मैंगनीज किस उच्च ऑक्सीकरण अवस्था को प्रदर्शित कर सकता है? मैंगनीज (VII) यौगिक

मैंगनीज +7 की उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था अम्लीय ऑक्साइड Mn2O7, मैंगनीज एसिड HMnO4 और इसके लवण से मेल खाती है - परमैंगनेट.

मैंगनीज (VII) यौगिक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं. Mn2O7 एक हरे-भूरे रंग का तैलीय तरल है, जिसके संपर्क में आने पर अल्कोहल और ईथर प्रज्वलित हो जाते हैं। Mn(VII) ऑक्साइड मैंगनीज एसिड HMnO4 से मेल खाता है। यह केवल समाधानों में मौजूद है, लेकिन इसे सबसे मजबूत (α - 100%) में से एक माना जाता है। समाधान में HMnO4 की अधिकतम संभव सांद्रता 20% है। HMnO4 लवण - परमैंगनेट - सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं; जलीय घोल में, एसिड की तरह, एक लाल रंग होता है।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं मेंपरमैंगनेट प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट हैं। पर्यावरण की प्रतिक्रिया के आधार पर, वे या तो द्विसंयोजक मैंगनीज लवण (अम्लीय वातावरण में), मैंगनीज (IV) ऑक्साइड (तटस्थ वातावरण में) या मैंगनीज (VI) यौगिकों - मैंगनेट्स - (क्षारीय वातावरण में) में कम हो जाते हैं। यह स्पष्ट है कि अम्लीय वातावरण में Mn+7 की ऑक्सीकरण क्षमताएँ सबसे अधिक स्पष्ट होती हैं।

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

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

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

परमैंगनेट अम्लीय और क्षारीय दोनों वातावरणों में कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण करता है:

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

एल्डिहाइड अल्कोहल

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

गर्म करने पर, पोटेशियम परमैंगनेट विघटित हो जाता है (इस प्रतिक्रिया का उपयोग प्रयोगशाला में ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है):

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

इस प्रकार, मैंगनीज के लिए समान निर्भरताएँ विशेषता होती हैं: निम्न ऑक्सीकरण अवस्था से उच्चतर अवस्था में जाने पर, ऑक्सीजन यौगिकों के अम्लीय गुण बढ़ जाते हैं, और ओएम प्रतिक्रियाओं में कम करने वाले गुणों को ऑक्सीडेटिव द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया जाता है।

परमैंगनेट अपने मजबूत ऑक्सीकरण गुणों के कारण शरीर के लिए विषैले होते हैं।

परमैंगनेट विषाक्तता के लिए, एसिटिक एसिड में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग मारक के रूप में किया जाता है:

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

KMnO4 घोल त्वचा की सतह और श्लेष्मा झिल्ली के उपचार के लिए एक रोगाणुरोधक और जीवाणुनाशक एजेंट है। अम्लीय वातावरण में KMnO4 के मजबूत ऑक्सीकरण गुण परमैंगनेटोमेट्री की विश्लेषणात्मक विधि का आधार हैं, जिसका उपयोग मूत्र में पानी और यूरिक एसिड की ऑक्सीकरण क्षमता निर्धारित करने के लिए नैदानिक ​​​​विश्लेषण में किया जाता है।

मानव शरीर में विभिन्न यौगिकों में लगभग 12 मिलीग्राम एमएन होता है, जिसमें 43% हड्डी के ऊतकों में केंद्रित होता है। यह हेमटोपोइजिस, हड्डियों के निर्माण, विकास, प्रजनन और शरीर के कुछ अन्य कार्यों को प्रभावित करता है।

मैंगनीज (II) हाइड्रॉक्साइडकमजोर बुनियादी गुण हैं, वायुमंडलीय ऑक्सीजन और अन्य ऑक्सीकरण एजेंटों द्वारा परमैंगनिक एसिड या इसके लवण में ऑक्सीकरण किया जाता है मैंगनीज:

Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + H2O परमैंगनस एसिड

(भूरा अवक्षेप) क्षारीय वातावरण में, Mn2+ MnO42- में ऑक्सीकृत हो जाता है, और अम्लीय वातावरण में MnO4- में ऑक्सीकृत हो जाता है:

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

मैंगनीज НМnО4 और मैंगनीज НМnО4 अम्ल के लवण बनते हैं।

यदि प्रयोग में Mn2+ कम करने वाले गुण प्रदर्शित करता है, तो Mn2+ के कम करने वाले गुण कमजोर रूप से व्यक्त किए जाते हैं। जैविक प्रक्रियाओं में यह ऑक्सीकरण अवस्था को नहीं बदलता है। स्थिर Mn2+ बायोकॉम्प्लेक्स इस ऑक्सीकरण अवस्था को स्थिर करते हैं। स्थिरीकरण प्रभाव जलयोजन शेल के लंबे अवधारण समय में प्रकट होता है। मैंगनीज (IV) ऑक्साइड MnO2 एक स्थिर प्राकृतिक मैंगनीज यौगिक है जो चार संशोधनों में पाया जाता है। सभी संशोधन प्रकृति में उभयचर हैं और उनमें रेडॉक्स द्वैत है। रेडॉक्स द्वैत के उदाहरण एमएनओ2: МnО2 + 2КI + 3СО2 + Н2О → I2 + МnСО3 + 2КНСО3

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

एमएन(VI) यौगिक- अस्थिर. समाधान में वे यौगिकों Mn (II), Mn (IV) और Mn (VII) में बदल सकते हैं: मैंगनीज ऑक्साइड (VI) MnO3 एक गहरे लाल रंग का द्रव्यमान है जो खांसी का कारण बनता है। MnO3 का हाइड्रेट रूप कमजोर परमैंगनिक एसिड H2MnO4 है, जो केवल जलीय घोल में मौजूद होता है। इसके लवण (मैंगनेट्स) हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप और गर्म करने पर आसानी से नष्ट हो जाते हैं। 50°C पर MnO3 विघटित होता है:

2MnO3 → 2MnO2 + O2 और पानी में घुलने पर हाइड्रोलाइज होता है: 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4

Mn(VII) डेरिवेटिव मैंगनीज (VII) ऑक्साइड Mn2O7 और इसका हाइड्रेट रूप - एसिड НМnО4 हैं, जो केवल समाधान में जाना जाता है। Mn2O7 10°C तक स्थिर है, विस्फोटक रूप से विघटित होता है: Mn2O7 → 2MnO2 + O3

ठंडे पानी में घुलने पर अम्ल Mn2O7 + H2O → 2НМnО4 बनता है

मैंगनीज एसिड के लवण НМnO4- परमैंगनेट। आयन विलयन के बैंगनी रंग का कारण बनते हैं। वे EMnO4∙nH2O प्रकार के क्रिस्टलीय हाइड्रेट बनाते हैं, जहां n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr.

परमैंगनेट KMnO4 पानी में अत्यधिक घुलनशील है . परमैंगनेट - मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट। इस संपत्ति का उपयोग चिकित्सा पद्धति में कीटाणुशोधन के लिए, फार्माकोपियल विश्लेषण में अम्लीय वातावरण में KMnO4 के साथ बातचीत करके H2O2 की पहचान के लिए किया जाता है।

परमैंगनेट शरीर के लिए जहर हैं, उनका उदासीनीकरण इस प्रकार हो सकता है: 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 + 2CH3COOK + 8H2O + 5O2

तीव्र परमैंगनेट विषाक्तता के उपचार के लिएएसिटिक एसिड के साथ अम्लीकृत H2O2 का 3% जलीय घोल का उपयोग किया जाता है। पोटेशियम परमैंगनेट ऊतक कोशिकाओं और रोगाणुओं में कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण करता है। इस स्थिति में, KMnO4 घटकर MnO2 हो जाता है। मैंगनीज (IV) ऑक्साइड प्रोटीन के साथ प्रतिक्रिया करके भूरे रंग का कॉम्प्लेक्स भी बना सकता है।

पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 के प्रभाव में, प्रोटीन ऑक्सीकरण और जमाव होता है। इस पर आधारित इसका अनुप्रयोग रोगाणुरोधी और रोगाणुरोधक गुणों वाली एक बाहरी तैयारी के रूप में। इसके अलावा, इसका प्रभाव केवल त्वचा और श्लेष्मा झिल्ली की सतह पर ही प्रकट होता है। KMnO4 के जलीय घोल के ऑक्सीडेटिव गुण उपयोग विषैले कार्बनिक पदार्थों को निष्क्रिय करने के लिए। ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप कम विषैले उत्पाद बनते हैं। उदाहरण के लिए, ड्रग मॉर्फिन को जैविक रूप से निष्क्रिय ऑक्सीमॉर्फिन में बदल दिया जाता है। पोटेशियम परमैंगनेट आवेदन करना विभिन्न कम करने वाले एजेंटों (परमैंगनैटोमेट्री) की सामग्री निर्धारित करने के लिए अनुमापनीय विश्लेषण में।

परमैंगनेट की उच्च ऑक्सीकरण क्षमता उपयोग अपशिष्ट जल प्रदूषण (परमैंगनेट विधि) का आकलन करने के लिए पारिस्थितिकी में। ऑक्सीकृत (फीके) परमैंगनेट की मात्रा पानी में कार्बनिक अशुद्धियों की मात्रा निर्धारित करती है।

परमैंगनेट विधि (परमैंगनैटोमेट्री) का उपयोग किया जाता है नैदानिक ​​प्रयोगशालाओं में भी रक्त में यूरिक एसिड का स्तर निर्धारित करने के लिए।

मैंगनीज अम्ल के लवणों को परमैंगनेट कहते हैं।सबसे प्रसिद्ध पोटेशियम परमैंगनेट नमक KMnO4 है - एक गहरा बैंगनी क्रिस्टलीय पदार्थ, पानी में मध्यम रूप से घुलनशील। KMnO4 के घोल का रंग गहरा लाल होता है, और उच्च सांद्रता पर - बैंगनी, MnO4- आयनों की विशेषता।

परमैंगनेटगर्म करने पर पोटेशियम विघटित हो जाता है

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

पोटेशियम परमैंगनेट एक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, कई अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों को आसानी से ऑक्सीकरण करता है। मैंगनीज की कमी की मात्रा काफी हद तक पर्यावरण के पीएच पर निर्भर करती है।

वसूलीअलग-अलग अम्लता वाले वातावरण में पोटेशियम परमैंगनेट निम्नलिखित योजना के अनुसार आगे बढ़ता है:

अम्लीय pH<7

मैंगनीज(II) (Mn2+)

KMnO4 + कम करने वाला एजेंट तटस्थ वातावरण pH = 7

मैंगनीज(IV) (MnO2)

क्षारीय वातावरण pH>7

मैंगनीज(VI) (MnO42-)

Mn2+ KMnO4 घोल का मलिनकिरण

MnO2 भूरा अवक्षेप

MnO42 विलयन हरा हो जाता है

प्रतिक्रियाओं के उदाहरणविभिन्न वातावरणों (अम्लीय, तटस्थ और क्षारीय) में पोटेशियम परमैंगनेट की भागीदारी के साथ।

पीएच<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-

पीएच = 7 3K2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

MnO4- + 2H2O+3ē = 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

पीएच>7 K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = 2K2МnO4 + K2SO4 + Н2O

MnO4- +1 → MnO42- 1 2

SO32- + 2ОH- - 2ē → SO42-+ H2О 2 1

2MnO4- + SO32- + 2ОH- →2MnO42- + SO42-+ H2О

पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 का उपयोग किया जाता हैचिकित्सा पद्धति में घावों को धोने, धोने, धोने आदि के लिए कीटाणुनाशक और एंटीसेप्टिक के रूप में। विषाक्तता के मामले में गैस्ट्रिक पानी से धोने के लिए KMnO4 का हल्का गुलाबी घोल मौखिक रूप से उपयोग किया जाता है।

पोटेशियम परमैंगनेट का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में बहुत व्यापक रूप से किया जाता है।

KMnO4 का उपयोग करके, कई दवाओं का विश्लेषण किया जाता है (उदाहरण के लिए, H2O2 समाधान का प्रतिशत एकाग्रता (%))।

VIIIB उपसमूह के d-तत्वों की सामान्य विशेषताएँ। परमाणुओं की संरचना. लौह परिवार के तत्व. यौगिकों में ऑक्सीकरण अवस्थाएँ। लोहे के भौतिक और रासायनिक गुण। आवेदन पत्र। प्रकृति में लौह परिवार के डी-तत्वों की व्यापकता और घटना के रूप। लौह लवण (II, III)। आयरन (II) और आयरन (III) के जटिल यौगिक।

उपसमूह VIIIB के तत्वों के सामान्य गुण:

1) अंतिम स्तरों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक सूत्र (n - 1)d(6-8)ns2।

2) प्रत्येक अवधि में इस समूह में 3 तत्व होते हैं, जो त्रिक (परिवार) बनाते हैं:

क) लौह परिवार: लोहा, कोबाल्ट, निकल।

बी) हल्की प्लैटिनम धातुओं का परिवार (पैलेडियम परिवार): रूथेनियम, रोडियम, पैलेडियम।

ग) भारी प्लैटिनम धातुओं का परिवार (प्लैटिनम परिवार): ऑस्मियम, इरिडियम, प्लैटिनम।

3) प्रत्येक परिवार में तत्वों की समानता को परमाणु त्रिज्या की निकटता से समझाया गया है, इसलिए परिवार के भीतर घनत्व करीब है।

4) आवर्त संख्या बढ़ने के साथ घनत्व बढ़ता है (परमाणु आयतन छोटे होते हैं)।

5) ये उच्च गलनांक और क्वथनांक वाली धातुएँ हैं।

6) अलग-अलग तत्वों की अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था अवधि संख्या के साथ बढ़ती है (ऑस्मियम और रूथेनियम के लिए यह 8+ तक पहुंच जाती है)।

7) ये धातुएं क्रिस्टल जाली में हाइड्रोजन परमाणुओं को शामिल करने में सक्षम हैं, उनकी उपस्थिति में परमाणु हाइड्रोजन प्रकट होता है - एक सक्रिय कम करने वाला एजेंट; इसलिए, ये धातुएँ हाइड्रोजन परमाणु के जुड़ने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक हैं।

8) इन धातुओं के यौगिकों को रंगा जाता है।

9) विशेषता लोहे के लिए ऑक्सीकरण अवस्थाएँ +2, +3, अस्थिर यौगिकों में +6। निकेल में +2 है, अस्थिर में +3 है। प्लैटिनम में +2 है, अस्थिर में +4 है।

लोहा। लोहा प्राप्त करना(ये सभी प्रतिक्रियाएं गर्म होने पर होती हैं)

*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. स्थिति: आयरन पाइराइट का फायरिंग.

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

*FeO + C = Fe + CO.

*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (थर्माइट विधि)। स्थिति: गरम करना.

* = Fe + 5CO (लोहे के पेंटाकार्बोनिल के अपघटन का उपयोग बहुत शुद्ध लोहा प्राप्त करने के लिए किया जाता है)।

लोहे के रासायनिक गुणसरल पदार्थों के साथ प्रतिक्रियाएँ

*Fe + S = FeS. स्थिति: गरम करना. *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

*Fe + I2 = FeI2 (आयोडीन क्लोरीन की तुलना में कम मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है; FeI3 मौजूद नहीं है)।

*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO Fe2O3 सबसे स्थिर आयरन ऑक्साइड है)। Fe2O3 nH2O नम हवा में बनता है।

मैंगनीज एक कठोर, भूरे रंग की धातु है। इसके परमाणुओं में एक बाहरी कोश इलेक्ट्रॉन विन्यास होता है

मैंगनीज धातु पानी के साथ प्रतिक्रिया करती है और एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके मैंगनीज (II) आयन बनाती है:

विभिन्न यौगिकों में, मैंगनीज ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है। मैंगनीज की ऑक्सीकरण अवस्था जितनी अधिक होगी, इसके संबंधित यौगिकों की सहसंयोजक प्रकृति उतनी ही अधिक होगी। जैसे-जैसे मैंगनीज के ऑक्सीकरण की मात्रा बढ़ती है, इसके ऑक्साइड की अम्लता भी बढ़ती है।

मैंगनीज(द्वितीय)

मैंगनीज का यह रूप सबसे अधिक स्थिर होता है। इसमें पाँच कक्षकों में से प्रत्येक में एक इलेक्ट्रॉन के साथ एक बाहरी इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है।

जलीय घोल में, मैंगनीज (II) आयन एक हल्का गुलाबी जटिल आयन, हेक्साक्वामैंगनीज (II) बनाने के लिए हाइड्रेट होते हैं। यह आयन अम्लीय वातावरण में स्थिर होता है, लेकिन क्षारीय वातावरण में मैंगनीज हाइड्रॉक्साइड का एक सफेद अवक्षेप बनाता है बुनियादी ऑक्साइड के गुण.

मैंगनीज(III)

मैंगनीज (III) केवल जटिल यौगिकों में मौजूद है। मैंगनीज का यह रूप अस्थिर है। अम्लीय वातावरण में, मैंगनीज (III) मैंगनीज (II) और मैंगनीज (IV) में अनुपातहीन हो जाता है।

मैंगनीज (IV)

मैंगनीज (IV) का सबसे महत्वपूर्ण यौगिक ऑक्साइड है। यह काला यौगिक पानी में अघुलनशील है। इसे एक आयनिक संरचना सौंपी गई है। स्थिरता जाली की उच्च एन्थैल्पी के कारण होती है।

मैंगनीज (IV) ऑक्साइड में कमजोर उभयचर गुण होते हैं। यह एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, उदाहरण के लिए यह केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड से क्लोरीन को विस्थापित करता है:

इस प्रतिक्रिया का उपयोग प्रयोगशाला में क्लोरीन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है (धारा 16.1 देखें)।

मैंगनीज(VI)

मैंगनीज की यह ऑक्सीकरण अवस्था अस्थिर है। पोटेशियम मैंगनीज (VI) को मैंगनीज (IV) ऑक्साइड को किसी मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के साथ मिलाकर प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए पोटेशियम क्लोरेट या पोटेशियम नाइट्रेट:

पोटेशियम मैंगनेट (VI) का रंग हरा होता है। यह केवल क्षारीय विलयन में स्थिर होता है। एक अम्लीय घोल में यह मैंगनीज (IV) और मैंगनीज (VII) में अनुपातहीन हो जाता है:

मैंगनीज (सातवीं)

मैंगनीज की यह ऑक्सीकरण अवस्था अत्यधिक अम्लीय ऑक्साइड में होती है। हालाँकि, सबसे महत्वपूर्ण मैंगनीज (VII) यौगिक पोटेशियम मैंगनीज (VII) (पोटेशियम परमैंगनेट) है। यह ठोस पानी में बहुत अच्छी तरह घुल जाता है, जिससे गहरे बैंगनी रंग का घोल बनता है। मैंगनेट की संरचना चतुष्फलकीय होती है। थोड़े अम्लीय वातावरण में, यह धीरे-धीरे विघटित हो जाता है, जिससे मैंगनीज (IV) ऑक्साइड बनता है:

क्षारीय वातावरण में, पोटेशियम मैंगनीज (VII) कम हो जाता है, जिससे पहले हरा पोटेशियम मैंगनीज (VI) और फिर मैंगनीज (IV) ऑक्साइड बनता है।

पोटेशियम मैंगनेट (VII) एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है। पर्याप्त अम्लीय वातावरण में, यह कम हो जाता है, जिससे मैंगनीज (II) आयन बनता है। इस प्रणाली की मानक रेडॉक्स क्षमता है, जो प्रणाली की मानक क्षमता से अधिक है और इसलिए मैंगनेट क्लोराइड आयन को क्लोरीन गैस में ऑक्सीकरण करता है:

मैंगनेट क्लोराइड आयन का ऑक्सीकरण समीकरण के अनुसार होता है

पोटेशियम मैंगनेट (VII) का व्यापक रूप से प्रयोगशाला अभ्यास में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए।

ऑक्सीजन और क्लोरीन का उत्पादन करने के लिए (अध्याय 15 और 16 देखें);

सल्फर डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन सल्फाइड के लिए एक विश्लेषणात्मक परीक्षण करने के लिए (अध्याय 15 देखें); प्रारंभिक कार्बनिक रसायन विज्ञान में (अध्याय 19 देखें);

रेडॉक्स टाइट्रीमेट्री में वॉल्यूमेट्रिक अभिकर्मक के रूप में।

पोटेशियम मैंगनेट (VII) के अनुमापनीय उपयोग का एक उदाहरण आयरन (II) और एथेनेडियोएट्स (ऑक्सालेट्स) की मदद से मात्रात्मक निर्धारण है:

हालाँकि, चूंकि पोटेशियम मैंगनेट (VII) को उच्च शुद्धता में प्राप्त करना मुश्किल है, इसलिए इसे प्राथमिक अनुमापांक मानक के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है।

लंबे समय तक, इस तत्व के यौगिकों में से एक, अर्थात् इसके डाइऑक्साइड (पाइरोलुसाइट के रूप में जाना जाता है) को खनिज चुंबकीय लौह अयस्क का एक प्रकार माना जाता था। 1774 में ही स्वीडिश रसायनज्ञों में से एक ने पाया कि पायरोलुसाइट में एक अज्ञात धातु मौजूद है। इस खनिज को कोयले के साथ गर्म करने के परिणामस्वरूप वही अज्ञात धातु प्राप्त करना संभव हुआ। पहले इसे मैंगनम कहा जाता था, बाद में आधुनिक नाम सामने आया - मैंगनीज। रासायनिक तत्व में कई दिलचस्प गुण हैं, जिनकी चर्चा नीचे की जाएगी।

आवर्त सारणी के सातवें समूह के एक पार्श्व उपसमूह में स्थित (महत्वपूर्ण: पार्श्व उपसमूह के सभी तत्व धातु हैं)। इलेक्ट्रॉनिक सूत्र 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (सामान्य डी-तत्व सूत्र)। एक मुक्त पदार्थ के रूप में मैंगनीज का रंग चांदी जैसा सफेद होता है। अपनी रासायनिक गतिविधि के कारण, यह प्रकृति में केवल ऑक्साइड, फॉस्फेट और कार्बोनेट जैसे यौगिकों के रूप में होता है। पदार्थ दुर्दम्य है, गलनांक 1244 डिग्री सेल्सियस है।

दिलचस्प!प्रकृति में किसी रासायनिक तत्व का केवल एक ही आइसोटोप पाया जाता है, जिसका परमाणु द्रव्यमान 55 होता है। शेष आइसोटोप कृत्रिम रूप से प्राप्त किए जाते हैं, और 53 के परमाणु द्रव्यमान वाला सबसे स्थिर रेडियोधर्मी आइसोटोप होता है (आधा जीवन लगभग यूरेनियम के समान होता है) ).

मैंगनीज की ऑक्सीकरण अवस्था

इसकी छह अलग-अलग ऑक्सीकरण अवस्थाएँ हैं। शून्य ऑक्सीकरण अवस्था में, तत्व कार्बनिक लिगैंड (उदाहरण के लिए, P(C5H5)3), साथ ही अकार्बनिक लिगैंड के साथ जटिल यौगिक बनाने में सक्षम है:

• कार्बन मोनोऑक्साइड (डिमैंगनीज डेकाकार्बोनिल),
• नाइट्रोजन,
• फॉस्फोरस ट्राइफ्लोराइड,
• नाइट्रिक ऑक्साइड।

+2 ऑक्सीकरण अवस्था मैंगनीज लवण के लिए विशिष्ट है। महत्वपूर्ण: इन यौगिकों में विशुद्ध रूप से पुनर्स्थापनात्मक गुण होते हैं। +3 की ऑक्सीकरण अवस्था वाले सबसे स्थिर यौगिक Mn2O3 ऑक्साइड हैं, साथ ही इस ऑक्साइड के हाइड्रेट Mn(OH)3 हैं। +4 पर, सबसे अधिक स्थिर MnO2 और एम्फोटेरिक ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड MnO(OH)2 हैं।

मैंगनीज +6 की ऑक्सीकरण अवस्था मैंगनीज एसिड और उसके लवणों के लिए विशिष्ट है, जो केवल जलीय घोल में मौजूद होते हैं। +7 की ऑक्सीकरण अवस्था परमैंगनिक एसिड, उसके एनहाइड्राइड और लवण - परमैंगनेट्स (पर्क्लोरेट्स के अनुरूप) - मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट, जो केवल एक जलीय घोल में मौजूद होते हैं, के लिए विशिष्ट है। दिलचस्प बात यह है कि पोटेशियम परमैंगनेट (दैनिक जीवन में इसे पोटेशियम परमैंगनेट कहा जाता है) को कम करने पर तीन अलग-अलग प्रतिक्रियाएं संभव होती हैं:

• सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में, MnO4- आयन Mn2+ में अपचयित हो जाता है।
• यदि माध्यम तटस्थ है, तो MnO4- आयन MnO(OH)2 या MnO2 में अपचयित हो जाता है।
• क्षार की उपस्थिति में, MnO4- आयन मैंगनेट आयन MnO42- में अपचयित हो जाता है।

मैंगनीज एक रासायनिक तत्व के रूप में

रासायनिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में यह निष्क्रिय होता है। इसका कारण एक ऑक्साइड फिल्म है जो वायुमंडलीय ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर दिखाई देती है। यदि धातु पाउडर को थोड़ा गर्म किया जाए तो यह जलकर MnO2 में बदल जाता है।

गर्म होने पर, यह पानी के साथ क्रिया करता है और हाइड्रोजन को विस्थापित करता है। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, व्यावहारिक रूप से अघुलनशील हाइड्रॉक्साइड Mn(OH)2 प्राप्त होता है। यह पदार्थ पानी के साथ आगे संपर्क को रोकता है।

दिलचस्प!हाइड्रोजन मैंगनीज में घुलनशील है, और जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, घुलनशीलता बढ़ती है (धातु में गैस का घोल प्राप्त होता है)।

जब इसे अत्यधिक तीव्रता से गर्म किया जाता है (तापमान 1200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर), तो यह नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप नाइट्राइड बनता है। इन यौगिकों में अलग-अलग संरचनाएं हो सकती हैं, जो तथाकथित बर्थोलाइड्स के लिए विशिष्ट है। यह बोरॉन, फॉस्फोरस, सिलिकॉन और पिघले हुए रूप में कार्बन के साथ परस्पर क्रिया करता है। अंतिम प्रतिक्रिया कोक के साथ मैंगनीज की कमी के दौरान होती है।

तनु सल्फ्यूरिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने पर नमक प्राप्त होता है और हाइड्रोजन निकलता है। लेकिन मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड के साथ बातचीत अलग होती है: प्रतिक्रिया उत्पाद नमक, पानी और सल्फर डाइऑक्साइड होते हैं (प्रारंभ में, सल्फ्यूरिक एसिड सल्फ्यूरिक एसिड में कम हो जाता है; लेकिन अस्थिरता के कारण, सल्फ्यूरिक एसिड सल्फर डाइऑक्साइड और पानी में टूट जाता है)।

तनु नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने पर नाइट्रेट, पानी और नाइट्रिक ऑक्साइड प्राप्त होते हैं।

छह ऑक्साइड बनाता है:

• नाइट्रस ऑक्साइड, या MnO,
• ऑक्साइड, या Mn2O3,
• ऑक्साइड-ऑक्साइड Mn3O4,
• डाइऑक्साइड, या MnO2,
• मैंगनीज एनहाइड्राइड MnO3,
• मैंगनीज एनहाइड्राइड Mn2O7.

दिलचस्प!वायुमंडलीय ऑक्सीजन के प्रभाव में, नाइट्रस ऑक्साइड धीरे-धीरे ऑक्साइड में बदल जाता है। परमैंगनेट एनहाइड्राइड को मुक्त रूप में पृथक नहीं किया गया है।

ऑक्साइड एक तथाकथित भिन्नात्मक ऑक्सीकरण अवस्था वाला एक यौगिक है। एसिड में घुलने पर, डाइवैलेंट मैंगनीज के लवण बनते हैं (Mn3+ धनायन वाले लवण अस्थिर होते हैं और Mn2+ धनायन वाले यौगिकों में परिवर्तित हो जाते हैं)।

डाइऑक्साइड, ऑक्साइड, नाइट्रस-ऑक्साइड सबसे स्थिर ऑक्साइड हैं। मैंगनीज एनहाइड्राइड अस्थिर है। अन्य रासायनिक तत्वों के साथ समानताएँ हैं:

• Mn2O3 और Mn3O4 मूल ऑक्साइड हैं, और उनके गुण समान लौह यौगिकों के समान हैं;
• एमएनओ2 एक एम्फोटेरिक ऑक्साइड है, जो एल्यूमीनियम और त्रिसंयोजक क्रोमियम ऑक्साइड के गुणों के समान है;
• Mn2O7 एक अम्लीय ऑक्साइड है, इसके गुण उच्च क्लोरीन ऑक्साइड के समान हैं।

क्लोरेट्स और परक्लोरेट्स के साथ सादृश्य को नोटिस करना आसान है। क्लोरेट्स की तरह मैंगनेट्स भी अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त होते हैं। लेकिन परमैंगनेट या तो सीधे प्राप्त किया जा सकता है, यानी पानी की उपस्थिति में एनहाइड्राइड और धातु ऑक्साइड/हाइड्रॉक्साइड की परस्पर क्रिया द्वारा, या परोक्ष रूप से।

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में, Mn2+ धनायन पांचवें विश्लेषणात्मक समूह में आता है। ऐसी कई प्रतिक्रियाएँ हैं जो इस धनायन का पता लगा सकती हैं:

• अमोनियम सल्फाइड के साथ बातचीत करते समय, एक एमएनएस अवक्षेप बनता है, इसका रंग मांस के रंग का होता है; जब खनिज अम्ल मिलाए जाते हैं, तो अवक्षेप घुल जाता है।
• क्षार के साथ प्रतिक्रिया करने पर, Mn(OH)2 का एक सफेद अवक्षेप प्राप्त होता है; हालाँकि, वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ बातचीत करते समय, अवक्षेप का रंग सफेद से भूरा हो जाता है - Mn(OH)3 प्राप्त होता है।
• यदि Mn2+ धनायन के साथ लवण में हाइड्रोजन पेरोक्साइड और एक क्षार घोल मिलाया जाता है, तो एक गहरे भूरे रंग का अवक्षेप MnO(OH)2 अवक्षेपित हो जाता है।
• जब एक ऑक्सीकरण एजेंट (सीसा डाइऑक्साइड, सोडियम बिस्मथेट) और नाइट्रिक एसिड का एक मजबूत समाधान Mn2+ धनायन के साथ लवण में जोड़ा जाता है, तो समाधान लाल रंग में बदल जाता है - इसका मतलब है कि Mn2+ को HMnO4 में ऑक्सीकरण किया गया है।

रासायनिक गुण

मैंगनीज की वैधता

तत्व सातवें समूह में है। विशिष्ट मैंगनीज - II, III, IV, VI, VII।

शून्य संयोजकता एक मुक्त पदार्थ के लिए विशिष्ट है। द्विसंयोजक यौगिक Mn2+ धनायन वाले लवण हैं, त्रिसंयोजक यौगिक ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड हैं, टेट्रावैलेंट यौगिक डाइऑक्साइड हैं, साथ ही ऑक्साइड-हाइड्रॉक्साइड भी हैं। हेक्सा- और हेप्टावेलेंट यौगिक MnO42- और MnO4- आयनों वाले लवण हैं।

मैंगनीज कैसे प्राप्त करें तथा किससे प्राप्त किया जाता है? मैंगनीज और फेरोमैंगनीज अयस्कों से, साथ ही नमक के घोल से। मैंगनीज प्राप्त करने के तीन अलग-अलग तरीके हैं:

• कोक के साथ पुनर्प्राप्ति,
• एलुमिनोथर्मी,
• इलेक्ट्रोलिसिस.

पहले मामले में, कोक और कार्बन मोनोऑक्साइड का उपयोग कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। लौह ऑक्साइड के मिश्रण वाले अयस्क से धातु प्राप्त की जाती है। इसका परिणाम फेरोमैंगनीज (लोहे के साथ एक मिश्र धातु) और कार्बाइड (कार्बाइड क्या है? यह धातु और कार्बन का एक यौगिक है) दोनों हैं।

शुद्ध पदार्थ प्राप्त करने के लिए मेटलोथर्मी की एक विधि का उपयोग किया जाता है - एल्युमिनोथर्मी। सबसे पहले, पाइरोलुसाइट को कैलक्लाइंड किया जाता है, जो Mn2O3 का उत्पादन करता है। परिणामी ऑक्साइड को एल्यूमीनियम पाउडर के साथ मिलाया जाता है। प्रतिक्रिया के दौरान, बहुत अधिक गर्मी निकलती है, जिसके परिणामस्वरूप परिणामी धातु पिघल जाती है, और एल्यूमीनियम ऑक्साइड इसे स्लैग "कैप" से ढक देता है।

मैंगनीज मध्यम गतिविधि की एक धातु है और बेकेटोव श्रृंखला में हाइड्रोजन के बाईं ओर और एल्यूमीनियम के दाईं ओर स्थित है। इसका मतलब यह है कि Mn2+ धनायन के साथ लवण के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर धातु का धनायन कम हो जाता है (बहुत पतले घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर पानी भी कम हो जाता है)। MnCl2 के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ होती हैं:

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

कैथोड (नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रोड): Mn2+ + 2e Mn0

एनोड (धनात्मक आवेशित इलेक्ट्रोड): 2Cl- - 2e 2Cl0 Cl2

अंतिम प्रतिक्रिया समीकरण है:

एमएनसीएल2 (एल-जेड) एमएन + सीएल2

इलेक्ट्रोलिसिस से शुद्धतम मैंगनीज धातु का उत्पादन होता है।

उपयोगी वीडियो: मैंगनीज और उसके यौगिक

आवेदन

मैंगनीज का उपयोग काफी व्यापक है। धातु और उसके विभिन्न यौगिकों दोनों का उपयोग किया जाता है। अपने मुक्त रूप में इसका उपयोग धातु विज्ञान में विभिन्न प्रयोजनों के लिए किया जाता है:

• स्टील को पिघलाने पर "डीऑक्सीडाइज़र" के रूप में (ऑक्सीजन बंधता है और Mn2O3 बनता है);
• एक मिश्र धातु तत्व के रूप में: यह उच्च पहनने के प्रतिरोध और प्रभाव प्रतिरोध के साथ मजबूत स्टील का उत्पादन करता है;
• स्टील के तथाकथित कवच ग्रेड के गलाने के लिए;
• कांस्य और पीतल के एक घटक के रूप में;
• मैंगनीन बनाने के लिए, तांबे और निकल के साथ एक मिश्र धातु। विभिन्न विद्युत उपकरण, जैसे रिओस्टेट, इस मिश्र धातु से बनाए जाते हैं

MnO2 का उपयोग Zn-Mn गैल्वेनिक सेल बनाने के लिए किया जाता है। MnTe और MnAs का उपयोग इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में किया जाता है।

मैंगनीज के अनुप्रयोग

पोटेशियम परमैंगनेट, जिसे अक्सर पोटेशियम परमैंगनेट कहा जाता है, का व्यापक रूप से रोजमर्रा की जिंदगी (औषधीय स्नान के लिए) और उद्योग और प्रयोगशालाओं दोनों में उपयोग किया जाता है। जब डबल और ट्रिपल बॉन्ड वाले असंतृप्त हाइड्रोकार्बन को घोल से गुजारा जाता है तो परमैंगनेट का लाल रंग फीका पड़ जाता है। अत्यधिक गर्म करने पर परमैंगनेट विघटित हो जाता है। इससे मैंगनेट्स, MnO2 और ऑक्सीजन का उत्पादन होता है। यह प्रयोगशाला स्थितियों में रासायनिक रूप से शुद्ध ऑक्सीजन प्राप्त करने के तरीकों में से एक है।

परमैंगनेट अम्ल के लवण अप्रत्यक्ष रूप से ही प्राप्त किये जा सकते हैं। ऐसा करने के लिए, MnO2 को ठोस क्षार के साथ मिलाया जाता है और ऑक्सीजन की उपस्थिति में गर्म किया जाता है। ठोस मैंगनीज प्राप्त करने का दूसरा तरीका परमैंगनेट का कैल्सीनेशन है।

मैंगनेट्स के घोल का रंग सुंदर गहरा हरा होता है। हालाँकि, ये समाधान अस्थिर हैं और एक असंगत प्रतिक्रिया से गुजरते हैं: गहरा हरा रंग लाल रंग में बदल जाता है, और एक भूरे रंग का अवक्षेप भी बनता है। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप परमैंगनेट और MnO2 बनता है।

मैंगनीज डाइऑक्साइड का उपयोग प्रयोगशाला में पोटेशियम क्लोरेट (बर्थोलेट नमक) के अपघटन के लिए उत्प्रेरक के रूप में, साथ ही शुद्ध क्लोरीन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। दिलचस्प बात यह है कि हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ MnO2 की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप, एक मध्यवर्ती उत्पाद प्राप्त होता है - एक अत्यंत अस्थिर यौगिक MnCl4, जो MnCl2 और क्लोरीन में विघटित हो जाता है। Mn2+ धनायन वाले लवणों के तटस्थ या अम्लीय घोल का रंग हल्का गुलाबी होता है (Mn2+ 6 पानी के अणुओं के साथ एक कॉम्प्लेक्स बनाता है)।

उपयोगी वीडियो: मैंगनीज - जीवन का एक तत्व

निष्कर्ष

यह मैंगनीज और उसके रासायनिक गुणों का संक्षिप्त विवरण है। यह मध्यम गतिविधि की एक चांदी-सफेद धातु है, गर्म होने पर ही पानी के साथ संपर्क करती है, और ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर, धात्विक और गैर-धात्विक दोनों गुणों को प्रदर्शित करती है। इसके यौगिकों का उपयोग उद्योग, घर और प्रयोगशालाओं में शुद्ध ऑक्सीजन और क्लोरीन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

एक अउत्तेजित मैंगनीज परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 3d 5 4s 2 है; उत्तेजित अवस्था को इलेक्ट्रॉनिक सूत्र 3d 5 4s 1 4p 1 द्वारा व्यक्त किया जाता है।

यौगिकों में मैंगनीज के लिए सबसे विशिष्ट ऑक्सीकरण अवस्थाएँ +2, +4, +6, +7 हैं।

मैंगनीज एक चांदी-सफेद, भंगुर, काफी सक्रिय धातु है: तनाव सीमा में यह एल्यूमीनियम और जस्ता के बीच है। हवा में, मैंगनीज एक ऑक्साइड फिल्म से ढका होता है, जो इसे आगे ऑक्सीकरण से बचाता है। बारीक कुचली अवस्था में मैंगनीज आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है।

मैंगनीज (II) ऑक्साइड एमएनओ और इसके संबंधित हाइड्रॉक्साइड एमएन (ओएच) 2 में मूल गुण होते हैं - जब वे एसिड के साथ बातचीत करते हैं, तो डाइवैलेंट मैंगनीज लवण बनते हैं: एमएन (ओएच) 2 + 2 एच + ® एमएन 2+ + 2 एच 2 ओ।

जब धात्विक मैंगनीज अम्ल में घुलता है तो Mn 2+ धनायन भी बनते हैं। मैंगनीज (II) यौगिक कम करने वाले गुण प्रदर्शित करते हैं, उदाहरण के लिए, Mn(OH) 2 का एक सफेद अवक्षेप हवा में तेजी से काला हो जाता है, धीरे-धीरे MnO 2 में ऑक्सीकरण होता है: 2 Mn(OH) 2 + O 2 ® 2 MnO 2 + 2 H 2 O .

मैंगनीज (IV) ऑक्साइड MnO2 सबसे स्थिर मैंगनीज यौगिक है; यह निम्न ऑक्सीकरण अवस्था (+2) में मैंगनीज यौगिकों के ऑक्सीकरण के दौरान और उच्च ऑक्सीकरण अवस्था (+6, +7) में मैंगनीज यौगिकों के अपचयन के दौरान आसानी से बनता है:

एमएन(ओएच) 2 + एच 2 ओ 2 ® एमएनओ 2 + 2 एच 2 ओ;

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

एमएनओ 2 एक एम्फोटेरिक ऑक्साइड है, हालांकि, इसके अम्लीय और बुनियादी दोनों गुण कमजोर रूप से व्यक्त किए गए हैं। एमएनओ 2 के स्पष्ट रूप से परिभाषित बुनियादी गुणों को प्रदर्शित नहीं करने का एक कारण अम्लीय वातावरण (= +1.23 वी) में इसकी मजबूत ऑक्सीकरण गतिविधि है: एमएनओ 2 टेट्रावेलेंट मैंगनीज के स्थिर लवण बनाने के बजाय एमएन 2+ आयनों में कम हो जाता है। मैंगनीज (IV) ऑक्साइड के अनुरूप हाइड्रेट फॉर्म को हाइड्रेटेड मैंगनीज डाइऑक्साइड MnO 2 ×xH 2 O माना जाना चाहिए। एम्फोटेरिक ऑक्साइड के रूप में मैंगनीज (IV) ऑक्साइड औपचारिक रूप से पोटेशियम परमैंगनेट एसिड के ऑर्थो- और मेटा-रूपों से मेल खाता है जो पृथक नहीं हैं। मुक्त अवस्था: H 4 MnO 4 - ऑर्थो फॉर्म और H 2 MnO 3 - मेटा फॉर्म। मैंगनीज ऑक्साइड एमएन 3 ओ 4 ज्ञात है, जिसे परमैंगनस एसिड एमएन 2 एमएनओ 4 - मैंगनीज (द्वितीय) ऑर्थोमैंगनीट के ऑर्थो-रूप का एक डाइवलेंट मैंगनीज नमक माना जा सकता है। साहित्य में एमएन 2 ओ 3 ऑक्साइड के अस्तित्व के बारे में रिपोर्टें हैं। इस ऑक्साइड के अस्तित्व को परमैंगनस एसिड के मेटा-फॉर्म के एक द्विसंयोजक मैंगनीज नमक के रूप में मानकर समझाया जा सकता है: एमएनएमएनओ 3 - मैंगनीज (II) मेटामैंगनीज।

जब मैंगनीज डाइऑक्साइड को क्षारीय माध्यम में पोटेशियम क्लोरेट या नाइट्रेट जैसे ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ जोड़ा जाता है, तो टेट्रावेलेंट मैंगनीज को हेक्सावलेंट अवस्था में ऑक्सीकृत किया जाता है, और पोटेशियम मैंगनीज बनता है - एक नमक जो परमैंगनस एसिड एच 2 एमएनओ के समाधान में भी बहुत अस्थिर है 4, जिसका एनहाइड्राइड (MnO3) अज्ञात है:

एमएनओ 2 + केएनओ 3 + 2 केओएच ® के 2 एमएनओ 4 + केएनओ 2 + एच 2 ओ।

मैंगनेट्स अस्थिर होते हैं और प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के अनुसार अनुपातहीन होने का खतरा होता है: 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⇆ 2 KMnO 4 + MnO 2 ¯ + 4 KOH,

परिणामस्वरूप, मैंगनीज आयन एमएनओ 4 2- के कारण समाधान का हरा रंग, परमैंगनेट आयन एमएनओ 4- की बैंगनी रंग विशेषता में बदल जाता है।

हेप्टावेलेंट मैंगनीज का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला यौगिक पोटेशियम परमैंगनेट KMnO 4 है - एक नमक जो केवल परमैंगनिक एसिड HMnO 4 के घोल में जाना जाता है। पोटेशियम परमैंगनेट को मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ मैंगनीज के ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, क्लोरीन:

2 के 2 एमएनओ 4 + सीएल 2 ® 2 केएमएनओ 4 + 2 केसीएल।

मैंगनीज (VII) ऑक्साइड, या मैंगनीज एनहाइड्राइड, एमएन 2 ओ 7 एक विस्फोटक हरा-भूरा तरल है। Mn 2 O 7 प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

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

उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था +7 में मैंगनीज यौगिक, विशेष रूप से परमैंगनेट, मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं। परमैंगनेट आयनों की कमी की गहराई और उनकी ऑक्सीडेटिव गतिविधि माध्यम के पीएच पर निर्भर करती है।

अत्यधिक अम्लीय वातावरण में, परमैंगनेट कमी का उत्पाद एमएन 2+ आयन होता है, जिसके परिणामस्वरूप द्विसंयोजक मैंगनीज लवण होते हैं:

एमएनओ 4 - + 8 एच + + 5 ई - ® एमएन 2+ + 4 एच 2 ओ (= +1.51 वी)।

तटस्थ, थोड़ा क्षारीय या थोड़ा अम्लीय वातावरण में, परमैंगनेट आयनों की कमी के परिणामस्वरूप एमएनओ 2 बनता है:

एमएनओ 4 - + 2 एच 2 ओ + 3 ई - ® एमएनओ 2 ¯ + 4 ओएच - (= +0.60 वी)।

एमएनओ 4 - + 4 एच + + 3 ई - ® एमएनओ 2 ¯ + 2 एच 2 ओ (= +1.69 वी)।

अत्यधिक क्षारीय वातावरण में, परमैंगनेट आयन मैंगनीज आयन MnO 4 2– में कम हो जाते हैं, और K 2 MnO 4 और Na 2 MnO 4 जैसे लवण बनते हैं:

एमएनओ 4 - + ई - ® एमएनओ 4 2 - ( = +0.56 वी)।

धातु विज्ञान के लिए सबसे महत्वपूर्ण धातुओं में से एक मैंगनीज है। इसके अलावा, यह आम तौर पर एक असामान्य तत्व है जिसके साथ दिलचस्प तथ्य जुड़े हुए हैं। जीवित जीवों के लिए महत्वपूर्ण, कई मिश्र धातुओं और रसायनों के उत्पादन में आवश्यक। मैंगनीज - जिसकी एक तस्वीर नीचे देखी जा सकती है। यह इसके गुण और विशेषताएं हैं जिन पर हम इस लेख में विचार करेंगे।

एक रासायनिक तत्व के लक्षण

यदि हम एक तत्व के रूप में मैंगनीज की बात करें तो सबसे पहले हमें इसमें इसकी स्थिति का वर्णन करना चाहिए।

1. चतुर्थ प्रमुख काल, सातवें समूह, द्वितीयक उपसमूह में स्थित है।
2. क्रमांक 25 है। मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है जिसके परमाणु +25 के बराबर होते हैं। इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान है, न्यूट्रॉन - 30।
3. परमाणु द्रव्यमान मान 54.938 है।
4. मैंगनीज का रासायनिक तत्व प्रतीक Mn है।
5. लैटिन नाम मैंगनीज है.

यह क्रोमियम और लोहे के बीच स्थित है, जो भौतिक और रासायनिक विशेषताओं में इसकी समानता बताता है।

मैंगनीज - रासायनिक तत्व: संक्रमण धातु

यदि हम दिए गए परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास पर विचार करें तो इसका सूत्र इस प्रकार दिखेगा: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. यह स्पष्ट हो जाता है कि जिस तत्व पर हम विचार कर रहे हैं वह डी-परिवार से एक संक्रमण धातु है। 3डी उपस्तर में पांच इलेक्ट्रॉन परमाणु की स्थिरता का संकेत देते हैं, जो इसके रासायनिक गुणों में प्रकट होता है।

एक धातु के रूप में, मैंगनीज एक कम करने वाला एजेंट है, लेकिन इसके अधिकांश यौगिक काफी मजबूत ऑक्सीकरण क्षमता प्रदर्शित करने में सक्षम हैं। यह किसी दिए गए तत्व की विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं और संयोजकताओं के कारण होता है। यही इस परिवार की सभी धातुओं की विशेषता है।

इस प्रकार, मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है जो अन्य परमाणुओं के बीच स्थित है और इसकी अपनी विशेष विशेषताएं हैं। आइए अधिक विस्तार से देखें कि ये गुण क्या हैं।

मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है. ऑक्सीकरण अवस्था

परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक सूत्र हम पहले ही बता चुके हैं। इसके अनुसार, यह तत्व कई सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाओं को प्रदर्शित करने में सक्षम है। यह:

परमाणु की संयोजकता IV है। सबसे स्थिर यौगिक वे हैं जिनमें मैंगनीज +2, +4, +6 के मान प्रदर्शित करता है। ऑक्सीकरण की उच्चतम डिग्री यौगिकों को मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के रूप में कार्य करने की अनुमति देती है। उदाहरण के लिए: KMnO 4, Mn 2 O 7.

+2 वाले यौगिक कम करने वाले एजेंट हैं; मैंगनीज (II) हाइड्रॉक्साइड में बुनियादी गुणों की प्रबलता के साथ उभयचर गुण होते हैं। मध्यवर्ती ऑक्सीकरण अवस्थाएँ उभयधर्मी यौगिक बनाती हैं।

खोज का इतिहास

मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है जिसकी खोज तुरंत नहीं, बल्कि धीरे-धीरे विभिन्न वैज्ञानिकों द्वारा की गई। हालाँकि, प्राचीन काल से ही लोग इसके यौगिकों का उपयोग करते रहे हैं। मैंगनीज (IV) ऑक्साइड का उपयोग कांच बनाने के लिए किया जाता था। एक इटालियन ने यह तथ्य बताया कि चश्मे के रासायनिक उत्पादन के दौरान इस यौगिक को मिलाने से उनका रंग बैंगनी हो जाता है। इसके साथ ही यही पदार्थ रंगीन चश्मे में बादल छाने को भी खत्म करने में मदद करता है।

बाद में ऑस्ट्रिया में, वैज्ञानिक कीम प्यूरोलिसाइट (मैंगनीज (IV) ऑक्साइड), पोटाश और कोयले को उच्च तापमान पर उजागर करके मैंगनीज धातु का एक टुकड़ा प्राप्त करने में सक्षम हुए। हालाँकि, इस नमूने में कई अशुद्धियाँ थीं जिन्हें वह ख़त्म नहीं कर सका, इसलिए खोज नहीं हो पाई।

फिर भी बाद में, एक अन्य वैज्ञानिक ने भी एक मिश्रण संश्लेषित किया जिसमें एक महत्वपूर्ण अनुपात शुद्ध धातु का था। यह बर्गमैन ही थे जिन्होंने पहले निकल तत्व की खोज की थी। हालाँकि, मामला पूरा करना उनकी किस्मत में नहीं था।

मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है जिसे सबसे पहले 1774 में कार्ल शीले द्वारा एक साधारण पदार्थ के रूप में प्राप्त और पृथक किया गया था। हालाँकि, उन्होंने यह काम आई. गण के साथ मिलकर किया, जिन्होंने धातु के एक टुकड़े को गलाने की प्रक्रिया पूरी की। लेकिन फिर भी वे इसकी अशुद्धियों से पूरी तरह छुटकारा पाने और उत्पाद की 100% उपज प्राप्त करने में असमर्थ रहे।

फिर भी, ठीक इसी समय परमाणु की खोज हुई थी। इन्हीं वैज्ञानिकों ने इसे खोजकर्ता का नाम देने का प्रयास किया। उन्होंने मैंगनीजियम शब्द चुना। हालाँकि, मैग्नीशियम की खोज के बाद, भ्रम शुरू हुआ और मैंगनीज का नाम बदलकर इसका आधुनिक नाम (एच. डेविड, 1908) कर दिया गया।

चूँकि मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है जिसके गुण कई धातुकर्म प्रक्रियाओं के लिए बहुत मूल्यवान हैं, समय के साथ इसे यथासंभव शुद्धतम रूप में प्राप्त करने का तरीका खोजना आवश्यक हो गया। इस समस्या को दुनिया भर के वैज्ञानिकों द्वारा हल किया गया था, लेकिन सोवियत रसायनज्ञ आर. एग्लाडेज़ के काम की बदौलत इसे 1919 में ही हल किया जा सका। यह वह था जिसने इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा मैंगनीज सल्फेट्स और क्लोराइड से 99.98% पदार्थ सामग्री के साथ शुद्ध धातु प्राप्त करने का एक तरीका खोजा था। अब इस पद्धति का प्रयोग पूरी दुनिया में किया जाता है।

प्रकृति में होना

मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है, जिसके एक साधारण पदार्थ की तस्वीर नीचे देखी जा सकती है। प्रकृति में, इस परमाणु के कई समस्थानिक हैं, जिनमें न्यूट्रॉन की संख्या बहुत भिन्न होती है। इस प्रकार, द्रव्यमान संख्याएं 44 से 69 तक भिन्न होती हैं। हालांकि, एकमात्र स्थिर आइसोटोप 55 एमएन के मूल्य वाला तत्व है, अन्य सभी का आधा जीवन या तो नगण्य रूप से छोटा होता है या बहुत कम मात्रा में मौजूद होता है।

चूँकि मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है जिसकी ऑक्सीकरण अवस्था बहुत भिन्न होती है, यह प्रकृति में कई यौगिक भी बनाता है। यह तत्व कभी भी अपने शुद्ध रूप में नहीं पाया जाता है। खनिजों और अयस्कों में, इसका निरंतर पड़ोसी लोहा है। कुल मिलाकर, हम कई सबसे महत्वपूर्ण चट्टानों की पहचान कर सकते हैं जिनमें मैंगनीज होता है।

1. पायरोलुसाइट। यौगिक सूत्र: MnO 2 *nH 2 O.
2. साइलोमेलन, MnO2*mMnO*nH2O अणु।
3. मैंगनाईट, सूत्र MnO*OH.
4. ब्राउनाइट दूसरों की तुलना में कम आम है। फॉर्मूला एमएन 2 ओ 3.
5. हॉसमैनाइट, सूत्र Mn*Mn 2 O 4।
6. रोडोनाइट एमएन 2 (SiO3) 2.
7. मैंगनीज कार्बोनेट अयस्क.
8. क्रिमसन स्पार या रोडोड्रोसाइट - एमएनसीओ 3।
9. पुरपुराइट - एमएन 3 पीओ 4।

इसके अलावा, कई और खनिजों की पहचान की जा सकती है, जिनमें विचाराधीन तत्व भी शामिल हैं। यह:

• केल्साइट;
• साइडराइट;
• क्ले मिनरल्स;
• चैलेडोनी;
• दूधिया पत्थर;
• रेत-गाद यौगिक.

चट्टानों और तलछटी चट्टानों, खनिजों के अलावा, मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है जो निम्नलिखित वस्तुओं का हिस्सा है:

1. पादप जीव. इस तत्व के सबसे बड़े भंडार हैं: वॉटर चेस्टनट, डकवीड और डायटम।
2. जंग लगे मशरूम.
3. कुछ प्रकार के जीवाणु.
4. निम्नलिखित जानवर: लाल चींटियाँ, क्रस्टेशियंस, मोलस्क।
5. लोग - दैनिक आवश्यकता लगभग 3-5 मिलीग्राम है।
6. विश्व महासागर के पानी में इस तत्व का 0.3% हिस्सा होता है।
7. पृथ्वी की पपड़ी में कुल सामग्री भार के हिसाब से 0.1% है।

कुल मिलाकर, यह हमारे ग्रह पर 14वां सबसे प्रचुर तत्व है। भारी धातुओं में यह लोहे के बाद दूसरे स्थान पर है।

भौतिक गुण

एक साधारण पदार्थ के रूप में मैंगनीज के गुणों की दृष्टि से इसके लिए कई मुख्य भौतिक विशेषताओं की पहचान की जा सकती है।

1. एक साधारण पदार्थ के रूप में, यह काफी कठोर धातु है (मोह पैमाने पर सूचक 4 है)। रंग चांदी-सफेद है, हवा में यह एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म से ढका हुआ है, और काटने पर चमकता है।
2. गलनांक 1246 0 C है।
3. क्वथनांक - 2061 0 C.
4. इसमें चालकता के गुण अच्छे हैं, यह अनुचुम्बकीय है।
5. धातु का घनत्व 7.44 ग्राम/सेमी 3 है।
6. यह चार बहुरूपी संशोधनों (α, β, γ, σ) के रूप में मौजूद है, जो क्रिस्टल जाली और परमाणु पैकिंग घनत्व की संरचना और आकार में भिन्न है। इनके गलनांक भी भिन्न-भिन्न होते हैं।

धातु विज्ञान में उपयोग किए जाने वाले मैंगनीज के तीन मुख्य रूप हैं: β, γ, σ। अल्फ़ा कम आम है, क्योंकि यह अपने गुणों में बहुत नाजुक है।

रासायनिक गुण

रसायन शास्त्र के दृष्टिकोण से, मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है जिसका आयन चार्ज +2 से +7 तक काफी भिन्न होता है। यह उसकी गतिविधि पर अपनी छाप छोड़ता है। हवा में अपने मुक्त रूप में, मैंगनीज पानी के साथ बहुत कमजोर प्रतिक्रिया करता है और तनु एसिड में घुल जाता है। हालाँकि, जैसे ही तापमान बढ़ता है, धातु की गतिविधि तेजी से बढ़ जाती है।

तो, यह इनके साथ बातचीत करने में सक्षम है:

• नाइट्रोजन;
• कार्बन;
• हैलोजन;
• सिलिकॉन;
• फास्फोरस;
• सल्फर और अन्य गैर-धातुएँ।

बिना हवा के गर्म करने पर धातु आसानी से वाष्प अवस्था में चली जाती है। मैंगनीज द्वारा प्रदर्शित ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर, इसके यौगिक कम करने वाले और ऑक्सीकरण एजेंट दोनों हो सकते हैं। कुछ उभयधर्मी गुण प्रदर्शित करते हैं। इस प्रकार, मुख्य यौगिक उन यौगिकों की विशेषता हैं जिनमें यह +2 है। एम्फोटेरिक - +4, और उच्चतम मूल्य +7 पर अम्लीय और मजबूत ऑक्सीकरण।

इस तथ्य के बावजूद कि मैंगनीज एक जटिल यौगिक है, इसकी संख्या कम है। यह परमाणु के स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के कारण है, क्योंकि इसके 3डी उपस्तर में 5 इलेक्ट्रॉन होते हैं।

प्राप्ति के तरीके

औद्योगिक रूप से मैंगनीज (एक रासायनिक तत्व) का उत्पादन तीन मुख्य तरीकों से किया जाता है। जैसा कि नाम लैटिन में पढ़ा जाता है, हमने पहले ही इसे मैंगनम के रूप में नामित किया है। यदि आप इसका रूसी में अनुवाद करते हैं, तो यह होगा "हां, मैं वास्तव में स्पष्ट करता हूं, मैं रंग बिगाड़ता हूं।" मैंगनीज का नाम इसके गुणों के कारण पड़ा है, जो प्राचीन काल से ज्ञात हैं।

हालाँकि, इसकी लोकप्रियता के बावजूद, इसे उपयोग के लिए इसके शुद्ध रूप में केवल 1919 में ही प्राप्त करना संभव हो सका। यह निम्नलिखित विधियों का उपयोग करके किया जाता है।

1. इलेक्ट्रोलिसिस, उत्पाद उपज 99.98% है। रासायनिक उद्योग में मैंगनीज इस प्रकार प्राप्त किया जाता है।
2. सिलिकोथर्मिक, या सिलिकॉन के साथ कमी। इस विधि से, सिलिकॉन और मैंगनीज (IV) ऑक्साइड का संलयन होता है, जिसके परिणामस्वरूप शुद्ध धातु का निर्माण होता है। उपज लगभग 68% है, क्योंकि मैंगनीज सिलिकॉन के साथ मिलकर एक अतिरिक्त उत्पाद के रूप में सिलिसाइड बनाता है। इस विधि का उपयोग धातुकर्म उद्योग में किया जाता है।
3. एलुमिनोथर्मिक विधि - एल्यूमीनियम का उपयोग करके कमी। यह उत्पाद की बहुत अधिक उपज भी नहीं देता है; मैंगनीज अशुद्धियों से दूषित होता है।

इस धातु का उत्पादन धातु विज्ञान में की जाने वाली कई प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है। यहां तक ​​कि मैंगनीज की थोड़ी सी मात्रा भी मिश्र धातुओं के गुणों को बहुत प्रभावित कर सकती है। यह सिद्ध हो चुका है कि कई धातुएँ इसमें घुल जाती हैं, जिससे इसकी क्रिस्टल जाली भर जाती है।

इस तत्व के निष्कर्षण एवं उत्पादन में रूस विश्व में प्रथम स्थान पर है। यह प्रक्रिया निम्नलिखित देशों में भी की जाती है:

• चीन।
• कजाकिस्तान.
• जॉर्जिया.
• यूक्रेन.

औद्योगिक उपयोग

मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है जिसका उपयोग न केवल धातु विज्ञान में महत्वपूर्ण है। बल्कि अन्य क्षेत्रों में भी. अपने शुद्ध रूप में धातु के अलावा, किसी दिए गए परमाणु के विभिन्न यौगिकों का भी बहुत महत्व है। आइए हम मुख्य बातों की रूपरेखा तैयार करें।

1. कई प्रकार की मिश्रधातुएँ हैं, जिनमें मैंगनीज के कारण अद्वितीय गुण होते हैं। उदाहरण के लिए, यह इतना मजबूत और पहनने के लिए प्रतिरोधी है कि इसका उपयोग उत्खननकर्ताओं, पत्थर प्रसंस्करण मशीनों, क्रशर, बॉल मिलों और कवच भागों के गलाने के लिए किया जाता है।
2. मैंगनीज डाइऑक्साइड इलेक्ट्रोप्लेटिंग में एक आवश्यक ऑक्सीकरण तत्व है; इसका उपयोग डीपोलराइज़र के निर्माण में किया जाता है।
3. विभिन्न पदार्थों के कार्बनिक संश्लेषण को पूरा करने के लिए कई मैंगनीज यौगिकों की आवश्यकता होती है।
4. पोटेशियम परमैंगनेट (या पोटेशियम परमैंगनेट) का उपयोग दवा में एक मजबूत कीटाणुनाशक के रूप में किया जाता है।
5. यह तत्व कांस्य, पीतल का हिस्सा है और तांबे के साथ अपना मिश्र धातु बनाता है, जिसका उपयोग विमान टरबाइन, ब्लेड और अन्य भागों के निर्माण के लिए किया जाता है।

जैविक भूमिका

मनुष्य के लिए मैंगनीज की दैनिक आवश्यकता 3-5 मिलीग्राम है। इस तत्व की कमी से तंत्रिका तंत्र का अवसाद, नींद में खलल, चिंता और चक्कर आना होता है। इसकी भूमिका का अभी तक पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है, लेकिन यह स्पष्ट है कि, सबसे पहले, यह प्रभावित करता है:

• ऊंचाई;
• गोनाडों की गतिविधि;
• हार्मोन का कार्य;
• रक्त निर्माण.

यह तत्व सभी पौधों, जानवरों और मनुष्यों में मौजूद है, जो इसकी महत्वपूर्ण जैविक भूमिका को साबित करता है।

मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है, जिसके बारे में रोचक तथ्य किसी भी व्यक्ति को प्रभावित कर सकते हैं और यह भी समझा सकते हैं कि यह कितना महत्वपूर्ण है। आइए हम उनमें से सबसे बुनियादी प्रस्तुत करें, जिन्होंने इस धातु के इतिहास में अपनी छाप पाई है।

1. यूएसएसआर में गृह युद्ध के कठिन समय के दौरान, पहले निर्यात उत्पादों में से एक अयस्क था जिसमें बड़ी मात्रा में मैंगनीज था।
2. यदि मैंगनीज डाइऑक्साइड को सॉल्टपीटर के साथ मिला दिया जाए और फिर उत्पाद को पानी में घोल दिया जाए, तो आश्चर्यजनक परिवर्तन शुरू हो जाएंगे। सबसे पहले, घोल हरा हो जाएगा, फिर रंग बदलकर नीला और फिर बैंगनी हो जाएगा। अंत में, यह लाल रंग का हो जाएगा और धीरे-धीरे भूरे रंग का अवक्षेप बन जाएगा। यदि आप मिश्रण को हिलाएंगे, तो हरा रंग फिर से बहाल हो जाएगा और सब कुछ फिर से हो जाएगा। इसके लिए पोटेशियम परमैंगनेट को इसका नाम मिला, जिसका अनुवाद "खनिज गिरगिट" है।
3. यदि मैंगनीज युक्त उर्वरकों को मिट्टी में मिलाया जाए तो पौधों की उत्पादकता बढ़ेगी और प्रकाश संश्लेषण की दर में वृद्धि होगी। सर्दी के गेहूं में दाने अच्छे बनेंगे।
4. मैंगनीज खनिज रोडोनाइट के सबसे बड़े ब्लॉक का वजन 47 टन था और यह उरल्स में पाया गया था।
5. मैंगनीन नामक एक टर्नरी मिश्रधातु होती है। इसमें तांबा, मैंगनीज और निकल जैसे तत्व शामिल हैं। इसकी विशिष्टता यह है कि इसमें उच्च विद्युत प्रतिरोध होता है, जो तापमान पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि दबाव से प्रभावित होता है।

निःसंदेह, इस धातु के बारे में इतना ही नहीं कहा जा सकता। मैंगनीज एक रासायनिक तत्व है, जिसके बारे में रोचक तथ्य काफी विविध हैं। खासकर अगर हम उन गुणों के बारे में बात करें जो यह विभिन्न मिश्र धातुओं को प्रदान करता है।