Марганец та її соединения

МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА І ПРОДОВОЛЬСТВА РФ.

ВГСХА.

КАФЕДРА ХИМИИ.

Реферат на тему:

Виконав: студент першого курсу інженерного факультета.

15 б группы.

Кошманов В.В.

Перевірив: Харченко Н.Т.

Великі Луки 1998 г.

Историческая довідка. 3 Поширення у природі. 3 Фізичні і хімічні властивості. 3 Сполуки двухвалентного марганцю. 4 Сполуки четырёхвалентного марганцю. 4 Сполуки шестивалентного марганцю. 5 Сполуки семивалентного марганцю. 5 Одержання. 6 Застосування марганцю та її сполук. 6 Література. 7.

Історична справка.

Мінерали Марганця відомі здавна. Давньоримський натураліст Пліній згадує про чорному камені, який використовували для знебарвлення рідкої скляній маси; йшлося і про мінералі пиролюзите MnO2. У Грузії пиролюзит з найдавніших часів служив присадочным матеріалом і при отриманні заліза. Тривалий час пиролюзит називали чорної на магнезію і вважали різновидом магнітного залізняку. У 1774 року К. Шелле довів, що цю сполуку невідомого металу, а інший шведський учений Ю. Гаи, сильно нагріваючи суміш пиролюзита з вугіллям, отримав Марганець загрязнённый вуглецем. Назва Марганець традиційно походить від німецького Marganerz-марганцевая руда.

Поширення в природе.

Середнє Зміст Марганця в земної корі 0.1%, переважно вивержених порід 0.06−0.2% щодо маси, саме він в розсіяному стані формі Mn2+ (аналог Fe2+). На земної поверхні Mn2+ легко окислюється, тут відомі й мінерали Mn3+ і Mn4+. У біосфері Марганець енергійно мігрує в відбудовних умовах і малорухомий в окисних умовах. Найбільш рухливий Марганець в кислих водах тундри і лісових ландшафтах, саме він у вигляді Mn2+. Зміст Марганця тут часто повышенно і культурних рослини місцями страждають від життя Марганця; у ґрунтах, озёрах, болотах утворюються залізно марганцовые конкуренції, озёрные й болотні руди. У сухих степах і пустелях за умов лужної окислительной середовища Марганець малорухомий. Організми бідні Марганцем, культурні рослини часто потребують марганцовых мікро добривах. Річкові води бідні Марганцем (10−6-10−5г/л.), проте сумарний винесення цього елемента величезний, причому його маса осаджується у прибережній зоне.

Фізичні і хімічні свойства.

У чистому вигляді марганець отримують або електроліз розчину сульфату марганцю (II), або відновленням з оксидів кремнієм в електричних грубках. Елементарний Марганець є сріблисто-білий твердий, але тендітний метал. Його крихкість пояснюється лише тим, що з нормальних температурах в елементарну осередок Mn входить 58 атомів у складній ажурної структурі, не що належить до числу плотноупакованных. Щільність Марганця 7.44 г/см3, температура плавлення 1244оС, температура кипіння 2150оС. У реакціях виявляє валентність від 2 до 7, найстійкіші ступеня окислення +2,+4,+7.

Сполуки двухвалентного марганца.

Солі двухвалентного марганцю можна було одержати при розчиненні в розбавлених кислотах:

Mn+2HCl MnCl2+H2.

При розчиненні у питній воді утворюється гидроксид Mn (II):

Mn+2HOH Mn (OH)2+H2.

Гидроксид марганцю можна отримати вигляді білого осаду при дії на розчини солей двухвалентного марганцю щелочью:

MnSO4+2NaOH Mn (OH)2 +NaSO4.

Сполуки Mn (II) надворі нестійкі, і Mn (OH)2 надворі швидко буреет, перетворюючись на оксид-гидроксид четырёхвалентного марганца.

2Mn (OH)2+O2 MnO (OH)2.

Гидроксид марганцю виявляє лише основні властивості і реагує зі лугами, а при взаємодії з кислотами дає відповідні соли.

Mn (OH)2+2HCl MnCl2+2H2O.

Оксид марганцю можна отримати при розкладанні карбонату марганца:

MnCO3 MnO+CO2.

Або за відновлення діоксиду марганцю водородом:

MnO2+H2 MnO+H2O.

Сполуки четырёхвалентного марганца.

З сполук четырёхвалентного марганцю найбільш відомий діоксид марганцю MnO2 — пиролюзит. Оскільки валентність IV є проміжної, сполуки Mn (VI) утворюються як із окислюванні двухвалентного марганца.

Mn (NO3)2 MnO2+2NO2.

Ось і за відновлення сполук марганцю в лужної среде:

3K2MnO4+2H2O 2KMnO4+MnO2+4KOH.

Остання реакцій є прикладом реакції самоокисления — самовідновлення, котрим характеризуєтся тим, що коли частина атомів один і тієї самої елемента окислюється, відновлюючи одночасно решта атоми тієї самої элемента:

Mn6++2e=Mn4+ 1.

Mn6±e=Mn7+ 2.

Натомість MnО2 може окисляти галогениды і галоген водороды, наприклад HCl:

MnO2+4HCl MnCl2+Cl2+2H2O.

Діоксид марганцю — твердий порошкообразное речовина. Він виявляє як основні, і кислотні свойства.

Сполуки шестивалентного марганца.

При сплавці MnO2 зі лугами у присутності кисню, повітря, або окислювачів отримують солі шестивалентного Марганця, звані манганатами.

MnO2+2KOH+KNO3 K2MnO2+KNO2+H2O.

Сполук марганцю шестивалентного відомо трохи, і їх найбільше значення солі марганцевої кислоти — манганаты.

Сама марганцева кислота, як та відповідній їй триоксид марганцю MnO3, у вільному вигляді немає вследствии нестійкості до процесів окислення — відновлення. Заміна протона в кислоті на катіон металу призводить до стійкості манганатов, та їх спроможність до процесам окислення — восствновления зберігається. Розчини манганатов вирізняються в зелений колір. За умов їх подкислении утворюється марганцеватая кислота, разлагается до сполук марганцю четырёхвалентного і семивалентного.

Сильні окислювачі переводять марганець шестивалентний в семивалентный.

2K2MnO4+Cl22 2KMnO4+2KCl.

Сполуки семивалентного марганца.

У семивалентном стані марганець виявляє лише окисні властивості. Серед що застосовуються у лабораторної практиці, і у промисловості окислювачів широко застосовується перманганат калію KMnO2, у побуті званий марганцівкою. Перманганат калію є кристали чорнофіолетового кольору. Водні розчини вирізняються в фіолетовий колір, характерний для іона MnO4-.

Перманганаты є солями марганцевої кислоти, яка стійка лише у розбавлених розчинах (до 20%). Ці розчини можна отримати дією сильних окислювачів на сполуки марганцю двухвалентного:

2Mn (NO3) 2+PbO2+6HNO3 2HMnO4+5Pb (NO3) 2+ 2H2O.

При концентрації HMnO4 вище 20% відбувається розкладання її по уравнению:

4HMnO4 4MnO+3O2 +2H2O.

Відповідний марганцевої кислоті марганцевий ангідрид, чи оксид марганцю (VII), Mn2O7 можна отримати шляхом впливу концентрованої сірчаної кислоти на перманганат калію. Цей оксид є ще більше сильним окислювачем, ніж HMnO4 і KMnO4. Органічні сполуки при з Mn2O2 самовоспламеняются. При розчиненні Mn2O2 у питній воді утворюється марганцева кислота. Через хитання й невизначеності вкрай високої реакційної здібності Mn2O2 не застосовують, а замість нього використовують тверді перманганаты.

Залежно від середовища перманганат калію може відновлюватися до різних соединений.

При нагріванні сухого перманганату калію до температури вище 200 ОС він разлагается.

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2.

Цією реакцією до лабораторій іноді користуються щоб одержати кислорода.

Получение.

Найбільш чистий марганець одержують у промисловості, за способом радянського электрохимика Р. І. Агладзе (1939), електроліз водних розчинів MnSO4 з добавкою (NH4)2SO4 при pH = 8.0 — 8.5. Процес ведуть із анодами з свинцю і катодами з титанового сплаву АТ-3 чи нержавіючої стали. Лусочки марганцю знімають із катодів і коли треба переплавляют.

Менш чистий марганець отримують алюминотермией, і навіть электротермией.

Видобуток марганцевої руди у СРСР. |1913 |1940 |1950 |1960 |1970 |1972 | |1245т |2557т |3377т |5872т |6841т |7819т |.

Застосування марганцю та її соединений.

Марганець було багато застосовується у металургії у процесі отримання сталей видалення їх сірки і кисню. Однак у розплав додають не марганець, а справ заліза з марганцем — феромарганець, який отримують відновленням пиролюзита вугіллям. Добавки марганцю до сталям підвищують їх опірність зношування і механічним напругам. У сплавах кольорових металів марганець побільшує їхні міцність і опірність коррозии.

Діоксид марганцю використовують як каталізатора у процесах окислення аміаку, органічних реакціях і реакціях розкладання неорганічних солей. У керамічної промисловості MnO2 використовують із фарбування емалей і поливи в чорне й тёмно-коричневый колір. Високодисперсний MnO2 має хорошою адсорбирующей здатністю і застосовується очищення повітря шкідливих примесей.

Перманганат калію застосовують для відбілювання льону та вовни, знебарвлення технологічних розчинів, як органічних веществ.

У медицині застосовують деякі солі марганцю. Наприклад, перманганат калію застосовують як антисептичний засіб як водного розчину, для промивання ран, полоскання горла, змащування виразок і опіків. Розчин KMnO4 застосовують і при окремих випадках отруєння алкалоїдами і ціанідами. Марганець одна із найактивніших мікроелементів і зустрічається майже переважають у всіх рослинних і живих організмах. Він покращує процеси кровотворення в организмах.

Марно забувати, що сполуки марганцю можуть надавати токсична дію на організм людини. Гранично припустиму концентрацію марганцю в повітрі 0.3 мг/м3. При вираженому отруєння спостерігається поразка нервової системи з дуже характерною синдромом марганцевого парксинсонизма.

1. Велика радянська энциклопедия.

2. Ю. М. Шилов, Ю. И. Смушкевич, П. М. Чукуров, М. И. Тарасенко, «Загальна хімія » ,.

М., 1983 г.