МЕТАЛЛЫ
ПОДГРУППА МАРГАНЦА
Подгруппа марганца
Побочная подгруппа VII группы
Свойства элементов подгруппы марганца
|
Атомный |
Название |
Электронная
|
r |
t╟пл. |
t╟кип. |
ЭО |
Атомный |
Степень |
|
25 |
Марганец Mn |
[Ar] 3d54s2 |
7,45 |
1244 |
1962 |
1,6 |
0,131 |
+2,+3,+4, +5,+6,+7 |
|
43 |
Технеций Tc |
[Kr] 4d55s2 |
11,5 |
2172 |
4876 |
1,36 |
0,136 |
+2,+3,+4, +5,+6,+7 |
|
75 |
Рений Re |
[Xe] 4f145d56s2 |
20,53 |
3180 |
5600 |
1,46 |
0,137 |
+3,+4,+5, +6,+7 |
Физические свойства
Серебристо-белые, тугоплавкие металлы.
Химические свойства
1. В ряду Mn √ Tc √ Re химическая активность понижается. Mn √ металл средней активности, в ряду напряжений стоит до водорода и растворяется в соляной и серной кислотах:
Mn + 2H+ ╝ Mn2+ + H2╜
Re и Tc стоят в ряду напряжений после водорода. Они реагируют только с азотной кислотой:
3Tc + 7HNO3 ╝ 3HTcO4 + 7NO╜ + 2H2O
2. С увеличением степени окисления усиливается кислотный характер оксидов и гидроксидов. (RO √ основные; R2O7 √ кислотные, им соответствуют кислоты HRO4).
Марганец и его соединения
Марганец
Электронная конфигурация валентного слоя
Получение
Алюмотермия: 3MnO2 + 4Al ╝ 2Al2O3 + 3Mn
Химические свойства
Металл средней активности. На воздухе покрывается тонкой плёнкой оксидов. Реагирует с неметаллами, например, с серой:
Mn + S ╝ MnS
Растворяется в кислотах:
Mn + 2HCl ╝ MnCl2 + H2╜
(При этом образуются соединения двухвалентного марганца).
Соединения Mn(II)
Оксид марганца (II) MnO получается восстановлением природного пиролюзита MnO2 водородом:
MnO2 + H2 ╝ MnO + H2O
Гидроксид марганца (II) Mn(OH)2 - светло-розовое нерастворимое в воде основание:
MnSO4 + 2NaOH ╝ Mn(OH)2¯ + Na2SO4
Mn2+ + 2OH- ╝ Mn(OH)2
Легко растворимо в кислотах:
Mn(OH)2 + 2HCl ╝ MnCl2 + 2H2O
Mn(OH)2 + 2H+ ╝ Mn2+ + 2H2O
На воздухе Mn(OH)2 быстро темнеет в результате окисления:
2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O ╝ 2[MnO2 ∙ 2H2O]
При действии сильных окислителей наблюдается переход Mn2+ в MnO4-:
2Mn(OH)2 + 5Br2 + 12NaOH═ √кат.CuSO4╝═ 2NaMnO4 + 10NaBr + 8H2O
2Mn(NO3)2 + 5PbO2 + 6HNO3 ╝ 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H2O
2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 16HNO3 ╝ 2HMnO4 + 5NaNO2 + 5Bi(NO3)3 + 7H2O
(смотри тему "Окислительно - восстановительные реакции", упражнения 3 и 7).
Оксид марганца (IV) MnO2 - тёмно-коричневый порошок, нерастворимый в воде. Образуется при термическом разложении нитрата марганца (II):
Mn(NO3)2═ √t╟╝═ MnO2 + 2NO2╜
При сильном нагревании теряет кислород, превращаясь в Mn2O3 (при 600╟C) или Mn3O4 (при 1000╟C).
Сильный окислитель:
MnO2 + 4HCl ╝ MnCl2 + Cl2╜ + 2H2O
При сплавлении с содой и селитрой образует манганат натрия тёмно - зелёного цвета:
MnO2 + Na2CO3 + NaNO3═ √t╟╝ ═Na2MnO4 + NaNO2 + CO2╜
Манганаты также могут быть получены при восстановлении перманганатов в щелочной среде:
Na2SO3 + 2KMn+7O4 + 2KOH ╝ Na2SO4 + 2K2Mn+6O4 + H2O
Гидролиз манганатов протекает по схеме:
3K2MnO4 + 2H2O ╚ 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH
|
|
MnO2 |
|
MnO42- |
|
MnO4- |
|
|
|
|
SO32- |
|
Cl2 |
|
|
|
раствор ╝ |
|
╛ раствор |
╛ раствор |
|||
|
|
бурый осадок |
|
H+╜¯OH- |
|
|
|
|
|
|
раствор╝ |
|
|
|
|
3MnO42- + 2H2O ╚ 2MnO4- + MnO2 + 4OH-
За способность обратимо менять окраску манганат калия называют "минеральным хамелеоном".
Оксид марганца (VII) Mn2O7 - тёмно-зелёная жидкость, кислотный оксид. Получают действием концентрированной серной кислоты на кристаллический KMnO4 (марганцевая кислота HMnO4═ нестабильна):
2KMnO4 + H2SO4 ╝ Mn2O7¯ + K2SO4 + H2O
При растворении в щелочах образует перманганаты:
Mn2O7 + 2KOH ╝ 2KMnO4 + H2O
Перманганат калия KMn+7O4 -тёмно-фиолетовое кристаллическое вещество, растворимое в воде. При нагревании разлагается с выделением кислорода:
2KMnO4═ √t╟╝ ═K2MnO4 + MnO2 + O2╜
Сильный окислитель, причём восстанавливается в кислой среде до Mn2+, в нейтральной √ до Mn+4O2, а в щелочной √ до Mn+6O42-.
(смотри тему "Окислительно-восстановительные реакции")