A vegyületben a mangán mutatja a legmagasabb fokú oxidációt. Mi a mangán: a kémiai elem tanulmányozása

Ennek az elemnek az egyik vegyületét, nevezetesen a dioxidját (piroluzitként ismert) sokáig a mágneses vasérc ásványi típusának tekintették. Csak 1774-ben fedezte fel az egyik svéd vegyész, hogy a piroluzit feltáratlan fémet tartalmaz. Ennek az ásványnak a szénnel való hevítésével ugyanazt az ismeretlen fémet lehetett előállítani. Eleinte mangánnak hívták, később megjelent a modern név - mangán. A kémiai elemnek számos érdekes tulajdonsága van, amelyeket az alábbiakban tárgyalunk.

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

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

A mangán oxidációs állapota

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

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

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

A mangán +6 oxidációs állapota jellemző a mangánsavra és sóira, amelyek csak vizes oldatban léteznek. A +7-es oxidációs állapot jellemző a permangánsavra, annak anhidridjére és a sókra - permanganátok (a perklorátokhoz hasonló) - erős oxidálószerekre, amelyek csak vizes oldatban vannak jelen. Érdekes módon a kálium-permanganát (a mindennapi életben kálium-permanganát) redukálásakor három különböző reakció lehetséges:

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

A mangán mint kémiai elem

Kémiai tulajdonságok

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

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

Érdekes! A hidrogén oldódik a mangánban, és a hőmérséklet emelkedésével az oldhatóság nő (a gáz oldatát kapjuk a fémben).

Nagyon erős hevítéskor (1200 Celsius fok feletti hőmérséklet) reakcióba lép a nitrogénnel, ami nitrideket eredményez. Ezek a vegyületek eltérő összetételűek lehetnek, ami jellemző az úgynevezett berthollidokra. Kölcsönhatásba lép bórral, foszforral, szilíciummal és olvadt formában - szénnel. Az utolsó reakció a mangán koksszal történő redukciója során következik be.

Híg kénsavval és sósavval reagálva só keletkezik, és hidrogén szabadul fel. De az erős kénsavval más a kölcsönhatás: a reakciótermékek só, víz és kén-dioxid (a kénsavat kezdetben kénsavvá redukálják, de az instabilitás miatt a kénsav kén-dioxiddá és vízzé bomlik).

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

Hat oxidot képez:

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

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

Az oxid úgynevezett frakcionált oxidációs állapotú vegyület. Savakban oldva kétértékű mangán sói képződnek (a Mn3+ kationos sók instabilak és Mn2+ kationos vegyületekké redukálódnak).

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

• A Mn2O3 és Mn3O4 bázikus oxidok, tulajdonságaik hasonlóak a hasonló vasvegyületekhez;
• A MnO2 egy amfoter oxid, tulajdonságaiban hasonló az alumíniumhoz és a három vegyértékű króm-oxidokhoz;
• A Mn2O7 egy savas oxid, tulajdonságai nagyon hasonlóak a magasabb klórtartalmú oxidokéhoz.

Könnyen észrevehető az analógia a klorátokkal és perklorátokkal. A manganátokat a klorátokhoz hasonlóan közvetetten nyerik. De a permanganátok vagy közvetlenül, azaz egy anhidrid és egy fém-oxid/hidroxid kölcsönhatásával víz jelenlétében, vagy közvetetten nyerhetők.

Az analitikai kémiában az Mn2+ kation az ötödik analitikai csoportba tartozik. Számos reakció képes kimutatni ezt a kationt:

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

Kémiai tulajdonságok

A mangán vegyértéke

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

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

Hogyan és miből nyerik a mangánt? Mangán és ferromangán ércekből, valamint sóoldatokból. A mangán beszerzésének három különböző módja van:

• visszanyerés kólával,
• aluminotermia,
• elektrolízis.

Az első esetben kokszot és szén-monoxidot használnak redukálószerként. A fémet vas-oxid-keveréket tartalmazó ércből nyerik ki. Az eredmény ferromangán (vas ötvözete) és karbid (mi a karbid? fém és szén vegyülete).

A tisztább anyag előállításához a metallotermia egyik módszerét használják - az alumíniumtermiát. Először a piroluzitot kalcinálják, ami Mn2O3-t termel. A kapott oxidot ezután összekeverjük alumíniumporral. A reakció során sok hő szabadul fel, aminek következtében a keletkező fém megolvad, az alumínium-oxid pedig salakos „sapkával” borítja be.

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

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

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

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

A végső reakcióegyenlet a következő:

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

Az elektrolízis a legtisztább mangánfémet állítja elő.

Hasznos videó: mangán és vegyületei

Alkalmazás

A mangán használata meglehetősen elterjedt. Mind magát a fémet, mind annak különféle vegyületeit használják. Szabad formájában a kohászatban különféle célokra használják:

• „deoxidálószerként” az acél olvasztásakor (az oxigén megköti és Mn2O3 képződik);
• mint ötvözőelem: erős acélt állít elő, nagy kopásállósággal és ütésállósággal;
• az úgynevezett páncélminőségű acél olvasztására;
• bronz és sárgaréz alkotóelemeként;
• hogy hozzon létre manganint, egy réz és nikkel ötvözetet. Ebből az ötvözetből különféle elektromos eszközöket, például reosztátokat készítenek

A MnO2-t Zn-Mn galvánelemek előállítására használják. Az MnTe-t és az MnA-kat az elektrotechnikában használják.

A mangán alkalmazásai

A kálium-permanganátot, amelyet gyakran kálium-permanganátnak neveznek, széles körben használják mind a mindennapi életben (gyógyfürdőkhöz), mind az iparban és a laboratóriumokban. A permanganát bíbor színe elszíneződik, ha kettős és hármas kötést tartalmazó telítetlen szénhidrogéneket vezetnek át az oldaton. Erős melegítés hatására a permanganátok lebomlanak. Ez manganátokat, MnO2-t és oxigént termel. Ez az egyik módja annak, hogy laboratóriumi körülmények között vegytiszta oxigént nyerjünk.

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

A manganát oldatok gyönyörű sötétzöld színűek. Ezek az oldatok azonban instabilak és aránytalansági reakción mennek keresztül: a sötétzöld szín bíborvörösre változik, és barna csapadék is képződik. A reakció permanganátot és MnO2-t eredményez.

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

Hasznos videó: mangán - az élet eleme

Következtetés

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

Fémek kémiája

2. előadás. Az előadásban tárgyalt főbb kérdések

A VIIB alcsoport fémei

A VIIB alcsoport fémeinek általános jellemzői.

A mangán kémiája

Természetes Mn vegyületek

A fémek fizikai és kémiai tulajdonságai.

Mn vegyületek. A vegyületek redox tulajdonságai

A Tc és Re rövid jellemzői.

A VIIB alcsoport fémei

Általános jellemzők

természetes vegyületekben jelennek meg. A leggyakrabban

furcsa Mn ásványok: piroluzit MnO2 és rodokrozit MnCO3.

A Mn(+7) és (+6) vegyületek erős oxidálószerek.

Mn, Tc, Re mutatják a legnagyobb hasonlóságot erősen oxidatív

Ez a magasabb oxidok és hidroxidok savas természetében fejeződik ki.

A VIIB alcsoport összes elemének magasabb hidroxidjai erősek

NEO4 általános képletű savak.

A legmagasabb oxidációs állapotokban az Mn, Tc és Re elemek hasonlóak a klór fő alcsoportjához. Savak: HMnO4, HTcO4, HReO4 és

A HClO4 erős. A VIIB-alcsoport elemeit egy észrevehető

szignifikáns hasonlóság a sorozat szomszédjaival, különösen a Mn mutat hasonlóságot Fe-vel. A természetben a Mn-vegyületek mindig szomszédosak a vas-vegyületekkel.

Marganese

Jellegzetes oxidációs állapotok

semleges, enyhén lúgos és enyhén savas környezet.

A Mn(+7) és (+6) vegyületek erős oxidáló tulajdonságokat mutatnak.

A Mn-oxidok és -hidroxidok sav-bázis jellege természetesen annak köszönhető

az oxidációs állapottól függően változik: +2 oxidációs állapotban az oxid és a hidroxid bázikus, a legmagasabb oxidációs állapotban pedig savas,

Ezenkívül a HMnO4 erős sav.

Vizes oldatokban az Mn(+2) vizes oldat formájában létezik

2+, amelyet az egyszerűség kedvéért Mn2+-val jelölünk. A magas oxidációs állapotú mangán oldatban tetraoxoanionok formájában van: MnO4 2– ill.

MnO4 – .

Természetes vegyületek és fémgyártás

Az Mn elem a földkéregben előforduló nehézfémek között

a halászat a vasat követi, de észrevehetően alacsonyabb annál - a Fe-tartalom körülbelül 5%, a Mn-tartalom pedig csak körülbelül 0,1%. A mangánnak gyakoribb oxidjai vannak

ny és karbonát és ércek. A legfontosabb ásványi anyagok: pirolitikus

helyszín MnO2 és rodokrozit MnCO3.

Mn megszerzéséhez

Ezen ásványok mellett hausmannit Mn3 O4-et használnak a Mn előállításához

és hidratált pszilomelán-oxid MnO2. xH2 O. A mangánércekben minden

A mangánt főleg speciális acélminőségek előállításához használják, amelyek nagy szilárdsággal és ütésállósággal rendelkeznek. Ebből adódóan,

új mennyiségű Mn-t nem tiszta formában, hanem ferromangán formájában kapunk

tsa - mangán és vas ötvözete, amely 70-88% Mn-t tartalmaz.

A világ éves mangántermelésének teljes mennyisége, beleértve a ferromangánt is, ~ (10 12) millió tonna/év.

A ferromangán előállításához a mangán-oxid-ércet redukálják

szenet égetnek.

MnO2 + 2C = Mn + 2CO

A Mn-oxidokkal együtt az ércben lévő Fe-oxidok is redukálódnak.

de. Minimális vas- és C-tartalmú mangán előállítása, vegyületek

Előzetesen a Fe-t elválasztjuk, és vegyes Mn3O4-oxidot kapunk

(MnO . Mn2O3 ). Ezután alumíniummal redukálják (a piroluzit reakcióba lép a

túl viharos).

3Mn3O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2O3

A tiszta mangánt hidrometallurgiai módszerrel állítják elő. A MnSO4 só előzetes kinyerése után Mn-szulfát oldattal,

elektromos áramot alkalmazunk, a mangánt a katódon redukáljuk:

Mn2+ + 2e– = Mn0.

Egyszerű anyag

A mangán világosszürke fém. Sűrűség – 7,4 g/cm3. Olvadáspont - 1245 C.

Mn2+. Melegítéskor a porított mangán vízzel reagál

H2 felszabadulása.

A levegőben történő oxidáció következtében a mangán barna foltokkal borítja be,

Melegítéskor a mangán reakcióba lép halogénekkel és kénnel. Mn affinitás

több kén, mint vas, így ha ferromangánt adunk az acélhoz,

a benne oldott kén MnS-hez kötődik. Az MnS-szulfid nem oldódik fel a fémben, és a salakba kerül. Az acél szilárdsága megnő a kén eltávolítása után, ami ridegséget okoz.

Nagyon magas hőmérsékleten (>1200 0 C) a mangán nitrogénnel és szénnel kölcsönhatásba lépve nem sztöchiometrikus nitrideket és karbidokat képez.

Mangán vegyületek

Mangánvegyületek (+7)

Minden Mn(+7) vegyület erős oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik.

Kálium-permanganát KMnO 4 – a leggyakoribb kapcsolat

Mn(+7). Ez a kristályos anyag tiszta formájában sötét

lila szín. A kristályos permanganát hevítésekor lebomlik

Ennek a fényben felgyorsuló reakciónak a lelassítására KMnO4 oldatokat tárolnak

nyat sötét üvegekben.

Néhány csepp koncentrált hozzáadásakor

a trilált kénsav permangán-anhidridet termel.

2KMnO4 + H2SO4 2Mn2O7 + K2SO4 + H2O

A Mn2O7-oxid sötétzöld színű nehéz olajos folyadék. Ez az egyetlen fém-oxid, amely normál körülmények között az

Folyékony halmazállapotú (olvadáspont: 5,9 0 C). Az oxid molekuláris

szerkezetű, nagyon instabil, 55 0 C-on robbanásszerűen lebomlik. 2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2

A Mn2O7-oxid nagyon erős és energikus oxidálószer. Sok vagy-

a ganikus anyagok hatása alatt CO2-vé és H2O-vá oxidálódnak. Oxid

Az Mn2O7-et néha kémiai gyufának is nevezik. Ha egy üvegrudat Mn2O7-ben megnedvesítenek és alkohollámpához visznek, az kigyullad.

Amikor az Mn2O7-et vízben oldjuk, permangánsav képződik.

A sav HMnO 4 egy erős sav, csak vizes közegben létezik

nom megoldás, nem izolált szabad állapotban. A sav HMnO4 lebomlik

O2 és MnO2 felszabadulásával.

KMnO4 oldathoz szilárd lúgot adva a képződés

zöld manganát képződése.

4KMnO4 + 4KOH (k) = 4K2 MnO4 + O2 + 2H2O.

A KMnO4 tömény sósavval való hevítésekor képződik

Cl2 gáz van jelen.

2KMnO4 (k) + 16HCl (tömény) = 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O + 2KCl

Ezek a reakciók felfedik a permanganát erős oxidáló tulajdonságait.

A KMnO4 redukálószerekkel való kölcsönhatásának termékei az oldat savasságától függenek amelyben a reakció végbemegy.

Savas oldatokban színtelen Mn2+ kation képződik.

MnO4 – + 8H+ +5e–  Mn2+ + 4H2O; (E0 = +1,53 V).

Semleges oldatokból barna MnO2 csapadék válik ki.

MnO4 – +2H2 O +3e–  MnO2 + 4OH– .

Lúgos oldatokban MnO4 2– zöld anion képződik.

A kálium-permanganátot az iparban vagy mangánból nyerik

(oxidálva az anódnál lúgos oldatban), vagy piroluzitból (MnO2 elő-

forrásban lévő K2MnO4-dá oxidálódik, amely az anódon KMnO4-dá oxidálódik).

Mangánvegyületek (+6)

A manganátok MnO4 2-anionnal alkotott sók, élénkzöld színűek.

Az MnO4 2─ anion csak erősen lúgos környezetben stabil. Víz és különösen sav hatására a manganátok aránytalanná válnak, és vegyületet képeznek

Mn 4-es és 7-es oxidációs állapotban.

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

Emiatt a H2 MnO4 sav nem létezik.

A manganátokat MnO2 lúgokkal vagy karbonátokkal való olvasztásával lehet előállítani

mi oxidálószer jelenlétében.

2MnO2 (k) + 4KOH (l) + O2 = 2K2 MnO4 + 2H2O

A manganátok erős oxidálószerek , de ha érintettek

Ha még erősebb oxidálószert használ, ezek permanganátokká alakulnak.

Aránytalanság

Mangánvegyületek (+4)

– a legstabilabb Mn-vegyület. Ez az oxid a természetben fordul elő (ásványi piroluzit).

A MnO2-oxid egy fekete-barna anyag, nagyon erős kristályos

ikális rács (ugyanaz, mint a rutil TiO2). Emiatt annak ellenére, hogy a MnO 2 oxid amfoter, nem lép reakcióba lúgoldatokkal és híg savakkal (akárcsak a TiO2). Tömény savakban oldódik.

MnO2 + 4HCl (tömény) = MnCl2 + Cl2 + 2H2O

A reakciót a laboratóriumban Cl2 előállítására használják.

Amikor MnO2-t tömény kén- és salétromsavban oldunk, Mn2+ és O2 keletkezik.

Így nagyon savas környezetben az MnO2 hajlamos átalakulni

Mn2+ kation.

A MnO2 lúgokkal csak olvadékban lép reakcióba, vegyes képződéssel

oxidok. Oxidálószer jelenlétében lúgos olvadékokban manganátok képződnek.

A MnO2-oxidot az iparban olcsó oxidálószerként használják. Különösen, redox kölcsönhatás

Mn2 O3 és Mn3 O4 oxidok képződése (MnO. Mn2 O3 ).

A permanganát redukciója során a Mn(+4)-hidroxid nem izolálódik.

ganate semleges vagy enyhén lúgos környezetben, valamint oxidáció során

Mn(OH)2 és MnOOH sötétbarna csapadék hidratált csapadék válik ki az oldatokból.

alacsony MnO2.

Mn(+3)-oxid és hidroxid alapvető jellegűek. Ezek szilárdak

barna, vízben oldhatatlan és instabil anyagok.

Ha híg savakkal kölcsönhatásba lépnek, azok aránytalanná válnak

reagálnak, 4-es és 2-es oxidációs állapotú Mn-vegyületeket képezve. 2MnOOH + H2SO4 = MnSO4 + MnO2 + 2H2O

A koncentrált savakkal ugyanúgy kölcsönhatásba lépnek, mint

MnO2, azaz savas környezetben Mn2+ kationná alakulnak át. Lúgos környezetben könnyen oxidálódnak a levegőben MnO2-vé.

Mangánvegyületek (+2)

Vizes oldatokban a Mn(+2) vegyületek savas környezetben stabilak.

A Mn(+2)-oxid és a hidroxid bázikus természetű, könnyen oldódik

savakban feloldódva hidratált Mn2+ kation keletkezik.

A MnO-oxid szürkés-zöld tűzálló kristályos vegyület

(olvadáspont – 18420 C). Az autó lebontásával nyerhető

bonát oxigén hiányában.

MnCO3 = MnO + CO2.

A MnO nem oldódik vízben.

1. RÉSZ

1. Az oxidációs állapot (s.o.) az egy összetett anyagban lévő kémiai elem atomjainak hagyományos töltése, amelyet azon feltételezés alapján számítunk ki, hogy az egyszerű ionokból áll.

Tudnia kell!

1) Kapcsolatban. O. hidrogén = +1, kivéve a hidrideket .
2) Kapcsolatban. O. oxigén = -2, kivéve a peroxidokat  és a fluoridokat 
3) A fémek oxidációs állapota mindig pozitív.

Az első három csoport fő alcsoportjaihoz tartozó fémekre p. O. állandó:

Az IA csoport fémei - o. O. = +1,
A IIA csoport fémei – o. O. = +2,
A IIIA csoport fémei - p. O. = +3. 4

A szabad atomokban és az egyszerű anyagokban p. O. = 0,5

Összesen s. O. a kapcsolat összes eleme = 0.

2. A névképzés módja kételemű (bináris) vegyületek.

4. Töltse ki a „Kettős vegyületek nevei és képlete” táblázatot.

5. Határozza meg a komplex vegyület betűtípussal kiemelt elemének oxidációs állapotát!

2. RÉSZ

1. Határozza meg a vegyületekben lévő kémiai elemek oxidációs fokát képleteik segítségével! Írd le ezeknek az anyagoknak a nevét!

2. Osszuk két csoportra a FeO, Fe2O3, CaCl2, AlBr3, CuO, K2O, BaCl2, SO3 anyagokat. Írja le az anyagok nevét, jelezve oxidációs állapotukat!

3. Állítson fel egyezést egy kémiai elem atomjának neve és oxidációs foka és a vegyület képlete között!

4. Készítsen képleteket az anyagokhoz név szerint!

5. Hány molekula van 48 g kén(IV)-oxidban?

6. Az Internet és más információforrások felhasználásával készítsen üzenetet bármely bináris vegyület használatáról az alábbi terv szerint:

1) képlet;
2) név;
3) ingatlanok;
4) alkalmazás.

H2O víz, hidrogén-oxid. A víz normál körülmények között folyékony, színtelen, szagtalan, vastag rétegben kék. A forráspont körülbelül 100⁰С. Jó oldószer. Egy vízmolekula két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll, ez a minőségi és mennyiségi összetétele. Ez egy összetett anyag, a következő kémiai tulajdonságok jellemzik: kölcsönhatás alkálifémekkel, alkáliföldfémekkel.

A vízzel való cserereakciókat hidrolízisnek nevezzük. Ezek a reakciók nagy jelentőséggel bírnak a kémiában.

7. A mangán oxidációs állapota a K2MnO4 vegyületben egyenlő:

8. A krómnak van a legalacsonyabb oxidációs állapota abban a vegyületben, amelynek képlete:

1) Cr2O3

9. A klór maximális oxidációs állapotát olyan vegyületben fejti ki, amelynek képlete:

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

Egy kémiai elem jellemzői

Ha a mangánról, mint elemről beszélünk, akkor mindenekelőtt a benne elfoglalt helyzetét kell jellemeznünk.

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

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

Mangán - kémiai elem: átmeneti fém

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

Fémként a mangán redukálószer, de legtöbb vegyülete meglehetősen erős oxidáló képességet képes felmutatni. Ez annak köszönhető, hogy egy adott elem különböző oxidációs állapotokkal és vegyértékekkel rendelkezik. Ez a család összes fémének sajátossága.

Így a mangán egy kémiai elem, amely más atomok között helyezkedik el, és megvan a maga sajátos jellemzői. Nézzük meg részletesebben, melyek ezek a tulajdonságok.

A mangán kémiai elem. Oxidációs állapot

Az atom elektronképletét már megadtuk. Eszerint ez az elem több pozitív oxidációs állapotot képes felmutatni. Ez:

Az atom vegyértéke IV. A legstabilabb vegyületek azok, amelyekben a mangán +2, +4, +6 értéket mutat. A legmagasabb fokú oxidáció lehetővé teszi, hogy a vegyületek erős oxidálószerként működjenek. Például: KMnO 4, Mn 2 O 7.

A +2-es vegyületek redukálószerek, a mangán(II)-hidroxid amfoter tulajdonságokkal rendelkezik, túlnyomórészt a bázikusak. A közbenső oxidációs állapotok amfoter vegyületeket képeznek.

A felfedezés története

A mangán egy kémiai elem, amelyet nem azonnal, hanem fokozatosan fedeztek fel különböző tudósok. Az emberek azonban ősidők óta használták vegyületeit. A mangán(IV)-oxidot üveggyártáshoz használták. Egy olasz azt állította, hogy ennek a vegyületnek a kémiai gyártása során történő hozzáadása a poharak színe lilára változik. Ezzel együtt ugyanaz az anyag segít megszüntetni a színes üvegek zavarosságát.

Később Ausztriában a tudós Keimnek sikerült egy darab mangánfémet nyernie purolizit (mangán (IV)-oxid), hamuzsír és szenet magas hőmérsékletnek kitéve. Ez a minta azonban sok szennyeződést tartalmazott, amelyeket nem tudott eltávolítani, így a felfedezés nem történt meg.

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

A mangán egy kémiai elem, amelyet először Karl Scheele nyert és izolált egyszerű anyag formájában 1774-ben. Ezt azonban I. Gannal közösen tette, aki befejezte egy fémdarab olvasztását. De még ők sem tudták teljesen megszabadítani a szennyeződésektől és 100%-os hozamot elérni a termékből.

Ennek ellenére pontosan ekkor fedezték fel az atomot. Ugyanezek a tudósok megpróbálták felfedezőknek nevezni. Ők a mangán kifejezést választották. A magnézium felfedezése után azonban zűrzavar kezdődött, és a mangán nevet a mai nevére változtatták (H. David, 1908).

Mivel a mangán olyan kémiai elem, amelynek tulajdonságai nagyon értékesek számos kohászati ​​folyamathoz, idővel szükségessé vált, hogy megtalálják a módját annak, hogy a lehető legtisztább formában kapják meg. Ezt a problémát a tudósok világszerte megoldották, de csak 1919-ben sikerült megoldani R. Agladze szovjet kémikus munkájának köszönhetően. Ő volt az, aki megtalálta a módját, hogy elektrolízissel 99,98%-os anyagtartalmú tiszta fémet nyerjen mangán-szulfátokból és -kloridokból. Ma ezt a módszert az egész világon alkalmazzák.

A természetben lenni

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

Mivel a mangán egy kémiai elem, amelynek oxidációs állapota nagyon eltérő, ezért a természetben is számos vegyületet képez. Ez az elem soha nem található meg tiszta formájában. Ásványokban és ércekben állandó szomszédja a vas. Összességében több legfontosabb mangánt tartalmazó kőzetet azonosíthatunk.

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

Ezen kívül még több ásvány azonosítható, amelyek szintén tartalmazzák a kérdéses elemet. Ez:

• mészpát;
• sziderit;
• agyagásványok;
• kalcedon;
• opál;
• homok-iszap vegyületek.

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

1. Növényi organizmusok. Ennek az elemnek a legnagyobb tározói: vízi gesztenye, békalencse és kovamoszat.
2. Rozsdagomba.
3. Bizonyos típusú baktériumok.
4. A következő állatok: vörös hangyák, rákfélék, puhatestűek.
5. Emberek - napi szükséglet körülbelül 3-5 mg.
6. A Világóceán vizei 0,3%-ot tartalmaznak ebből az elemből.
7. A földkéreg teljes tartalma 0,1 tömeg%.

Összességében ez a 14. legnagyobb mennyiségben előforduló elem bolygónkon. A nehézfémek közül a vas után a második.

Fizikai tulajdonságok

A mangánnak, mint egyszerű anyagnak a tulajdonságait tekintve több fő fizikai jellemzője is azonosítható.

1. Egyszerű anyag formájában meglehetősen kemény fém (a Mohs-skálán a mutató 4). Színe ezüstfehér, levegőn védő oxid filmréteg borítja, vágáskor ragyog.
2. Olvadáspontja 1246 0 C.
3. Forráspont - 2061 0 C.
4. A vezetési tulajdonságok jók, paramágneses.
5. A fém sűrűsége 7,44 g/cm 3 .
6. Négy polimorf módosulat (α, β, γ, σ) formájában létezik, amelyek a kristályrács szerkezetében és alakjában, valamint az atomi tömörítési sűrűségben különböznek egymástól. Az olvadáspontjuk is különbözik.

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

Kémiai tulajdonságok

Kémiai szempontból a mangán olyan kémiai elem, amelynek iontöltése +2 és +7 között nagyon változó. Ez rányomja bélyegét tevékenységére. A levegőben lévő szabad formában a mangán nagyon gyengén reagál vízzel, és híg savakban oldódik. Azonban amint a hőmérséklet emelkedik, a fém aktivitása meredeken megnő.

Tehát képes kölcsönhatásba lépni:

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

A levegőhöz való hozzáférés nélkül melegítve a fém könnyen gőzállapotba kerül. A mangán oxidációs fokától függően vegyületei redukáló és oxidáló szerek egyaránt lehetnek. Egyesek amfoter tulajdonságokat mutatnak. Így a főbbek azokra a vegyületekre jellemzőek, amelyekben +2. Amfoter - +4, és savas és erős oxidáló a legmagasabb értéknél +7.

Annak ellenére, hogy a mangán összetett vegyület, kevés van belőle. Ez az atom stabil elektronkonfigurációjának köszönhető, mivel 3d-s alszintje 5 elektront tartalmaz.

Megszerzési módszerek

A mangánt (kémiai elem) iparilag három fő módon állítják elő. Mivel a név latinul olvasható, már mangánnak jelöltük. Ha lefordítja oroszra, akkor az lesz, hogy „igen, pontosítok, elszíneződtem”. A mangán nevét az ősidők óta ismert tulajdonságainak köszönheti.

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

1. Elektrolízis, a termék kitermelése 99,98%. A mangánt ilyen módon nyerik a vegyiparban.
2. Szilikoterm, vagy redukció szilíciummal. Ezzel a módszerrel a szilícium és a mangán (IV) oxid összeolvasztják, ami tiszta fém képződését eredményezi. A kitermelés körülbelül 68%, mivel a mangán és a szilícium egyesül szilicidet képez melléktermékként. Ezt a módszert a kohászati ​​iparban használják.
3. Aluminoterm módszer - redukció alumínium felhasználásával. Nem ad túl nagy hozamot a szennyeződésekkel szennyezett mangánból.

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

Oroszország az első helyen áll a világon ennek az elemnek a kitermelésében és előállításában. Ezt a folyamatot olyan országokban is végrehajtják, mint például:

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

Ipari felhasználás

A mangán olyan kémiai elem, amelynek használata nem csak a kohászatban fontos. hanem más területeken is. A tiszta formában lévő fém mellett az adott atom különféle vegyületei is nagy jelentőséggel bírnak. Vázoljuk a főbbeket.

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

Biológiai szerep

Az ember napi mangánszükséglete 3-5 mg. Ennek az elemnek a hiánya idegrendszeri depresszióhoz, alvászavarokhoz, szorongáshoz és szédüléshez vezet. Szerepét még nem vizsgálták teljesen, de nyilvánvaló, hogy mindenekelőtt befolyásolja:

• magasság;
• az ivarmirigyek aktivitása;
• a hormonok munkája;
• vérképzés.

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

A mangán egy kémiai elem, amelyről érdekes tények bárkit lenyűgözhetnek, és megérthetik, mennyire fontos. Mutassuk be közülük a legalapvetőbbeket, amelyek ennek a fémnek a történetében megtalálták lenyomatukat.

1. A Szovjetunió polgárháborújának nehéz időszakában az egyik első exporttermék a nagy mennyiségű mangánt tartalmazó érc volt.
2. Ha a mangán-dioxidot sósavval olvasztják össze, majd a terméket vízben oldják, csodálatos átalakulások indulnak el. Először az oldat zöldre vált, majd a szín kékre, majd lilára változik. Végül bíbor színűvé válik, és fokozatosan barna csapadék képződik. Ha felrázza a keveréket, a zöld szín újra visszaáll, és minden újra megtörténik. Ezért kapta a kálium-permanganát nevét, ami „ásványi kaméleon”-nak felel meg.
3. Ha mangántartalmú műtrágyát adunk a talajhoz, akkor a növények termőképessége nő, és a fotoszintézis sebessége nő. Az őszi búza jobban formázza a szemeket.
4. A rodonit mangán ásvány legnagyobb tömbje 47 tonnát nyomott, és az Urálban találták meg.
5. Van egy háromkomponensű ötvözet, a manganin. Olyan elemekből áll, mint a réz, mangán és nikkel. Különlegessége, hogy nagy elektromos ellenállással rendelkezik, amely nem függ a hőmérséklettől, hanem a nyomás befolyásolja.

Természetesen ez nem minden, amit erről a fémről elmondhatunk. A mangán egy kémiai elem, amelynek érdekességei meglehetősen változatosak. Különösen, ha azokról a tulajdonságokról beszélünk, amelyeket a különféle ötvözeteknek kölcsönöz.

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

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

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

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

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

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

A permanganátok savas és lúgos környezetben egyaránt oxidálják a szerves anyagokat:

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

aldehid alkohol

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

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

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

És így, a mangánra ugyanazok a függőségek jellemzőek: alacsonyabb oxidációs állapotból magasabbba lépve az oxigénvegyületek savas tulajdonságai megnőnek, és az OM reakciókban a redukáló tulajdonságokat oxidatívak váltják fel.

A permanganátok erős oxidáló tulajdonságaik miatt mérgezőek a szervezetre.

Permanganát mérgezés esetén az ecetsavban lévő hidrogén-peroxidot használják ellenszerként:

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

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

Az emberi szervezet körülbelül 12 mg Mn-t tartalmaz különböző vegyületekben, 43%-a a csontszövetben koncentrálódik. Befolyásolja a vérképzést, a csontképződést, a növekedést, a szaporodást és a test néhány egyéb funkcióját.

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

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

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

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

A mangán Н2МnО4 és a mangán НМnО4 savak sói képződnek.

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

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

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

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

A Mn(VII) származékok a mangán (VII) oxid Mn2O7 és hidrát formája – a НМnО4 sav, amely csak oldatban ismert. A Mn2O7 10°C-ig stabil, robbanásszerűen lebomlik: Mn2O7 → 2MnO2 + O3

Hideg vízben oldva Mn2O7 + H2O → 2НМnО4 sav képződik

A mangánsav sói НМnО4- permanganátok. Az ionok okozzák az oldatok lila színét. EMnO4∙nH2O típusú kristályhidrátokat képeznek, ahol n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr.

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

A permanganátok mérgek a szervezet számára, semlegesítésük a következőképpen történhet: 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 + 2CH3COOK + 8H2O + 5O2

Akut permanganátmérgezés kezelésére ecetsavval megsavanyított 3%-os vizes H2O2-oldatot használunk. A kálium-permanganát oxidálja a szerves anyagokat a szövetsejtekben és a mikrobákban. Ebben az esetben a KMnO4 MnO2-vé redukálódik. A mangán(IV)-oxid fehérjékkel is reagálhat barna komplexet képezve.

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

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

A permanganát módszert (permanganatometria) alkalmazzák klinikai laboratóriumokban is a húgysav szintjének meghatározására a vérben.

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

Permanganát a kálium hevítéskor lebomlik

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

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

Felépülés A kálium-permanganát változó savasságú környezetben a következő séma szerint halad:

Savas pH<7

mangán(II) (Mn2+)

KMnO4 + redukálószer Semleges környezet pH = 7

mangán (IV) (MnO2)

Lúgos környezet pH>7

mangán(VI) (MnO42-)

A KMnO4 oldat Mn2+ elszíneződése

MnO2 barna csapadék

A MnO42 oldat zöldre vált

Példák reakciókra kálium-permanganát részvételével különböző környezetben (savas, semleges és lúgos).

pH<7 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4= 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

MnO4 - +8H++5℮→ Mn2++ 4H2O 5 2

SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+ 2 5

2MnO4 - +16H++ 5SO32- + 5H2O → 2Mn2++ 8H2O + 5SO42-+10H+

2MnO4 - +6H++ 5SO32- → 2Mn2++ 3H2O + 5SO42-

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

MnO4- + 2H2O+3ē = 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 = 2K2МnO4 + K2SO4 + Н2O

MnO4- +1 ē → MnO42- 1 2

SO32- + 2ОH- - 2ē → SO42-+ H2О 2 1

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

KMnO4 kálium-permanganátot használnak az orvosi gyakorlatban fertőtlenítőként és fertőtlenítőként sebmosásra, öblítésre, öblítésre stb. Mérgezés esetén a KMnO4 halvány rózsaszín oldatát szájon át gyomormosásra használják.

A kálium-permanganátot nagyon széles körben használják oxidálószerként.

KMnO4 segítségével sok gyógyszert elemzünk (például a H2O2-oldat százalékos koncentrációját (%).

A VIIIB alcsoport d-elemeinek általános jellemzői. Az atomok szerkezete. A vascsalád elemei. A vegyületek oxidációs állapotai. A vas fizikai és kémiai tulajdonságai. Alkalmazás. A vascsaládba tartozó d-elemek elterjedtsége és előfordulási formái a természetben. Vassók (II, III). A vas (II) és vas (III) összetett vegyületei.

A VIIIB alcsoport elemeinek általános tulajdonságai:

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

2) Minden korszakban 3 elem van ebben a csoportban, amelyek triádokat (családokat) alkotnak:

a) Vascsalád: vas, kobalt, nikkel.

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

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

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

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

5) Ezek magas olvadáspontú és forráspontú fémek.

6) Az egyes elemek maximális oxidációs foka a periódusszámmal növekszik (ozmiumnál és ruténiumnál eléri a 8+-ot).

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

8) Ezen fémek vegyületei festettek.

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

Vas. Vasat szerezni(ezek a reakciók hevítéskor mennek végbe)

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

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

*FeO + C = Fe + CO.

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

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

A vas kémiai tulajdonságai Reakciók egyszerű anyagokkal

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

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

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