Марганец

24 Фев

Ма́рганец — элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 25. Обозначается символом Mn (лат. Manganum, ма́нганум, в составе формул по-русски читается как марганец, например, KMnO4 — калий марганец о четыре). Простое вещество марганец — металл серебристо-белого цвета. Наряду с железом и его сплавами относится к чёрным металлам. Известны пять аллотропных модификаций марганца — четыре с кубической и одна с тетрагональной кристаллической решёткой.

stroenie-atoma-marganca

Минералы марганца

  • пиролюзит MnO2·xH2O, самый распространённый минерал (содержит 63,2 % марганца);
  • манганит (бурая марганцевая руда) MnO(OH) (62,5 % марганца);
  • браунит 3Mn2O3·MnSiO3 (69,5 % марганца);
  • гаусманит (MnIIMn2III)O4;
  • родохрозит (марганцевый шпат, малиновый шпат) MnCO3 (47,8 % марганца);
  • псиломелан mMnO • MnO2nH2O (45-60 % марганца);
  • пурпурит Mn3+[PO4], (36,65 % марганца).

Химические свойства:

Характерные степени окисления марганца: 0, +2, +3, +4, +6, +7 (степени окисления +1, +5 малохарактерны).

При окислении на воздухе пассивируется. Порошкообразный марганец сгорает в кислороде:

  {\displaystyle {\mathsf {Mn+O_{2}\rightarrow MnO_{2}}}}

Марганец при нагревании разлагает воду, вытесняя водород:

{\displaystyle {\mathsf {Mn+2H_{2}O{\xrightarrow[{}]{^{o}t}}Mn(OH)_{2}+H_{2}\uparrow }}}

При этом слой образующегося гидроксида марганца замедляет реакцию.

Марганец поглощает водород, с повышением температуры его растворимость в марганце увеличивается. При температуре выше 1200 °C взаимодействует с азотом, образуя различные по составу нитриды.

Углерод реагирует с расплавленным марганцем, образуя карбиды Mn3C и другие. Образует также силициды, бориды, фосфиды.

C соляной и серной кислотами реагирует по уравнению:

  {\mathsf  {Mn+2H^{+}\rightarrow Mn^{{2+}}+H_{2}\uparrow }}

С концентрированной серной кислотой реакция идёт по уравнению:

  {\mathsf  {Mn+2H_{2}SO_{4}\rightarrow MnSO_{4}+SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}

С разбавленной азотной кислотой реакция идёт по уравнению:

  {\mathsf  {3Mn+8HNO_{3}\rightarrow 3Mn(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}

В щелочном растворе марганец устойчив.

Марганец образует следующие оксиды: MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3 (не выделен в свободном состоянии) и марганцевый ангидрид Mn2O7.

Mn2O7 в обычных условиях жидкое маслянистое вещество тёмно-зелёного цвета, очень неустойчивое; в смеси с концентрированной серной кислотой воспламеняет органические вещества. При 90 °C Mn2O7 разлагается со взрывом. Наиболее устойчивы оксиды Mn2O3 и MnO2, а также комбинированный оксид Mn3O4 (2MnO·MnO2, или соль Mn2MnO4).

При сплавлении оксида марганца (IV) (пиролюзит) со щелочами в присутствии кислорода образуются манганаты:

{\displaystyle {\mathsf {2MnO_{2}+4KOH+O_{2}\rightarrow 2K_{2}MnO_{4}+2H_{2}O}}}

Раствор манганата имеет тёмно-зелёный цвет. При подкислении протекает реакция:

{\mathsf  {3K_{2}MnO_{4}+3H_{2}SO_{4}\rightarrow 3K_{2}SO_{4}+2HMnO_{4}+MnO(OH)_{2}\downarrow +H_{2}O}}

Раствор окрашивается в малиновый цвет из-за появления аниона MnO4, и из него выпадает коричневый осадок оксида-гидроксида марганца (IV).

Марганцевая кислота очень сильная, но неустойчивая, её невозможно сконцентрировать более, чем до 20 %. Сама кислота и её соли (перманганаты) — сильные окислители. Например, перманганат калия в зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде — до соединений марганца (II), в нейтральной — до соединений марганца (IV), в сильно щелочной — до соединений марганца (VI).

При прокаливании перманганаты разлагаются с выделением кислорода (один из лабораторных способов получения чистого кислорода). Реакция идёт по уравнению (на примере перманганата калия):

{\mathsf  {2KMnO_{4}{\xrightarrow[ {}]{^{0}t}}K_{2}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}}}

Под действием сильных окислителей ион Mn2+ переходит в ион MnO4:

{\mathsf  {2MnSO_{4}+5PbO_{2}+6HNO_{3}\rightarrow 2HMnO_{4}+2PbSO_{4}+3Pb(NO_{3})_{2}+2H_{2}O}}

Эта реакция используется для качественного определения Mn2+

При подщелачивании растворов солей Mn (II) из них выпадает осадок гидроксида марганца (II), быстро буреющий на воздухе в результате окисления.

Соли MnCl3, Mn2(SO4)3 неустойчивы. Гидроксиды Mn(OH)2 и Mn(OH)3 имеют основный характер, MnO(OH)2 — амфотерный. Хлорид марганца (IV) MnCl4 очень неустойчив, разлагается при нагревании, чем пользуются для получения хлора:

{\mathsf  {MnO_{2}+4HCl\rightarrow MnCl_{2}+Cl_{2}\uparrow +2H_{2}O}}

soedineniya-marganca perexody-marganca

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Одноклассники

Комментарии: