, yalnızca sulu ortamda bulunur

nom çözümü, özgür bir durumda izole edilmemiş. Asit HMnO4 ayrışır-

O2 ve MnO2 salınımı ile.

Bir KMnO4 çözeltisine katı alkali eklendiğinde oluşum

yeşil manganat oluşumu.

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

KMnO4 konsantre hidroklorik asit ile ısıtıldığında oluşur

Cl2 gazı mevcuttur.

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

Bu reaksiyonlar permanganatın güçlü oksitleyici özelliklerini ortaya koymaktadır.

KMnO4'ün indirgeyici maddelerle etkileşiminin ürünleri çözeltinin asitliğine bağlıdır reaksiyonun gerçekleştiği yer.

Asidik çözeltilerde renksiz bir katyon Mn2+ oluşur.

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

Nötr çözeltilerden kahverengi bir MnO2 çökeltisi çöker.

MnO4 – +2H2 O +3e– MnO2 + 4OH– .

Alkali çözeltilerde yeşil anyon MnO4 2– oluşur.

Yürütücü:

Olay No.

Endüstride potasyum permanganat ya manganezden elde edilir

(alkali bir çözelti içinde anotta oksitlenmesi) veya pirolusitten (MnO2 önceden

kaynayarak K2 MnO4'e oksitlenir, bu daha sonra anotta KMnO4'e oksitlenir).

Manganez bileşikleri (+6)

Manganatlar MnO4 2- anyonlu tuzlardır ve parlak yeşil renktedirler.

MnO4 2─ anyonu yalnızca oldukça alkali bir ortamda stabildir. Suyun ve özellikle asidin etkisi altında manganatlar orantısız hale gelerek bir bileşik oluşturur

Mn'nin oksidasyon durumları 4 ve 7'de.

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

Bu nedenle H2 MnO4 asidi mevcut değildir.

Manganatlar, MnO2'nin alkaliler veya karbonatla kaynaştırılmasıyla elde edilebilir.

bir oksitleyici ajanın varlığında mi.

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

Manganatlar güçlü oksitleyici maddelerdir ancak etkilenirlerse

Daha güçlü bir oksitleyici madde kullanırsanız permanganatlara dönüşürler.

Orantısızlık

Manganez bileşikleri (+4)

– en kararlı Mn bileşiği. Bu oksit doğal olarak oluşur (mineral pirolusit).

MnO2 oksit, çok güçlü kristal yapıya sahip siyah-kahverengi bir maddedir.

ikal kafes (rutil TiO2 ile aynı). Bu nedenle MnO 2 oksit olmasına rağmen amfoteriktir alkali çözeltilerle ve seyreltik asitlerle (TiO2 gibi) reaksiyona girmez. Konsantre asitlerde çözünür.

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

Reaksiyon laboratuvarda Cl2 üretmek için kullanılır.

MnO2, konsantre sülfürik ve nitrik asitte çözündüğünde Mn2+ ve O2 oluşur.

Bu nedenle, çok asidik bir ortamda MnO2, MnO2'ye dönüşme eğilimindedir.

Mn2+ katyonu.

MnO2 alkalilerle yalnızca eriyiklerde karışık formasyonla reaksiyona girer

oksitler. Oksitleyici bir maddenin varlığında manganatlar alkali eriyiklerde oluşur.

MnO2 oksit endüstride ucuz bir oksitleyici madde olarak kullanılır. Özellikle, redoks etkileşim

2, O2'nin salınması ve oluşumuyla ayrışır

Mn2 O3 ve Mn3 O4 oksitlerinin oluşumu (MnO. Mn2 O3 ).

Permanganatın ve manganatın indirgenmesi sırasında Mn(+4) hidroksit izole edilmez.

nötr veya hafif alkali ortamlarda ve ayrıca oksidasyon sırasında ganat

Koyu kahverengi bir çökelti olan Mn(OH)2 ve MnOOH çözeltilerden hidratlanır.

düşük MnO2.

Mn(+3) oksit ve hidroksit temel niteliktedir. Bunlar sağlam

kahverengi, suda çözünmeyen ve kararsız maddeler.

Seyreltik asitlerle etkileşime girdiğinde orantısız hale gelirler.

reaksiyona girerek oksidasyon durumu 4 ve 2'de Mn bileşikleri oluşturur. 2MnOOH + H2 SO4 = MnSO4 + MnO2 + 2H2 O

Konsantre asitlerle aynı şekilde etkileşime girerler.

MnO2, yani. asidik ortamda Mn2+ katyonuna dönüşürler. Alkali bir ortamda havada kolayca MnO2'ye oksitlenirler.

Manganez bileşikleri (+2)

Sulu çözeltilerdeki Mn(+2) bileşikleri asidik ortamda stabildir.

Mn(+2) oksit ve hidroksit doğada baziktir, kolayca çözünür

hidratlı katyon Mn2+'yi oluşturmak için asitlerde çözünür.

MnO oksit gri-yeşil refrakter kristalli bir bileşiktir

(erime noktası – 18420 C). Arabanın ayrıştırılmasıyla elde edilebilir.

oksijen yokluğunda bonat.

MnCO3 = MnO + CO2.

MnO suda çözünmez.

Yürütücü:

Yürütücü:

Olay No.

Uzun bir süre, bu elementin bileşiklerinden biri olan dioksitin (pirolusit olarak bilinir), bir tür manyetik demir cevheri minerali olduğu düşünülüyordu. İsveçli kimyagerlerden biri ancak 1774 yılında piroluzitin keşfedilmemiş bir metal içerdiğini keşfetti. Bu mineralin kömürle ısıtılması sonucunda aynı bilinmeyen metali elde etmek mümkün oldu. İlk başta buna mangan adı verildi, daha sonra modern adı ortaya çıktı - manganez. Kimyasal elementin aşağıda tartışılacak birçok ilginç özelliği vardır.

Yedinci grubun bir yan alt grubunda yer alır periyodik tablo(önemli: yan alt grupların tüm elemanları metaldir). Elektronik formül 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (tipik d-element formülü). Manganez serbest bir madde olarak gümüşi beyaz bir renge sahiptir. Kimyasal aktivitesinden dolayı doğada yalnızca oksitler, fosfat ve karbonat gibi bileşikler halinde bulunur. Madde refrakterdir, erime noktası 1244 santigrat derecedir.

İlginç! Doğada bir kimyasal elementin atom kütlesi 55 olan yalnızca bir izotopu bulunur. Geri kalan izotoplar yapay olarak elde edilir ve atom kütlesi 53 olan en kararlı radyoaktif izotop (yarı ömür yaklaşık olarak uranyumunkiyle aynıdır) ).

Manganezin oksidasyon durumu

Altı farklı oksidasyon durumuna sahiptir. Sıfır oksidasyon durumunda element, organik ligandlarla (örneğin P(C5H5)3) ve inorganik ligandlarla karmaşık bileşikler oluşturma yeteneğine sahiptir:

  • karbon monoksit (dimanganez dekakarbonil),
  • azot,
  • fosfor triflorür,
  • nitrik oksit.

+2 oksidasyon durumu manganez tuzları için tipiktir. Önemli: Bu bileşikler tamamen onarıcı özelliklere sahiptir. Oksidasyon durumu +3 olan en kararlı bileşikler Mn2O3 oksit ve bu oksidin Mn(OH)3 hidratıdır. +4'te en kararlı olanlar MnO2 ve amfoterik oksit-hidroksit MnO(OH)2'dir.

Manganez +6'nın oksidasyon durumu, yalnızca sulu bir çözeltide bulunan manganez asit ve tuzları için tipiktir. +7'nin oksidasyon durumu, permanganik asit, anhidriti ve tuzları - permanganatlar (perkloratlara benzer) - yalnızca sulu bir çözeltide bulunan güçlü oksitleyici maddeler için tipiktir. İlginç bir şekilde, potasyum permanganatın (günlük yaşamda potasyum permanganat olarak adlandırılır) indirgenmesi sırasında üç farklı reaksiyon mümkündür:

  • Sülfürik asit varlığında MnO4-anyonu Mn2+'ya indirgenir.
  • Ortam nötr ise MnO4- iyonu MnO(OH)2 veya MnO2'ye indirgenir.
  • Alkali varlığında MnO4- anyonu manganat iyonu MnO42-'ye indirgenir.

Kimyasal element olarak manganez

Kimyasal özellikler

Normal şartlarda aktif değildir. Bunun nedeni atmosferik oksijene maruz kaldığında ortaya çıkan oksit filmidir. Metal tozu hafifçe ısıtılırsa yanar ve MnO2'ye dönüşür.

Isıtıldığında suyla etkileşime girerek hidrojenin yerini alır. Reaksiyon sonucunda pratik olarak çözünmeyen hidroksit Mn(OH)2 elde edilir. Bu madde su ile daha fazla etkileşimi önler.

İlginç! Hidrojen manganez içinde çözünür ve sıcaklık arttıkça çözünürlük artar (metal içindeki gazın bir çözeltisi elde edilir).

Çok güçlü bir şekilde ısıtıldığında (1200 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklar), nitrojenle reaksiyona girerek nitritlere neden olur. Bu bileşikler, bertollidler olarak adlandırılanlar için tipik olan farklı bileşimlere sahip olabilir. Bor, fosfor, silikon ve erimiş formda karbon ile etkileşime girer. Son reaksiyon manganezin kokla indirgenmesi sırasında meydana gelir.

Seyreltik sülfürik ve hidroklorik asitlerle reaksiyona girdiğinde tuz elde edilir ve hidrojen açığa çıkar. Ancak güçlü sülfürik asitle etkileşim farklıdır: reaksiyon ürünleri tuz, su ve sülfür dioksittir (başlangıçta sülfürik asit kükürde indirgenir; ancak kararsızlık nedeniyle sülfürik asit, sülfür dioksit ve suya ayrışır).

Seyreltik nitrik asit ile reaksiyona sokulduğunda nitrat, su ve nitrik oksit elde edilir.

Altı oksit oluşturur:

  • nitröz oksit veya MnO,
  • oksit veya Mn2O3,
  • oksit-oksit Mn3O4,
  • dioksit veya MnO2,
  • manganez anhidrit MnO3,
  • manganez anhidrit Mn2O7.

İlginç! Atmosferdeki oksijenin etkisi altında nitröz oksit yavaş yavaş okside dönüşür. Permanganat anhidrit serbest formda izole edilmemiştir.

Oksit, fraksiyonel oksidasyon durumu olarak adlandırılan bir bileşiktir. Asitlerde çözündüğünde iki değerlikli manganez tuzları oluşur (Mn3+ katyonlu tuzlar kararsızdır ve Mn2+ katyonlu bileşiklere indirgenir).

Dioksit, oksit, nitröz oksit en kararlı oksitlerdir. Manganez anhidrit kararsızdır. Diğer kimyasal elementlerle benzerlikler vardır:

  • Mn2O3 ve Mn3O4 bazik oksitlerdir ve özellikleri benzer demir bileşiklerine benzer;
  • MnO2, özellikleri bakımından alüminyum ve üç değerlikli krom oksitlere benzeyen bir amfoterik oksittir;
  • Mn2O7 - asit oksitözellikleri yüksek klor okside çok benzer.

Kloratlar ve perkloratlar arasındaki analojiyi fark etmek kolaydır. Manganatlar da kloratlar gibi dolaylı olarak elde edilir. Ancak permanganatlar ya doğrudan, yani bir anhidrit ile bir metal oksit/hidroksitin su varlığında etkileşimi yoluyla ya da dolaylı olarak elde edilebilir.

Analitik kimyada Mn2+ katyonu beşinci analitik gruba girer. Bu katyonu tespit edebilen birkaç reaksiyon vardır:

  • Amonyum sülfür ile etkileşime girdiğinde bir MnS çökeltisi oluşur, rengi ten rengindedir; Mineral asitler eklendiğinde çökelti çözünür.
  • Alkalilerle reaksiyona girdiğinde beyaz bir Mn(OH)2 çökeltisi elde edilir; ancak atmosferik oksijenle etkileşime girdiğinde çökeltinin rengi beyazdan kahverengiye döner - Mn(OH)3 elde edilir.
  • Mn2+ katyonlu tuzlara hidrojen peroksit ve bir alkali çözeltisi eklenirse koyu kahverengi bir MnO(OH)2 çökeltisi çöker.
  • Mn2+ katyonlu tuzlara oksitleyici bir madde (kurşun dioksit, sodyum bizmutat) ve güçlü bir nitrik asit çözeltisi eklendiğinde çözelti koyu kırmızıya döner; bu, Mn2+'nın HMnO4'e oksitlendiği anlamına gelir.

Kimyasal özellikler

Manganezin değeri

Element yedinci gruptadır. Tipik manganez - II, III, IV, VI, VII.

Sıfır değerlik serbest bir madde için tipiktir. İki değerlikli bileşikler Mn2+ katyonlu tuzlardır, üç değerlikli bileşikler oksit ve hidroksittir, dört değerlikli bileşikler dioksitin yanı sıra oksit-hidroksittir. Heksa- ve heptavalan bileşikler, MnO42- ve MnO4- anyonlarına sahip tuzlardır.

Manganez nasıl elde edilir ve neyden elde edilir? Manganez ve ferromanganez cevherlerinden ve ayrıca tuz çözeltilerinden. Bilinen üç tane var Farklı yollar manganez elde etmek:

  • kola ile iyileşme,
  • alüminotermi,
  • elektroliz.

İlk durumda, indirgeyici madde olarak kok ve karbon monoksit kullanılır. Metal, demir oksit karışımı içeren cevherden elde edilir. Sonuç hem ferromangan (demir alaşımı) hem de karbürdür (karbür nedir? metal ve karbondan oluşan bir bileşiktir).

Daha saf bir madde elde etmek için metalotermi yöntemlerinden biri kullanılır - alüminotermi. İlk olarak piroluzit kalsine edilerek Mn2O3 üretilir. Elde edilen oksit daha sonra alüminyum tozu ile karıştırılır. Reaksiyon sırasında çok fazla ısı açığa çıkar, bunun sonucunda ortaya çıkan metal erir ve alüminyum oksit onu bir cüruf "başlığı" ile kaplar.

Manganez orta aktiviteli bir metaldir ve Beketov serisinde hidrojenin solunda ve alüminyumun sağında yer alır. Bu, tuzların sulu çözeltilerinin Mn2+ katyonuyla elektrolizi sırasında katotta metal katyonunun indirgendiği anlamına gelir (çok seyreltik bir çözeltinin elektrolizi sırasında katotta su da azalır). Sulu bir MnCl2 çözeltisinin elektrolizi sırasında aşağıdaki reaksiyonlar meydana gelir:

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

Katot (negatif yüklü elektrot): Mn2+ + 2e Mn0

Anot (pozitif yüklü elektrot): 2Cl- - 2e 2Cl0 Cl2

Son reaksiyon denklemi:

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

Elektroliz en saf manganez metalini üretir.

Faydalı video: manganez ve bileşikleri

Başvuru

Manganezin kullanımı oldukça geniştir. Hem metalin kendisi hem de çeşitli bileşikleri kullanılır. Serbest haliyle metalurjide çeşitli amaçlarla kullanılır:

  • çeliği eritirken “oksijen giderici” olarak (oksijen bağlanır ve Mn2O3 oluşur);
  • alaşım elementi olarak: yüksek aşınma direnci ve darbe direncine sahip güçlü çelik üretir;
  • sözde zırh sınıfı çeliğin eritilmesi için;
  • bronz ve pirinç bileşeni olarak;
  • bakır ve nikelden oluşan bir alaşım olan manganin oluşturmak için. Bu alaşımdan reostatlar gibi çeşitli elektrikli cihazlar yapılır.

MnO2, Zn-Mn galvanik hücrelerini yapmak için kullanılır. MnTe ve MnAs elektrik mühendisliğinde kullanılmaktadır.

Manganez uygulamaları

Genellikle potasyum permanganat olarak adlandırılan potasyum permanganat, hem günlük yaşamda (şifalı banyolar için) hem de endüstride ve laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Permanganatın kızıl rengi, çift ve üçlü bağa sahip doymamış hidrokarbonlar çözeltiden geçirildiğinde renk değiştirir. Güçlü bir şekilde ısıtıldığında permanganatlar ayrışır. Bu manganatlar, MnO2 ve oksijen üretir. Bu, laboratuvar koşullarında kimyasal olarak saf oksijen elde etmenin yollarından biridir.

Permanganat asit tuzları yalnızca dolaylı olarak elde edilebilir. Bunu yapmak için MnO2 katı alkali ile karıştırılır ve oksijen varlığında ısıtılır. Katı manganat elde etmenin başka bir yolu da permanganatların kalsinasyonudur.

Manganat çözeltileri güzel bir koyu yeşil renge sahiptir. Bununla birlikte, bu çözeltiler kararsızdır ve orantısızlık reaksiyonuna uğrar: koyu yeşil renk kırmızıya döner ve ayrıca kahverengi bir çökelti oluşur. Reaksiyon permanganat ve MnO2 ile sonuçlanır.

Manganez dioksit laboratuvarda potasyum kloratın (Berthollet tuzu) ayrışması için bir katalizör olarak ve ayrıca saf klor üretmek için kullanılır. İlginç bir şekilde, MnO2'nin hidrojen klorür ile etkileşiminin bir sonucu olarak, bir ara ürün elde edilir - MnCl2 ve klora ayrışan son derece kararsız bir MnCl4 bileşiği. Mn2+ katyonlu tuzların nötr veya asitleştirilmiş çözeltileri soluk pembe renktedir (Mn2+, 6 su molekülünden oluşan bir kompleks oluşturur).

Faydalı video: manganez - yaşamın bir unsuru

Çözüm

Bu kısa bir açıklaması manganez ve kimyasal özellikleri. Gümüş-beyaz orta aktiviteli bir metaldir, suyla yalnızca ısıtıldığında etkileşime girer ve oksidasyon derecesine bağlı olarak hem metalik hem de metalik olmayan özellikler sergiler. Bileşikleri endüstride, evde ve laboratuvarlarda saf oksijen ve klor üretmek için kullanılır.

İlgili yayınlar