Химия - Марганец - Химические свойства

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Марганец
2. История открытия
3. Получение
4. Химические свойства
5. Применение в промышленности
6. Определение методами химического анализа
7. Биологическая роль и содержание в живых организмах



Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду
Окисленная форма Восстановленная форма Среда E, В
Mn Mn H −1,186
Mn Mn H +1,51
MnO2 Mn H +0,95
MnO2 Mn H +1,23
MnO2 Mn2 OH −0,05
MnO4 MnO2 H +2,26
MnO4 MnO2 OH +0,62
MnO4 MnO4 OH +0,56
MnO4 H2MnO4 H +1,22
MnO4 MnO2 H +1,69
MnO4 MnO2 OH +0,60
MnO4 Mn H +1,51

Характерные степени окисления марганца: +2, +3, +4, +6, +7.

При окислении на воздухе пассивируется. Порошкообразный марганец сгорает в кислороде. Марганец при нагревании разлагает воду, вытесняя водород Mn2 + H2↑), образующийся гидроксид 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:

Mn + 2H → Mn + H2

С концентрированной серной кислотой реакция идёт по уравнению:

Mn + 2H2SO4 → MnSO4 + SO2↑ + 2H2O

С разбавленой азотной кислотой реакция идёт по уравнению:

3Mn + 8HNO3 → 3Mn2 + 2NO↑ + 4H2O

В щелочном растворе марганец устойчив.

Марганец образует следующие оксиды: MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3 и марганцевый ангидрид Mn2O7.

Mn2O7 в обычных условиях жидкое маслянистое вещество тёмно-зелёного, 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.

При сплавлении оксида марганца со щелочами в присутствии кислорода образуются манганаты:

2MnO2 + 4KOH + O2 → 2K2MnO4 + 2H2O

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

3K2MnO4 + 3H2SO4 → 3K2SO4 + 2HMnO4 + MnO2↓ + H2O

Раствор окрашивается в малиновый цвет из-за появления аниона MnO4 и из него выпадает коричневый осадок гидроксида марганца.

Марганцевая кислота очень сильная, но неустойчивая, её невозможно сконцентрировать более, чем до 20 %. Сама кислота и её соли — 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, в нейтральной — до соединений марганца, в сильно щелочной — до соединений марганца.

При прокаливании перманганаты разлагаются с выделением кислорода. Реакция идёт по уравнению:

2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2

Под действием сильных окислителей ион Mn переходит в ион MnO4:

2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 2PbSO4 + 3Pb2 + 2H2O

Эта реакция используется для качественного определения Mn.

При подщелачивании растворов солей Mn из них выпадает осадок гидроксида марганца, быстро буреющий на воздухе в результате окисления. Подробное описание реакции см. в разделе «Определение методами химического анализа».

Соли MnCl3, Mn23 неустойчивы. Гидроксиды Mn2 и Mn3 имеют основной характер, MnO2 — амфотерный. Хлорид марганца MnCl4 очень неустойчив, разлагается при нагревании, чем пользуются для получения хлора:

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O.


Просмотров: 13736


<<< Магний
Медь >>>