Химические свойства кислородных соединений марганца реферат

Обновлено: 05.07.2024

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

МАГРАНЕЦ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

С древних времен была известна и применялась для окраски стекла и керамики в фиолетовый цвет и для устранения мутности желтых и зеленых стекол черная руда – пиролюзит (MnO₂). Она называлась также за свои свойства "черной магнезией" (в отличие от "белой магнезии", MgO) и "стекольным мылом". В 1774 г. шведский химик Й.Ган получил из присанного ему К. Шееле образца очищенного пиролюзита королек металла, прокаливая смесь порошка пиролюзита с маслом и углем. Чистый металл был получен в начале XIX в. Первоначально ему дали латинское имя "манганезиум" (от старинного названия древнего города Манганезия в Малой Азии). Затем, чтобы избежать путаницы с магнием (магнезиумом), название изменили на "манганум". Русское название "марганец" происходит от оксида этого элемента MnO₂, ранее называвшегося черным марганцем.

Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,63% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40) марганец занимает по распространенности в земной коре третье место вслед за железом и титаном. Небольшие количества марганца содержат многие горные породы. Вместе с тем, встречаются и скопления его кислородных соединений, главным образом в виде минерала пиролюзита - MnO₂. Большое значение имеют также минералы гаусманит - Mn₃O₄ и браунит - Mn₂O₃. В свободном состоянии марганец в природе не встречается.

Марганец (атомный номер 25, атомная масса 54,938) - серебристо-белый твёрдый хрупкий металл. Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых термодинамически устойчива в определённом интервале температур. Ниже 707 0 С устойчив -марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 707 0 С обусловливает его хрупкость. Плотность марганца – 7,44 г/см 3 ; температура плавления – 1245 0 С.

Чистый марганец может быть получен электролизом растворов его солей. Однако, поскольку 90% всей добычи марганца потребляется при изготовлении различных сплавов на основе железа, из руд обычно выплавляют прямо его высокопроцентный сплав с железом - ферромарганец (60-90% - Mn и 40-10% - Fe). Выплавку ферромарганца из смеси марганцовых и железных руд ведут в электрических печах, причём марганец восстанавливается углеродом по реакции:

MnO₂ + 2C + 301 кДж = 2СО + Mn

Небольшое количество металлического марганца в лаборатории легко приготовить алюмотермическим методом:

Порошок Mn – сильный восстановитель, он способен, к примеру, отнимать кислород от молекул оксида углерода (II) и оксида углерода (IV):

2Mn + CO₂ = 2MnO + C

Марганец образует 6 оксидов, из которых наиболее устойчивым является Mn₂O. Поэтому он часто оказывается продуктом окисления или восстановления других соединений марганца.

Низший оксид MnO (серо-зелёного цвета, т.пл. 1780 0 C) представляет собой порошок, практически нерастворимый в воде, но растворяющийся в кислотах с образованием солей Mn(II). Его обычно получают, нагревая MnO₂ в атмосфере водорода или термически разлагая MnCO₃.

При нагревании любого оксида или гидроксида марганца до 1000 0 C образуются чёрные кристаллы гаусманита Mn₃O₄. Это шпинель Mn(II)Mn(III)₂O₄. При окислении Mn(OH)₂ на воздухе образуется гидратированный оксид, при высушивании которого получается MnO(OH)₂. Ион трёхвалентного марганца в растворе можно получить электролитическим или персульфатным окислением Mn 2+ , а также при восстановлении MnO - ₄.

Оксид Mn (IV) находит широкое применение при изготовлении гальванических элементов. Кроме того, MnO₂ - хороший катализатор процесса превращения оксида углерода (II) в оксид углерода (IV):

что позволяет использовать его в противогазах для защиты от угарного газа. При добавлении MnO₂ к олифе ускоряется высыхание приготовленных на ее основе масляных красок.

Соединения, в которых степень окисления марганца равна +6, крайне немногочисленны. Наиболее известны манганаты щелочных металлов, в частности манганат калия K₂MnO₄ (более точное современное название – тетраоксоманганат калия). Анион MnO₄ 2- придает водным растворам темно-зеленую окраску. При нагревании до 500 0 C манганат калия разлагается с выделением кислорода:

Наиболее известным соединением Mn(VII) является перманганат калия KMnO₄. Ион MnO₄ 1- обладает ярко выраженными окислительными свойствами. Перманганат калия, называемый в быту марганцовкой, нашел широкое применение. Его щелочным раствором удобно пользоваться для очистки лабораторной посуды от жиров и других органических веществ. Разбавленные (~ 0,1 %) растворы KMnO₄ применяют в медицине как антисептическое средство и при ожогах.

Компактный металл на воздухе устойчив, так как покрывается оксидной плёнкой (Mn₂O₃), которая, в свою очередь, препятствует дальнейшему окислению металла. Ещё более устойчивая плёнка образуется при действии на марганец холодной азотной кислоты. Большинство солей Mn(II) хорошо растворимы в воде. Мало растворимы MnO, MnS, MnF₂, Mn(OH)₂, MnCO₃ и Mn₃(PO₄)₂. При растворении в воде соли Mn(II) диссоциируют, образуя аквокомплексы [Mn(OH₂)₆] 2+ , придающие растворам розовую окраску. Такого же цвета кристаллогидраты Mn(II), например Mn(NO₃)₂ 6H₂O, Mn(ClO₄)₂ 6H₂O.

Марганец играет важную роль и находит широкое применение в металлургии как добавка к стали, улучшающая её свойства. Поскольку марганец обладает б?льшим сродством к сере, чем железо (G 0 _f для MnS и FeS соответственно равно -218 и ?101 кДж /_моль), то при введении ферромарганца в расплавленную сталь растворённая в ней сера связывается в сульфид MnS, который не растворяется в металле и уходит в шлак. Тем самым предотвращается образование при затвердевании стали прослоек между кристаллами из сульфида железа, которые значительно понижают прочность стали и делают её ломкой, особенно при повышенных температурах. Не прореагировавший с серой марганец остаётся в стали, что ещё более улучшает её свойства. Кроме серы, марганец связывает растворённый в стали кислород, присутствие которого также нежелательно. Марганцевая сталь имеет повышенную стойкость к ударам и истиранию (содержание в ней марганца в зависимости от марки составляет 0,3 -14%). В технике используют много других сплавов марганца. Из сплавов Гейслера (Al - Mn) изготавливают очень сильные постоянные магниты. Манганин (12% Mn, 3% Ni, 85% Cu) обладает ничтожно малым температурным коэффициентом электросопротивления и другими ценными электротехническими свойствами. Диоксид марганца MnO₂ широко используют в качестве окислителя (деполяризатора) в химических источниках тока. Перманганат калия применяют как окислитель во многих органических синтезах, в аналитической химии (перманганатометрия), в медицине. Соединения марганца входят в состав многих катализаторов, в частности, содержатся в ускорителях “высыхания” масляной краски (точнее масло, входящее в состав краски, не высыхает, а окисляется кислородом воздуха, образуя при этом полимер).

Марганец является одним из семи жизненно важных микроэлементов. Он активизирует многие ферменты при обмене веществ. Однако некоторые соединения марганца токсичны, поражают центральную нервную систему и многие органы. Недостаток марганца в почве (в черноземах) приводит к болезням растений, снижению их урожайности.

Список использованной литературы.

Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. В 2 ч.:Ч.2 – М.: Просвещение, 1992г.

Толковый химический словарь для всех /Под ред. Ю.Н. Кукушкина. – М.: Высшая школа, 1999г.

Урумова Д.А. Марганец и его соединения//газета Химия, 2002г.

Энциклопедический словарь юного химика. – М.: Педагогика, 1990г.

Волков В.А. Химики.Биографический справочник. – Киев: Наукова Думка, 1984г.

Распространенность в природе

Марганец – в свободном состоянии не встречается,по растпространенности занимает пятое место после железа. Образует большое количество собственных минералов, основными из которых являются: пиролюзит MnO₂, манганит Mn₂O₃ · H₂O, родонит MnSiO₃.Содержится в океанической воде.

Положение в ПСХЭ Д.И. Менделеева

· Находится в IV периоде, вVII группе, в побочной подгруппе

· d-элемент. Валентные электроны 3d 5 4s 2 .

· Соединения марганца (II) проявляют преимущественно основные свойства, марганца (IV) – амфотерные, соединения марганца (VI) и (VII) – кислотные.

Физические свойства.

Марганец – серебристо-белый металл, твердый и хрупкий, проводит электрический ток. Чистый марганец можно прокатывать и штамповать. Температура плавления 1245°С, температура кипения 2200°С, плотность 7,44 г/см 3 . На воздухе покрыт прочной оксидной пленкой.

Химические свойства

Марганец – активный металл.

I. Взаимодействие с простыми веществами.

1. Взаимодействие с неметаллами С неметаллами проявляет преимущественно СО +2

а) Легко окисляется кислородом воздуха с образованием оксидов различного состава:

· выше 800°С образуется смешанный оксид марганца (II, III): 3Mn + 2O₂ = Mn₃O₄;

· 450 – 800°С - оксид марганца (III): 4Mn + 3O₂ = 2Mn₂O₃

· ниже 450°С - оксид марганца (IV): Mn + O₂ = MnO₂.

б) С галогенами, кроме фтора, дает галогениды марганца (II): Mn + Cl₂ = MnCl₂.

в) При нагревании реагирует с серой, азотом, фосфором, углеродом, кремнием: Mn + S = MnS;

Mn + P = MnP (возможно образование MnP₃, Mn₂P, Mn₃P, Mn₃P₂ и других фосфидов);

Mn + Si = MnSi (возможно образование Mn₃Si, Mn₅Si и других силицидов).

III. Взаимодействие со сложными веществами.

1. Взаимодействие с водой

При комнатной температуре очень медленно взаимодействует с водой, при нагревании с умеренной скоростью: Mn + 2H₂O = MnO₂ + 2H₂.

2. Взаимодействие с кислотами

а) Вытесняет водород из растворов неокисляющих кислот, образуюя соли марганца (II):

б) с разбавленной азотной кислотой образует нитрат марганца (II) и оксид азота (II):

в) Концентрированная азотная и серная кислоты пассивируют марганец. Взаимодействует при нагревании: Mn + 2H₂SO₄ = MnSO₄ + SO₂ + 2H₂O;

3. Восстановление металлов из оксидов

Восстанавливает менее активные металлы из их оксидов:

Способы получения

1. Восстановлением пиролюзита углеродом или кремнием (в виде силикомарганца), реже – алюминием: MnO₂ + 2С = Mn + 2СО.

2. Электролизом водного раствора сульфата марганца, на катоде выделяется марганец:

Применение.

Марганец применяют в качестве добавки к стали, улучшающей ее свойства. Повышенную стойкость к ударам и истиранию имеет марганцовистая сталь. Из сплавов Гейслера (Al - Mn) изготавливают очень сильные постоянные магниты. Манганин (12% Mn, 3% Ni, 85% Сu) обладает ничтожно малым температурным коэффициентом электросопротивления и другими ценными электротехническими свойствами.

Соединения марганца(II)

Оксид марганца (II) MnO – кристаллическое вещество серо-зеленого цвета, обладает полупроводниковыми свойствами.

MnO – основной оксид. Проявляет восстановительные свойства.

1. С водой и растворами щелочей не взаимодействует.

2. Взаимодействует с кислотами, образуя соли марганца (II) и воду: MnO + 2HCl = MnCl₂ + H₂O.

3. При сплавлении со щелочами в избытке кислорода образует гипоманганаты:

Получение.

1. Термическое разложении гидроксида марганца (II) и солей в инертной атмосфере:

Гидроксид марганца (II) Mn(OH)₂ – вещество белого цвета, плохо растворимое в воде.

Mn(OH)₂ –основание средней силы, проявляет преимущественно основные свойства. Является восстановителем.

2. При обычных условиях с водными растворами щелочей не взаимодействует, при длительном нагревании возможно образование гескагидроксоманганата (II):

3. На воздухе быстро окисляется: 2Mn(OH)₂ + O₂ = 2MnO₂ + 2H₂O.

Получение.

1. При взаимодействии солей марганца (II) с растворами щелочей:

Соли марганца (II). Марганец (II) образует соли со многими анионами, многие из них хорошо растворимы в воде, образуя растворы розового цвета. Мало растворимы сульфид, карбонат и ортофосфат марганца (II). Проявляют все свойства солей, в растворе гидролизуют.

Обладают восстановительными свойствами.

1. В щелочной среде окисляются до манганатов – производных марганца (VI):

2. в кислой – до производных марганца (VII):

Соединения марганца(IV)

Оксид марганца (IV) MnO₂–наиболее устойчивое соединение марганца, кристаллическое вещество черно-бурого цвета, широко распространено в земной коре в виде минерала пиролюзит.

MnO₂ – амфотерный оксид. Сильный окислитель.

1. При нагревании разлагается, постепенно отцепляя кислород и образуя оксид марганца (III), оксид марганца (II, III) и оксид марганца (II). 2MnO₂ 2MnO + O₂

2. При 170°С восстанавливается водородом: MnO₂ + H₂ = MnO + H₂O.

3. При сплавлении со щелочами или основными оксидами образует манганиты:

в присутствии кислорода – манганаты: 2MnO₂ + 4KOH + O₂ = 2K₂MnO₄ + 2H₂O.

4. При нагревании с кислотами проявляет окислительные свойства:

5. При взаимодействии с серной или азотной кислотой разлагается с выделением кислорода:

6. В присутствии более сильных окислителей проявляет восстановительные свойства:

Получение.

1. Термическим разложением нитрата марганца (II): Mn(NO₃)₂ MnO₂ + 2NO₂

2. восстановлением перманганата калия в нейтральной среде:

Гидроксид марганца (IV) – марганцоватистая кислота Mn(OH)₄ (H₄MnO₄), H₂MnO₃– неустойчивое соединение, проявляет амфотерные свойства.

Соли марганца (IV) - неустойчивы, их трудно выделить в чистом виде. Проявляют окислительные свойства.

Соединения марганца(VI)

Соединения марганца (VI) немногочисленны. Степень окисления +6 стабилизируется в манганат-ионе MnO₄ 2- (в растворе зеленого цвета), который устойчив в щелочной среде, в нейтральной и кислой среде он диспропорционирует:

Соответствующая кислота не выделена.

1. Соединения марганца (VI) – сильные окислители:

2. При взаимодействии с более сильными окислителями проявляют восстановительное свойства:

Получение.

1. Образуются при восстановлении перманганата в щелочной среде:

2. при сплавлении оксидов со щелочами в присутствии кислорода воздуха:

3. при термическом разложении перманганата:

Соединения марганца(VII)

Оксид марганца (VII) Mn₂O₇– маслянистая жидкость черно-зеленого цвета, гигроскопичная.

Mn₂O₇ – кислотный оксид

1. Неустойчив при нагревании. При температуре выше 50°С разлагается с образованием кислорода и низших оксидов, при более высокой температуре взрывается:

2. Реагирует с водой, образуя марганцовую кислоту: Mn₂O₇ + H₂O = 2HMnO₄.

Получение.

Оксид марганца можно получить только косвенным путем:

Марганцовая кислота HMnO₄ – сильная кислота, неустойчивая, существует только в растворах разлагается уже выше 3°С:

Соли марганцевой кислоты – перманганаты – содержат в составе перманганат-ион MnO₄ - , в растворе – фиолетового цвета. Проявляют окислительные свойства.

1. В кислой среде образуют соединения марганца (II):

Железо и его соединения

Распространенность в природе

Железо по распространенности в природе занимает четвертое место после кислорода, кремния и алюминия. Известно свыше 300 минералов, которые входят в состав железных руд. Железные руды, содержащие не менее 16 мас. % железа, имеют промышленное значение. Основными формами минералов железа являются оксидные и сульфидные соединения:

гематит (железный блеск, красный железняк, кровавик) Fe₂O₃, пирротин FeS,

Очень редко встречается самородное железо метеоритного происхождения. Огромное количество железа располагается в глубинных слоях Земли, ядро нашей планеты – это сплав железа с никелем.

Железо – важнейший биоэлемент, оно входит в состав гемоглобина крови.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.011)

Марганец – серебристый, розовато-белый, хрупкий металл, на воздухе покрывается пленкой оксидов.

1.1 Химические свойства кислородных соединений марганца (MnO)

Оксид марганца(II) представляет собой зеленый, нерастворимый в воде порошок. Он является типичным основным оксидом, взаимодействует с кислотами, образуя соли марганца(II):

С кислотными оксидами:

В воде монооксид марганца практически нерастворим. При нагревании на воздухе превращается в разные оксиды:

Получают MnO восстановлением водородом оксида марганца(IV):

или при прокаливании карбоната марганца:

Оксид марганца(II) представляет собой кристаллы серо-зеленого цвета, обладает полупроводниковыми свойствами. Получают его прокаливанием гидроксида марганца(II) или карбоната марганца(II), а также восстановлением оксидов с более высокой степенью окисления:

MnСO₃ →t MnO + СО2

1.2 Химические свойства кислородных соединений марганца (MnO2)

С сильными кислотами MnO2 проявляет свойства основного оксида, образуя первоначально соли марганца(IV), которые очень неустойчивы, легко восстанавливаются до соединений марганца(II):

Технический марганец получают восстановлением его оксидов в электропечах алюмино- или силикотермическим способом. Очистку производят переплавкой в атмосфере аргона. Уравнения протекающих реакций:

При сплавлении с основными оксидами или щелочами проявляет слабые свойства кислотного оксида, образуя соли (манганиты)

При сплавлении MnO2 со щелочами в присутствии кислорода, воздуха или окислителей получают соли шестивалентного Марганца, называемые манганатами.

Соединения Mn(+4) могут выступать и как окислители и как восстановители :

1) MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O (по этой редакции в лабораториях получают хлор)

и как восстановители:

Диоксид марганца восстанавливается водородом:

Примеры окислительно-восстановительной двойственности МnО₂:

Последняя реакция ставит под сомнение расхожее утверждение, что МnО2в щелочной среде превращается в манганат — соль Мn(VI), а в кислой — в перманганат — соль Мn(VII). Кроме среды на окислительно-восстановительную способность влияют концентрация и потенциал окислителя.

При сплавилении оксида марганца (IV) со щелочами без доступа воздуха образуется манганит, или манганат (IV):

В присутствии кислорода воздуха, игравшего роль окислителя, при сплавлении образуется соль манганата(VI):

1.3 Химические свойства кислородных соединений марганца Mn ₂O₃

Триоксид марганца MnO₃, в свободном виде не существует в следствии

неустойчивости к процессам окисления - восстановления.

МnО₃— темно-красная масса, вызывающая кашель.

Гидролизуется при растворении в воде:

Оксид марганца (III) Мn₂О₃ встречается в природе в виде минерала браунита. В

лаборатории образуется при осторожном нагревании МnО₂ при температуре

При более высокой температуре разложение диоксида сопровождается образованием оксида Мn₃O₄.

Mn2O3 проявляет основные свойства, при взаимодействии с кислотами диспропорционирует:

При нагревании соединений марганца(III) с концентрированными кислотами выделяется кислород, с соляной кислотой – хлор:

При нагревании оксида марганца(III) с оксидами других металлов

Некоторые манганиты обладают полупроводниковыми свойствами.

Соединение MnО(OH) встречается в природе в виде минерала манганита и может быть получено действием хлора или перманганата калия на суспензию карбоната марганца в воде:

1.4 Химические свойства кислородных соединений марганца Mn(OH) ₂

Соединение Mn(OH)2 студнеобразный белый осадок, плохо растворимый в воде, на воздухе быстро темнеет, окисляясь в бурый Mn(OH)4 или MnOОН:

При взаимодействии с кислотами даёт соответствующие соли:

Гидроксид марганца (II) обладает восстановительными свойствами. В присутствии сильных окислителей он может окисляться до перманганата:

2 Мn(ОН)₂ + 5 КВгО + 2 КОН = 2 КМnO₄ + 5 КВг + 3 Н₂О

При недостаточном количестве окислителя образуется диоксид марганца:

1.5 Химические свойства кислородных соединений марганца (соли)

Соли марганца(II) обычно розового цвета, а в растворах – бесцветные, устойчивые на воздухе. Соли марганца(II) служат реактивом на озон. Пропитанная раствором хлорида марганца(II) бумага в присутствии озона чернеет:

В зависимости от среды перманганат калия может восстанавливаться до различных соединений. При нагревании:

термическое разложение нитрата марганца(II):

Оксиду марганца(II) соответствует гидроксид Mn(OH)2 телесного цвета. Это основание практически не растворяется в воде. Получают его из соли марганца(II):

При действии окислителей производные марганца(II) проявляют восстановительные свойства. Продукты окисления Mn(II) зависят от характера среды и силы окислителя. В сильнощелочной среде окисление cопровождается образованием соединений марганца(VI):

3 MnSO₄ + 2 КС1О₃ + 12КОН сплавление → 3 К₂MnO4 + 2 КС1+ 3 К₂SO₄ + 6 H₂O

Соли марганцовистой кислоты легко гидролизуются и разлагаются под действием кислот или при нагревании:

Соединения марганца(VI) довольно сильные окислители, продукты восстановления соединений марганца(VI) зависят от характера среды:

При действии сильных окислителей соединения марганца(VI) проявляют восстановительные свойства (манганат калия превращается в перманганат калия):

Манганат калия К2МnO4 самопроизвольно разлагается на перманганат калия и диоксид марганца:

Перманганат калия КМnO4 широко применяется в лабораторной практике, промышленности, медицине и быту. Он является очень сильным окислителем. В зависимости от среды марганец в присутствии восстановителя может восстанавливаться до различной степени окисления. В кислой среде он всегда восстанавливается до Мn (II):

Аналогично ведут себя манганат калия К2МnО4 и диоксид марганца. В щелочной среде перманганат калия восстанавливается до манганата:

В нейтральной или слабощелочной среде перманганат калия восстанавливается до диоксида марганца:

Последняя реакция используется в аналитической химии при количественном определении марганца.

Раньше перманганат калия получали окислением либо диоксида марганца, либо манганата калия. Диоксид марганца окисляли селитрой при сплавлении со щелочью:

Образовавшийся манганат калия в растворе самопроизвольно распадался на перманганат калия и диоксид марганца:

По второму способу манганат калия окисляли хлором:

Перманганат калия широко применяется как в промышленности, так и в лабораторной практике. Его используют для отбелки хлопка, шерсти, прядильных волокон, осветления масел и окисления различных органических веществ. В лабораторной практике он применяется для получения хлора и кислорода:

2 КМnO₄ + 16 НСl = 2 КСl + 2 МnСl₂ + 5 Cl₂ + 8 Н₂О

В аналитической химии перманганат калия применяют для количественного определения веществ, обладающих восстановительными свойствами (Fе 2 + , Sn 2+ , АsО3 3+ , Н₂О₂, и др.). Этот метод анализа называется перманганатометрией.

При подкислении раствора манганата калия образуется марганцовистая кислота Н2MnO4, которая неустойчива и быстро разлагается:

К2MnO4 + H2SО4 = Н2MnO4 + К2SО4

3 Н2MnO4 = 2 НMnO4 + MnO2 + 2 H2O

Перманганат калия КMnO4 представляет собой почти черные блестящие кристаллы. При нагревании выше 200 С перманганат калия разлагается:

2 КMnO4 →t К2MnO4 + MnO2 + О2

1.6 Химические свойства кислородных соединений ( Mn2O7)

Оксид Mn2O7 представляет собой темно-зеленые кристаллы, устойчивые при –5 С. При повышении температуры образуется зеленовато-черная маслянистая жидкость, которая разлагается со взрывом при 10 С:

2 Mn2O7 = 4 MnO2 + 3 O2

Оксид марганца(VII) является сильным окислителем (в контакте с ним воспламеняется бумага, спирты), но он очень неустойчив и поэтому в лабораторной практике не используется.

Оксид марганца(VII) обладает ярко выраженными кислотными свойствами, растворяется в холодной воде с образованием сильной марганцовой кислоты:

Mn2O7 + H2O (холод) → 2 НMnO4

2.1 Биологическая роль соединений марганца

Соединения марганца оказывают положительное воздействие на работу ЦНС. Под его воздействием вырабатываются нейромедиаторы. Это физиологически активные вещества, которые отвечают за передачу нервных импульсов между волокнами ткани нервной системы. Если в организме человека достаточно марганца, то без сбоев формируются кости. В этом процессе марганец не менее важен, чем кальций. Иммунитет, благодаря соединениям марганца, всегда в тонусе, а это – защита от различных инфекций и прочих негативных воздействий. Марганец влияет на нормальное течение обменов веществ и процесса пищеварения. Витаминный обмен соединений В-спектра, С и Е тоже проходит нормально, если в достаточном количестве имеются элементы марганца. Он важен для роста клеток и образования новых клеточных соединений. Он помогает заживать тканям, нормальному течению метаболизма и мозговой деятельности. Марганец в организме способен предупредить развитие ревматоидных артритов, остеопороза, так как он активизирует восстановительные процессы в хрящах. Марганец, то есть достаточное его количество в нашем организме, не дает развиться рассеянному склерозу, катаракте и нервным заболеваниям. Ученые-медики уверены, что соединения марганца могут обеспечить профилактическое действие развитию сахарного диабета и поражению щитовидки. Марганец предотвращает и заболевания сердца, как, впрочем, и сосудов. Очень важен марганец в инсулиновом обмене. Известен тот факт, что у больных сахарным диабетом в организме, примерно, на половину меньше соединений марганца, нежели у здоровых людей. А они нужны для переработки сахара, поэтому требуется увеличение их поступления, для этого надо применять, например, БАДы и витаминные комплексы. Соединения марганца способны помочь вернуть конечностям потерянную способность чувствовать, а мышцам – утраченный тонус. Они могут снизить активность вредного холестерина и предотвратить тем самым развитие атеросклероза, потому как сосуды остаются чистыми. Марганец оказывает влияние на нормальную работу желез половой системы, улучшая подвижность половых клеток мужчин, избавляя от бесплодия, нормализуя работу яичников. Беременным дамам тоже нужно достаточное количество марганца, потому как он важен для нормального развития плода. У тех, кто достаточно употребляет продуктов с содержанием марганца, не бывает проблем с мышечными рефлексами, опорно-двигательной системой, структурой костной ткани, суставами. Эти люди двигаются без напряжения, они полны энергии, у них нет проблем в половом плане. Марганец влияет на нормальное течение процесса образование и дальнейшее развитие тканей и органов всего организма. Его соединения важны для кровообразования. Давно известно о способности марганцевых соединений подавлять воздействие токсичных элементов: вспомните, ведь до сих пор многие используют марганцовку для устранения последствий пищевых отравлений. Марганцевые соединения способны восстанавливать ткани и их структуру, поддерживать нормальный уровень сахаров в нашей крови и воздействовать на процесс лактации у молодых матерей, поэтому марганец можно смело отнести к разряду антиоксидантов.

2.2 Применение кислородосодержащих соединений марганца в медицине

В медицине применяют некоторые соли марганца. Например, перманганат калия применяют как антисептическое средство в виде водного раствора, для промывания ран, полоскания горла, смазывания язв и ожогов. Раствор KMnO4 применяют и внутрь при некоторых случаях отравления алкалоидами и цианидами. Марганец является одним из активнейших микроэлементов и встречается почти во всех растительных и живых организмах.

Он улучшает процессы кроветворения в организмах. Не стоит забывать, что соединения марганца могут оказывать токсичное действие на организм человека. Предельно допустимая концентрация марганца в воздухе 0.3 мг/м3. При выраженном отравлении наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцевого паркинсонизма.

Содержится в количестве 0,03% по массе в земной коре. Наряду с железом и его сплавами относится к черным металлам.

MnO₂ - пиролюзит
MnO(OH) - бурая марганцевая руда, манганит
3Mn₂O₃*MnSiO₃ - браунит

Получают марганец алюминотермией, восстановлением коксом, электролизом.

MnO₂ + C = (t) Mn + CO

На воздухе марганец вступает во взаимодействие с кислородом, пассивируется: на поверхности металла образуется оксидная пленка.

При нагревании марганец реагирует с азотом, углеродом, кремнием, бором и фосфором.

При нагревании марганец вытесняет водород из воды.

Марганец стоит в ряду напряжений до водорода и способен вытеснить его из кислот.

Под воздействием кислот, которые обладают окислительными свойствами, марганец окисляется.

Соединения марганца (II)

Для соединений марганца (II) характерны основные свойства. Оксид марганца (II) может быть получен разложением карбоната марганца, либо восстановлением оксида марганца (IV) до оксида марганца (II).

При растворении (и нагревании!) марганца в воде образуется гидроксид марганца (II).

Соединения марганца (II) на воздухе неустойчивы, Mn(OH)₂ быстро буреет, превращаясь в оксид-гидроксид марганца (IV).

Оксид и гидроксид марганца (II) проявляют основные свойства. При реакции с кислотами дает соответствующие соли.

Соли марганца (II) получаются при его растворении в разбавленных кислотах. Эти соли способны вступать в реакции с другими солями, кислотами, если выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит.

При действии сильных окислителей ион Mn 2+ способен переходить в ион Mn 7+

Соединения марганца (IV) проявляют амфотерный характер. Оксид марганца (IV) можно получить разложением нитрата марганца (II).

В реакциях с щелочами марганец переходит в СО +6, в кислой среде - принимает СО +2.

MnO₂ + Na₂CO₃ + NaNO₃ = Na₂MnO₄ + NaNO₂ + CO₂ (гидролиз карбоната натрия идет по аниону, среда - щелочная)

Соединения марганца (VI) - MnO₃, H₂MnO₄ - неустойчивы, в свободном виде не получены. Обладают кислотными свойствами. Наиболее устойчивые соли - манганаты, окрашивающие раствор в зеленый цвет.

Манганаты получают в ходе разложения перманганатов, а также реакциями в щелочной среде.

Соединения марганца (VII) - неустойчивый Mn₂O₇, и относительно устойчивая в разбавленных растворах HMnO₄ - проявляют кислотные свойства. Соли марганцовой кислоты - перманганаты.

В различных средах - кислотной, нейтральной и щелочной - марганец принимает различные степени окисления. Внимательно изучите таблицу ниже.

Оксид марганца (VII) получают в реакции перманганата с сильными кислотами.

При растворении оксида марганца (VII) (кислотного оксида) в щелочи образуются соли марганцовой кислоты - перманганаты.

Марганцовая кислота получается в реакциях сильных окислителей с солями марганца (II).

В растворах с концентрацией марганцовой кислоты более 20% происходит ее разложение.

При нагревании перманганата калия (в быту - марганцовка) разлагается с образованием бурого MnO₂, выделением кислорода.

При стоянии в растворе постепенно разлагается водой.

В кислой среде марганец принимает наиболее устойчивую (для кислой среды) - Mn 2+ , в щелочной - Mn 6+ .

Название цинка, вероятно, связано формой его кристаллитов: в переводе с немецкого Zinke - зубец. С древнейших времен известен сплав меди с цинком - латунь.

Для цинка характерна постоянная степень окисления +2.

ZnS - цинковая обманка, сфалерит
ZnO - цинкит
ZnCO₃ - симсонит, цинковый шпат
2ZnO*SiO₂*H₂O - гемиморфит

Пирометаллургический метод получения цинка заключается в обжиге цинковой обманки, и последующем восстановлении оксида цинка различными восстановителями: чаще всего C, также возможно CO и H₂.

ZnO + C = (t) Zn + CO

ZnO + CO = (t) Zn + CO₂

Гидрометаллургический метод получения основывается на электролизе сульфата цинка.

На воздухе цинк покрывается оксидной пленкой. При нагревании цинк реагирует с галогенами, фосфором, серой, селеном.

Для цинка не характерны реакции с водородом, бором, кремнием, азотом, углеродом. Нитрид цинка можно получить в ходе реакции цинка с аммиаком.

Цинк способен проявлять амфотерные (двойственные) свойства: реагирует как с кислотами, так и с основаниями. При добавлении цинка в раствор щелочи выделяется водород.

Zn + H₂O + NaOH = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑ (тетрагидроксоцинкат натрия)

Соединения цинка (II)

Эти соединения обладают амфотерными свойствами. Оксид цинка (II) можно получить в ходе реакции горения цинка или при разложении нитрата цинка.

Оксид цинка (II) проявляет амфотерные свойства, реагирует как с кислотами, так и с щелочами.

ZnO + H₂O + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄] (тетрагидроксоцинкат натрия)

Комплексные соли образуются в растворе, при прокаливании они не образуются.

ZnO + 2NaOH = (t) H₂O + Na₂ZnO₂ (цинкат натрия)

Оксид цинка (II) может быть восстановлен до чистого цинка различными восстановителями.

ZnO + C = (t) Zn + CO

ZnO + CO = (t) Zn + CO₂

Гидроксид цинка (II) получается в ходе реакций между растворимыми солями цинка и щелочами.

Гидроксид цинка (II) обладает амфотерными свойствами, реагирует как с кислотами, так и с основаниями.

При прокаливании комплексные соли распадаются, вода испаряется.

Серебро

Драгоценный металл, известный человеку с древнейших времен. Встречаемся в самородном виде. Будучи благородным металлом, серебро обладает низкой реакционной способностью.

Серебро не окисляется кислородом даже при высокой температуре. Галогены легко окисляют серебро до соответствующих галогенидов. При нагревании с серой получается сульфид серебра.

Серебро не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах, однако способно реагировать с концентрированными кислотами.

Потемнение серебряных изделий обусловлено реакцией серебра с сероводородом в присутствии кислорода.

В дальнейшем, при изучении органической химии, вы не раз столкнетесь с соединением серебра - аммиачным раствором оксида серебра.

Будет полезно, если вы уже сейчас познакомитесь с его формулой на примере реакции окисления уксусного альдегида до уксусной кислоты.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: