يُظهر المنغنيز أعلى درجة من الأكسدة في المركب. المنغنيز (عنصر كيميائي): الخصائص، التطبيق، التعيين، حالة الأكسدة، حقائق مثيرة للاهتمام

أحد أهم المعادن في صناعة المعادن هو المنغنيز. بالإضافة إلى ذلك، فهو بشكل عام عنصر غير عادي إلى حد ما يرتبط به حقائق مثيرة للاهتمام. مهم للكائنات الحية، وضروري في إنتاج العديد من السبائك، المواد الكيميائية. المنغنيز - يمكن رؤية الصورة أدناه. ومن خصائصه وخصائصه التي سننظر فيها في هذه المقالة.

خصائص العنصر الكيميائي

إذا تحدثنا عن المنغنيز كعنصر، فيجب علينا أولاً وصف موقعه فيه.

1. يقع في الرابع فترة طويلة، المجموعة السابعة، المجموعة الفرعية الثانوية.
2. الرقم التسلسلي - 25. المنغنيز - عنصر كيميائي، ذراتها +25. عدد الإلكترونات هو نفسه، النيوترونات - 30.
3. قيمة الكتلة الذرية هي 54.938.
4. رمز العنصر الكيميائي للمنغنيز هو Mn.
5. الاسم اللاتيني هو المنغنيز.

ويقع بين الكروم والحديد، مما يفسر تشابهه معهما في الخصائص الفيزيائية والكيميائية.

المنغنيز - العنصر الكيميائي: فلز انتقالي

إذا اعتبرنا التكوين الإلكترونيةمن الذرة المختزلة، فستبدو صيغتها كما يلي: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. يصبح من الواضح أن العنصر الذي نفكر فيه هو من عائلة d. تشير خمسة إلكترونات في المستوى الفرعي ثلاثي الأبعاد إلى استقرار الذرة، والذي يتجلى في خواصها الكيميائية.

ومع ذلك، كمعدن، يعتبر المنغنيز عامل اختزال معظممركباتها قادرة على إظهار قدرات مؤكسدة قوية جدًا. انها مرتبطة مع درجات مختلفةالأكسدة والتكافؤ التي يمتلكها عنصر معين. هذه هي خصوصية جميع المعادن في هذه العائلة.

وبالتالي فإن المنغنيز هو عنصر كيميائي يقع بين ذرات أخرى وله خصائصه الخاصة. دعونا نلقي نظرة على ما هي هذه الخصائص بمزيد من التفصيل.

المنغنيز هو عنصر كيميائي. حالة الأكسدة

لقد قدمنا ​​بالفعل الصيغة الإلكترونية للذرة. ووفقا لذلك، فإن هذا العنصر قادر على إظهار العديد من حالات الأكسدة الإيجابية. هذا:

تكافؤ الذرة هو IV. المركبات الأكثر ثباتًا هي تلك التي يظهر فيها المنغنيز قيم +2، +4، +6. أعلى درجة من الأكسدة تسمح للمركبات بالعمل كعوامل مؤكسدة قوية. على سبيل المثال: KMnO 4، Mn 2 O 7.

المركبات التي تحتوي على +2 هي عوامل اختزال؛ هيدروكسيد المنغنيز (II) له خواص مذبذبة، مع غلبة الخواص الأساسية. تشكل حالات الأكسدة المتوسطة مركبات مذبذبة.

تاريخ الاكتشاف

المنغنيز عنصر كيميائي لم يتم اكتشافه على الفور، ولكن تم اكتشافه تدريجياً من قبل علماء مختلفين. ومع ذلك، فقد استخدم الناس مركباته منذ العصور القديمة. تم استخدام أكسيد المنغنيز (IV) لصنع الزجاج. وذكر أحد الإيطاليين أن إضافة هذا المركب أثناء الإنتاج الكيميائي للزجاج يحول لونه إلى اللون الأرجواني. جنبا إلى جنب مع هذا، نفس المادة تساعد على القضاء على الغيوم في النظارات الملونة.

وفي وقت لاحق في النمسا، تمكن العالم كيم من الحصول على قطعة من معدن المنغنيز عن طريق تعريض البوروليزيت (أكسيد المنغنيز (IV))، والبوتاس والفحم لدرجات حرارة عالية. إلا أن هذه العينة كانت بها شوائب كثيرة لم يتمكن من التخلص منها، لذلك لم يتم الاكتشاف.

وفي وقت لاحق، قام عالم آخر أيضًا بتصنيع خليط كانت فيه نسبة كبيرة من المعدن النقي. وكان بيرجمان هو من اكتشف سابقًا عنصر النيكل. ومع ذلك، لم يكن مقدرا له إكمال الأمر.

المنغنيز هو عنصر كيميائي تم الحصول عليه لأول مرة وعزله على شكل مادة بسيطة بواسطة كارل شيل في عام 1774. ومع ذلك، فقد فعل ذلك مع آي جان، الذي أكمل عملية صهر قطعة معدنية. لكن حتى أنهم لم يتمكنوا من تخليصه من الشوائب بشكل كامل والحصول على عائد 100% من المنتج.

ومع ذلك، فقد تم اكتشاف الذرة في هذه المرة بالتحديد. حاول هؤلاء العلماء أنفسهم تسميتها بالمكتشفين. اختاروا مصطلح المنغنيزيوم. لكن بعد اكتشاف المغنيسيوم بدأ الارتباك وتغير اسم المنغنيز إلى اسمه الحديث (H. David, 1908).

نظرًا لأن المنغنيز عنصر كيميائي تعتبر خصائصه ذات قيمة كبيرة للعديد من العمليات المعدنية، فقد أصبح من الضروري بمرور الوقت إيجاد طريقة للحصول عليه إلى أقصى حد ممكن. شكل نقي. هذه المشكلةتم حل المشكلة من قبل العلماء في جميع أنحاء العالم، ولكن لم يتم حلها إلا في عام 1919 بفضل عمل الكيميائي السوفييتي ر.أجلادزي. كان هو الذي وجد طريقة للحصول على معدن نقي بنسبة 99.98٪ من كبريتات وكلوريدات المنغنيز عن طريق التحليل الكهربائي. الآن يتم استخدام هذه الطريقة في جميع أنحاء العالم.

التواجد في الطبيعة

المنغنيز عنصر كيميائي، ويمكن رؤية صورة لمادة بسيطة أدناه. وفي الطبيعة يوجد العديد من نظائر هذه الذرة، ويختلف عدد النيوترونات فيها بشكل كبير. وبالتالي، فإن الأعداد الكتلية تختلف من 44 إلى 69. ومع ذلك، فإن النظير المستقر الوحيد هو عنصر بقيمة 55 Mn، وجميع العناصر الأخرى لها إما قيمة ضئيلة فترة قصيرةنصف العمر، أو موجود بكميات صغيرة جدا.

نظرًا لأن المنغنيز عنصر كيميائي تختلف حالة تأكسده كثيرًا، فإنه يشكل أيضًا العديد من المركبات في الطبيعة. لم يتم العثور على هذا العنصر في شكله النقي. في المعادن والخامات، جارها الثابت هو الحديد. وفي المجمل يمكننا التعرف على عدة من أهم الصخور التي تحتوي على المنجنيز.

1. البيرولوسيت. الصيغة المركبة: MnO 2 *nH 2 O.
2. سيلوميلان، MnO2*mMnO*nH2O جزيء.
3. المنغنيت، الصيغة MnO*OH.
4. براونيت أقل شيوعا من الآخرين. الصيغة Mn2O3.
5. هوسمانيت، الصيغة Mn*Mn 2 O 4.
6. رودونيت منغنيز 2 (SiO 3) 2.
7. خامات كربونات المنغنيز .
8. الصاري القرمزي أو الرودوكروزيت - MnCO 3.
9. بوربوريت - منغنيز 3 ف 4.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن التعرف على العديد من المعادن الأخرى، والتي تحتوي أيضًا على العنصر المعني. هذا:

• الكالسيت.
• السدريت.
• معادن طينية
• العقيق الأبيض؛
• أوبال؛
• مركبات الرمل والطمي.

بالإضافة إلى الصخور والصخور الرسوبية والمعادن، يعتبر المنغنيز عنصرًا كيميائيًا يشكل جزءًا من الكائنات التالية:

1. الكائنات النباتية. أكبر الخزانات لهذا العنصر هي: كستناء الماء، الطحلب البطي، والدياتومات.
2. فطر الصدأ.
3. بعض أنواع البكتيريا.
4. الحيوانات التالية: النمل الأحمر، القشريات، الرخويات.
5. الناس - المتطلبات اليوميةحوالي 3-5 ملغ.
6. وتحتوي مياه المحيط العالمي على 0.3% من هذا العنصر.
7. يبلغ إجمالي محتوى القشرة الأرضية 0.1% وزنًا.

وبشكل عام، فهو العنصر الرابع عشر الأكثر وفرة على كوكبنا. ومن بين المعادن الثقيلة، فهو يأتي في المرتبة الثانية بعد الحديد.

الخصائص الفيزيائية

من وجهة نظر خصائص المنغنيز كمادة بسيطة، عدة رئيسية الخصائص البدنيةله.

1. في شكل مادة بسيطة، فهو معدن صلب إلى حد ما (المؤشر على مقياس موس هو 4). اللون أبيض فضي، في الهواء يصبح مغطى بطبقة أكسيد واقية، ويلمع عند القطع.
2. نقطة الانصهار هي 1246 درجة مئوية.
3. نقطة الغليان - 2061 0 درجة مئوية.
4. خصائص التوصيل جيدة، فهي مغناطيسية.
5. كثافة المعدن 7.44 جم/سم3.
6. إنه موجود في شكل أربعة تعديلات متعددة الأشكال (α، β، γ، σ)، تختلف في بنية وشكل الشبكة البلورية وكثافة التعبئة الذرية. تختلف نقاط انصهارها أيضًا.

هناك ثلاثة أشكال رئيسية من المنغنيز المستخدمة في علم المعادن: β، γ، σ. ألفا أقل شيوعا، لأنه هش للغاية في خصائصه.

الخواص الكيميائية

من وجهة نظر كيميائية، المنغنيز هو عنصر كيميائي تختلف شحنته الأيونية بشكل كبير من +2 إلى +7. وهذا يترك بصماته على نشاطه. في شكله الحر في الهواء، يتفاعل المنغنيز بشكل ضعيف جدًا مع الماء ويذوب في الأحماض المخففة. ومع ذلك، بمجرد زيادة درجة الحرارة، يزداد نشاط المعدن بشكل حاد.

لذلك فهو قادر على التفاعل مع:

• نتروجين؛
• كربون؛
• الهالوجينات.
• السيليكون.
• الفوسفور.
• الكبريت وغيره من المعادن.

عند تسخينه دون الوصول إلى الهواء، ينتقل المعدن بسهولة إلى حالة بخار. اعتمادا على درجة الأكسدة التي يظهرها المنغنيز، يمكن أن تكون مركباته عوامل مختزلة ومؤكسدة. بعض يحمل خصائص مذبذبة. وبالتالي، فإن العناصر الرئيسية هي سمة من المركبات التي يكون فيها +2. مذبذب - +4، مؤكسد حمضي وقوي أعلى قيمة +7.

على الرغم من أن المنغنيز معدن انتقالي، إلا أن المركبات المعقدة له قليلة. ويرجع ذلك إلى التكوين الإلكتروني المستقر للذرة، لأن المستوى الفرعي ثلاثي الأبعاد يحتوي على 5 إلكترونات.

طرق الحصول على

هناك ثلاث طرق رئيسية يتم من خلالها إنتاج المنغنيز (عنصر كيميائي) صناعيا. وبما أن الاسم يُقرأ باللاتينية، فقد قمنا بالفعل بتسميته بالمانغوم. إذا قمت بترجمتها إلى اللغة الروسية، فسيكون "نعم، أنا أوضح حقًا، أنا أغير اللون." يعود اسم المنغنيز إلى خصائصه المعروفة منذ العصور القديمة.

ومع ذلك، على الرغم من شعبيته، لم يكن من الممكن الحصول عليه في شكله النقي للاستخدام إلا في عام 1919. ويتم ذلك باستخدام الطرق التالية.

1. التحليل الكهربائي، العائد المنتج هو 99.98٪. ويتم الحصول على المنغنيز بهذه الطريقة في الصناعة الكيميائية.
2. سيليكوثرميك، أو الاختزال مع السيليكون. في هذه الطريقةيندمج أكسيد السيليكون والمنغنيز (IV)، مما يؤدي إلى تكوين المعدن النقي. يبلغ العائد حوالي 68٪، حيث يتحد المنجنيز مع السيليكون لتكوين مبيد السيليكات كمنتج جانبي. تستخدم هذه الطريقة في الصناعة المعدنية.
3. طريقة الألمنيوم الحراري - الاختزال باستخدام الألومنيوم. كما أنها لا تعطي الكثير انتاج عاليالمنتج، يتكون المنغنيز الملوث بالشوائب.

يعد إنتاج هذا المعدن مهمًا للعديد من العمليات التي تتم في علم المعادن. حتى إضافة صغيرة من المنغنيز يمكن أن تؤثر بشكل كبير على خصائص السبائك. وقد ثبت أن العديد من المعادن تذوب فيه وتملأ شبكته البلورية.

تحتل روسيا المرتبة الأولى في العالم في استخراج وإنتاج هذا العنصر. وتتم هذه العملية أيضًا في دول مثل:

• الصين.
• كازاخستان.
• جورجيا.
• أوكرانيا.

الاستخدام الصناعى

المنغنيز عنصر كيميائي، واستخدامه مهم ليس فقط في علم المعادن. ولكن أيضا في مجالات أخرى. بالإضافة إلى المعدن في صورته النقية. أهمية عظيمةلها مركبات مختلفة من ذرة معينة. دعونا الخطوط العريضة لتلك الرئيسية.

1. هناك عدة أنواع من السبائك التي تحتوي على المنغنيز خصائص فريدة من نوعها. على سبيل المثال، فهو قوي جدًا ومقاوم للتآكل لدرجة أنه يتم استخدامه لصهر أجزاء الحفارات وآلات معالجة الحجر والكسارات والمطاحن الكروية وأجزاء الدروع.
2. ثاني أكسيد المنغنيز هو عنصر مؤكسد أساسي في الطلاء الكهربائي، ويستخدم في إنشاء مزيلات الاستقطاب.
3. هناك حاجة إلى العديد من مركبات المنغنيز لإجراء التخليق العضوي للمواد المختلفة.
4. يستخدم برمنجنات البوتاسيوم (أو برمنجنات البوتاسيوم) في الطب كمطهر قوي.
5. هذا العنصر جزء من البرونز والنحاس ويشكل سبيكة خاصة به مع النحاس الذي يستخدم في صناعة توربينات الطائرات وشفراتها وأجزاء أخرى.

الدور البيولوجي

الاحتياجات اليومية من المنغنيز للإنسان هي 3-5 ملغ. نقص هذا العنصر يؤدي إلى الاكتئاب الجهاز العصبي، اضطرابات النوم والقلق، والدوخة. ولم يتم بعد دراسة دورها بشكل كامل، ولكن من الواضح أنها تؤثر في المقام الأول على:

• ارتفاع؛
• نشاط الغدد التناسلية.
• عمل الهرمونات؛
• تكوين الدم.

وهذا العنصر موجود في جميع النباتات والحيوانات والإنسان، مما يثبت دوره البيولوجي المهم.

المنغنيز هو عنصر كيميائي، حقائق مثيرة للاهتمام يمكن أن تثير إعجاب أي شخص وتجعله يفهم أيضًا مدى أهميته. دعونا نقدم أبسطها، والتي وجدت بصمتها في تاريخ هذا المعدن.

1. في اوقات صعبة حرب اهليةفي اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، كان أحد منتجات التصدير الأولى يحتوي على خام عدد كبير منالمنغنيز
2. إذا تم دمج ثاني أكسيد المنغنيز مع الملح الصخري، ثم يذوب المنتج في الماء، ستبدأ التحولات المذهلة. سوف يتحول الحل أولاً إلى اللون اللون الاخضر، ثم يتغير اللون إلى الأزرق، ثم الأرجواني. أخيرًا، سيتحول إلى اللون القرمزي وسيتشكل راسب بني تدريجيًا. إذا قمت برج الخليط، فسيتم استعادة اللون الأخضر مرة أخرى وسيحدث كل شيء مرة أخرى. ولهذا السبب حصلت برمنجنات البوتاسيوم على اسمها، والذي يُترجم إلى "الحرباء المعدنية".
3. إذا أضيفت الأسمدة المحتوية على المنغنيز إلى التربة، فإن إنتاجية النباتات ستزيد وسيزداد معدل التمثيل الضوئي. القمح الشتويسوف تشكل الحبوب بشكل أفضل.
4. أكبر كتلة من معدن الرودونيت المنغنيز تزن 47 طنا وتم العثور عليها في جبال الأورال.
5. هناك سبيكة ثلاثية تسمى المنجانين. يتكون من عناصر مثل النحاس والمنغنيز والنيكل. تفرده هو أن لديه عظيم المقاومة الكهربائيةوالتي لا تعتمد على درجة الحرارة بل تتأثر بالضغط.

وبطبيعة الحال، هذا ليس كل ما يمكن أن يقال عن هذا المعدن. المنغنيز عنصر كيميائي، والحقائق المثيرة للاهتمام حوله متنوعة للغاية. خاصة إذا تحدثنا عن الخصائص التي يضفيها على السبائك المختلفة.

الجزء 1

1. حالة الأكسدة (s.o.) هيالشحنة التقليدية لذرات العنصر الكيميائي في مادة معقدة، وتحسب على أساس افتراض أنها تتكون من أيونات بسيطة.

يجب ان تعرف!

1) في اتصالات مع. يا. الهيدروجين = +1، باستثناء الهيدريدات .
2) في اتصالات مع. يا. الأكسجين = -2، باستثناء البيروكسيدات  والفلوريدات 
3) تكون حالة أكسدة المعادن إيجابية دائمًا.

للمعادن من المجموعات الفرعية الرئيسية اول ثلاثةمجموعات س. يا. ثابت:

معادن المجموعة IA - ص. يا. = +1،
معادن المجموعة IIA - ص. يا. = +2،
معادن المجموعة IIIA - ص. يا. = +3. 4

في الذرات الحرة والمواد البسيطة ص. يا. = 0.5

إجمالي ق. يا. جميع العناصر في الاتصال = 0.

2. طريقة تكوين الأسماءمركبات ثنائية العنصر (ثنائية).

4. أكمل الجدول "أسماء وصيغ المركبات الثنائية".

5. تحديد حالة الأكسدة لعنصر المركب المعقد الموضح بالخط.

الجزء 2

1. تحديد حالات أكسدة العناصر الكيميائية في المركبات باستخدام صيغها. أكتب أسماء هذه المواد .

2. قسّم المواد FeO، Fe2O3، CaCl2، AlBr3، CuO، K2O، BaCl2، SO3 إلى مجموعتين. اكتب أسماء المواد مع الإشارة إلى حالات الأكسدة الخاصة بها.

3. إنشاء تطابق بين الاسم وحالة الأكسدة لذرة العنصر الكيميائي وصيغة المركب.

4. تكوين صيغ للمواد بالاسم.

5. ما عدد الجزيئات الموجودة في 48 جم من أكسيد الكبريت (IV)؟

6. باستخدام الإنترنت ومصادر المعلومات الأخرى، قم بإعداد رسالة حول استخدام أي مركب ثنائي وفق الخطة التالية:

1) الصيغة؛
2) الاسم؛
3) الخصائص؛
4) التطبيق.

ماء H2O، أكسيد الهيدروجين. الماء في الظروف العادية يكون سائلاً، عديم اللون والرائحة، وأزرق اللون في طبقة سميكة. نقطة الغليان حوالي 100 درجة مئوية. يعتبر مذيب جيد . يتكون جزيء الماء من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين واحدة، وهذا هو تركيبه النوعي والكمي. وهي مادة معقدة، وتتميز بالخصائص الكيميائية التالية: التفاعل مع المعادن القلوية، والمعادن الأرضية القلوية.

تسمى تفاعلات التبادل مع الماء بالتحلل المائي. هذه التفاعلات لها أهمية كبيرة في الكيمياء.

7. حالة أكسدة المنغنيز في مركب K2MnO4 تساوي:

8. يتمتع الكروم بأدنى حالة أكسدة في المركب الذي صيغته هي:

1) Cr2O3

9. يظهر الكلور حالة الأكسدة القصوى له في مركب صيغته هي:

المنغنيز معدن صلب اللون الرمادي. تحتوي ذراتها على تكوين إلكتروني للغلاف الخارجي

يتفاعل فلز المنغنيز مع الماء ويتفاعل مع الأحماض لتكوين أيونات المنغنيز (II):

في العديد من المركبات، يظهر المنغنيز حالات الأكسدة، فكلما ارتفعت حالة أكسدة المنغنيز، زادت الطبيعة التساهمية للمركبات المقابلة لها. مع زيادة درجة أكسدة المنغنيز، تزداد حموضة أكاسيده أيضا.

المنغنيز (II)

هذا الشكل من المنغنيز هو الأكثر استقرارا. وله تكوين إلكتروني خارجي مع إلكترون واحد في كل من المدارات الخمسة.

في المحاليل المائية، ترطب أيونات المنغنيز (II) لتشكل أيون سداسي أكوامنغنيز (II) ذو اللون الوردي الشاحب، ويكون هذا الأيون مستقرًا في البيئة الحمضية، ولكن في البيئة القلوية يشكل راسبًا أبيض من هيدروكسيد المنغنيز. خصائص الأكاسيد الأساسية

المنغنيز (ثالثا)

المنغنيز (III) موجود فقط في المركبات المعقدة. هذا الشكل من المنغنيز غير مستقر. في البيئة الحمضية، المنغنيز (III) غير متناسب إلى المنغنيز (II) والمنغنيز (IV).

المنغنيز (الرابع)

أهم مركب في المنغنيز (IV) هو الأكسيد. هذا المركب الأسود غير قابل للذوبان في الماء. تم تعيينه بنية أيونية. الاستقرار يرجع إلى المحتوى الحراري العالي للشبكة.

أكسيد المنغنيز (IV) له خصائص مذبذبة ضعيفة. وهو عامل مؤكسد قوي، على سبيل المثال، يحل محل الكلور من حمض الهيدروكلوريك المركز:

يمكن استخدام هذا التفاعل لإنتاج الكلور في المختبر (انظر القسم 16.1).

المنغنيز (السادس)

حالة أكسدة المنغنيز هذه غير مستقرة. يمكن الحصول على منجنات البوتاسيوم (VI) عن طريق دمج أكسيد المنغنيز (IV) مع بعض عوامل الأكسدة القوية، على سبيل المثال كلورات البوتاسيوم أو نترات البوتاسيوم:

منجنات البوتاسيوم (VI) لونها أخضر. وهو مستقر فقط في المحاليل القلوية. في محلول حمضي فإنه غير متناسب إلى المنغنيز (الرابع) والمنغنيز (السابع):

المنغنيز (السابع)

المنغنيز لديه حالة الأكسدة هذه في أكسيد حمضي قوي. ومع ذلك، فإن مركب المنغنيز (السابع) الأكثر أهمية هو منجنات البوتاسيوم (السابع) (برمنجنات البوتاسيوم). هذا صلبيذوب جيدًا في الماء، مكونًا محلولًا أرجوانيًا داكنًا. المنغنيت لديه هيكل رباعي السطوح. في بيئة حمضية قليلاً، يتحلل تدريجياً ويشكل أكسيد المنغنيز (IV):

في البيئة القلوية، يتم اختزال منجنات البوتاسيوم (VII)، مكونًا أولًا منجنات البوتاسيوم الخضراء (VI) ثم أكسيد المنغنيز (IV).

منجنات البوتاسيوم (السابع) هو عامل مؤكسد قوي. في بيئة حمضية بما فيه الكفاية، يتم تقليله، وتشكيل أيونات المنغنيز (II). إن إمكانات الأكسدة والاختزال القياسية لهذا النظام هي والتي تتجاوز الإمكانات القياسية للنظام وبالتالي يقوم المنغنيت بأكسدة أيون الكلوريد إلى غاز الكلور:

تتم أكسدة أيون كلوريد المنجنات وفقًا للمعادلة

يستخدم منجنات البوتاسيوم (السابع) على نطاق واسع كعامل مؤكسد في الممارسة المعملية، على سبيل المثال.

لإنتاج الأكسجين والكلور (انظر الفصلين 15 و16)؛

إجراء اختبار تحليلي لثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين (انظر الفصل 15)؛ في الإعدادية الكيمياء العضوية(انظر الفصل 19)؛

ككاشف حجمي في معايرة الأكسدة والاختزال.

مثال على تطبيق المعايرة من منجنات البوتاسيوم (السابع) هو الكمياتبمساعدة الحديد (II) والإيثانيوديات (الأكسالات):

ومع ذلك، نظرًا لصعوبة الحصول على منجنات البوتاسيوم (VII). درجة عاليةالنقاء، لا يمكن استخدامه كمعيار معايرة أساسي.

لفترة طويلة، كان أحد مركبات هذا العنصر، وهو ثاني أكسيده (المعروف باسم البيرولوسيت) يعتبر نوعا من خام الحديد المغناطيسي المعدني. فقط في عام 1774 اكتشف أحد الكيميائيين السويديين أن البيرولوسيت يحتوي على معدن غير مستكشف. ونتيجة لتسخين هذا المعدن مع الفحم، أمكن الحصول على نفس المعدن غير المعروف. في البداية كان يطلق عليه اسم المنغنيز، وبعد ذلك ظهر الاسم الحديث - المنغنيز. يحتوي العنصر الكيميائي على العديد من الخصائص المثيرة للاهتمام، والتي سيتم مناقشتها أدناه.

يقع في مجموعة فرعية جانبية من المجموعة السابعة الجدول الدوري(مهم: جميع عناصر المجموعات الفرعية الجانبية هي معادن). الصيغة الإلكترونية 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (صيغة D النموذجية). المنغنيز كمادة حرة له لون أبيض فضي. ونظرًا لنشاطه الكيميائي، فإنه لا يوجد في الطبيعة إلا على شكل مركبات مثل الأكاسيد والفوسفات والكربونات. المادة مقاومة للحرارة، ودرجة انصهارها هي 1244 درجة مئوية.

مثير للاهتمام!تم العثور على نظير واحد فقط لعنصر كيميائي في الطبيعة، له كتلة ذرية تبلغ 55. ويتم الحصول على النظائر المتبقية بشكل صناعي، وأكثرها استقرارًا النظائر المشعةمع الكتلة الذرية 53 (نصف عمر تقريبًا نفس اليورانيوم).

حالة أكسدة المنغنيز

لديه ستة درجات مختلفةأكسدة. في درجة الصفرعند الأكسدة، يكون العنصر قادرًا على تكوين مركبات معقدة باستخدام بروابط عضوية (على سبيل المثال، P(C5H5)3)، بالإضافة إلى بروابط غير عضوية:

• أول أكسيد الكربون (ديكاكربونيل ثنائي المنغنيز)،
• نتروجين،
• ثلاثي فلوريد الفوسفور,
• أكسيد النيتريك.

حالة الأكسدة +2 نموذجية لأملاح المنغنيز. هام: هذه المركبات لها خصائص علاجية بحتة. المركبات الأكثر استقرارا مع حالة الأكسدة +3 هي أكسيد Mn2O3، وكذلك هيدرات هذا الأكسيد Mn(OH)3. عند +4، الأكثر استقرارًا هي MnO2 وأكسيد-هيدروكسيد الأمفوتريك MnO(OH)2.

حالة أكسدة المنغنيز +6 نموذجية لحمض المنغنيز وأملاحه، والتي توجد فقط في محلول مائي. تعتبر حالة الأكسدة +7 نموذجية بالنسبة لحمض البرمنجانيك وأنهيدريده وأملاحه - البرمنجنات (المشابهة للبيركلورات) - عوامل مؤكسدة قوية، موجودة فقط في محلول مائي. ومن المثير للاهتمام أنه عند تقليل برمنجنات البوتاسيوم (وتسمى في الحياة اليومية برمنجنات البوتاسيوم)، هناك ثلاثة تفاعلات مختلفة ممكنة:

• في وجود حمض الكبريتيك، يتم تقليل أنيون MnO4- إلى Mn2+.
• إذا كان الوسط محايدًا، يتم تقليل أيون MnO4- إلى MnO(OH)2 أو MnO2.
• في وجود القلويات، يتم اختزال أنيون MnO4- إلى أيون المنجنيت MnO42-.

المنغنيز كعنصر كيميائي

الخواص الكيميائية

في ظل الظروف العادية يكون غير نشط. والسبب هو طبقة الأكسيد التي تظهر عند تعرضها للأكسجين الجوي. إذا تم تسخين مسحوق المعدن قليلا، فإنه يحترق، ويتحول إلى MnO2.

عند تسخينه، فإنه يتفاعل مع الماء، ويزيح الهيدروجين. نتيجة للتفاعل، يتم الحصول على هيدروكسيد غير قابل للذوبان عمليا Mn(OH)2. هذه المادة تمنع المزيد من التفاعل مع الماء.

مثير للاهتمام!الهيدروجين قابل للذوبان في المنغنيز، ومع زيادة درجة الحرارة، تزداد قابلية الذوبان (يتم الحصول على محلول الغاز الموجود في المعدن).

عند تسخينه بقوة شديدة (درجات حرارة أعلى من 1200 درجة مئوية)، فإنه يتفاعل مع النيتروجين، مما ينتج عنه النتريدات. يمكن أن تحتوي هذه المركبات على تركيبات مختلفة، وهو ما يعتبر نموذجيًا لما يسمى بالبيرثوليدات. يتفاعل مع البورون والفوسفور والسيليكون وفي شكل منصهر - مع الكربون. يحدث التفاعل الأخير أثناء اختزال المنغنيز بفحم الكوك.

عند التفاعل مع الكبريت المخفف و أحماض الهيدروكلوريكيتم إنتاج الملح ويتم إطلاق الهيدروجين. لكن التفاعل مع حمض الكبريتيك القوي يختلف: منتجات التفاعل هي الملح والماء وثاني أكسيد الكبريت (في البداية، يتم تقليل حمض الكبريتيك إلى حمض الكبريتيك؛ ولكن بسبب عدم الاستقرار، يتحلل حمض الكبريت إلى ثاني أكسيد الكبريت والماء).

عند التفاعل مع حمض النيتريك المخفف، يتم الحصول على النترات والماء وأكسيد النيتريك.

يشكل ستة أكاسيد:

• أكسيد النيتروز، أو MnO،
• أكسيد، أو Mn2O3،
• أكسيد أكسيد Mn3O4،
• ثاني أكسيد أو MnO2،
• أنهيدريد المنغنيز MnO3,
• أنهيدريد المنغنيز Mn2O7.

مثير للاهتمام!تحت تأثير الأكسجين الجوي، يتحول أكسيد النيتروز تدريجياً إلى أكسيد. لم يتم عزل أنهيدريد برمنجنات في شكل حر.

الأكسيد مركب له ما يسمى بحالة الأكسدة الكسرية. عندما تذوب في الأحماض، تتشكل أملاح المنغنيز ثنائي التكافؤ (الأملاح التي تحتوي على كاتيون Mn3+ غير مستقرة ويتم اختزالها إلى مركبات تحتوي على كاتيون Mn2+).

ثاني أكسيد وأكسيد وأكسيد النيتروز هي الأكاسيد الأكثر استقرارا. أنهيدريد المنغنيز غير مستقر. هناك تشابهات مع العناصر الكيميائية الأخرى:

• Mn2O3 وMn3O4 عبارة عن أكاسيد أساسية، وتشبه خصائصها مركبات الحديد المماثلة؛
• MnO2 هو أكسيد مذبذب، يشبه في خصائصه الألومنيوم وأكاسيد الكروم ثلاثي التكافؤ؛
• Mn2O7 هو أكسيد حمضي، وخصائصه تشبه إلى حد كبير أكسيد الكلور العالي.

من السهل ملاحظة التشابه مع الكلورات والبيركلورات. يتم الحصول على المنغنيز، مثل الكلورات، بشكل غير مباشر. ولكن يمكن الحصول على البرمنجنات إما بشكل مباشر، أي عن طريق تفاعل أنهيدريد وأكسيد / هيدروكسيد فلز في وجود الماء، أو بشكل غير مباشر.

وفي الكيمياء التحليلية، يقع الكاتيون Mn2+ في المرتبة الخامسة المجموعة التحليلية. هناك العديد من التفاعلات التي يمكنها اكتشاف هذا الكاتيون:

• عند التفاعل مع كبريتيد الأمونيوم، يتشكل راسب MnS، ويكون لونه بلون اللحم؛ عند الإضافة الأحماض المعدنيةويلاحظ ذوبان الراسب.
• عند التفاعل مع القلويات، يتم الحصول على راسب أبيض من Mn(OH)2؛ ومع ذلك، عند التفاعل مع الأكسجين الجوي، يتغير لون الراسب من الأبيض إلى البني - ويتم الحصول على Mn(OH)3.
• إذا تمت إضافة بيروكسيد الهيدروجين ومحلول قلوي إلى الأملاح التي تحتوي على كاتيون Mn2+، يترسب راسب بني داكن MnO(OH)2.
• عند إضافة عامل مؤكسد (ثاني أكسيد الرصاص وبزموتات الصوديوم) ومحلول قوي من حمض النيتريك إلى الأملاح التي تحتوي على كاتيون Mn2+، يتحول المحلول إلى اللون القرمزي - وهذا يعني أن Mn2+ قد تم أكسدةه إلى HMnO4.

الخواص الكيميائية

تكافؤ المنغنيز

العنصر في المجموعة السابعة. المنغنيز النموذجي - الثاني والثالث والرابع والسادس والسابع.

يعتبر التكافؤ الصفري أمرًا نموذجيًا بالنسبة للمادة الحرة. المركبات الثنائية التكافؤ هي أملاح تحتوي على كاتيون Mn2+، والمركبات ثلاثية التكافؤ هي الأكسيد والهيدروكسيد، والمركبات رباعية التكافؤ هي ثاني أكسيد، بالإضافة إلى هيدروكسيد الأكسيد. المركبات السداسية والسباعية التكافؤ هي أملاح تحتوي على أنيونات MnO42 وMnO4.

كيف يتم الحصول عليه ومن ماذا يتم الحصول على المنغنيز؟ من خامات المنجنيز والحديد والمنجنيز وكذلك من المحاليل الملحية. هناك ثلاثة معروفة طرق مختلفةالحصول على المنغنيز:

• الانتعاش مع فحم الكوك،
• ألومنيوم حراري,
• التحليل الكهربائي.

في الحالة الأولى، يتم استخدام فحم الكوك وأول أكسيد الكربون كعامل اختزال. يتم استخراج المعدن من خام يحتوي على خليط من أكاسيد الحديد. والنتيجة هي المنغنيز الحديدي (سبائك مع الحديد) والكربيد (ما هو الكربيد؟ إنه مركب من المعدن والكربون).

للحصول على المزيد مادة نقيةيتم استخدام إحدى طرق المعالجة الحرارية المعدنية - الألومنيوم الحراري. أولاً، يتم تكلس البيرولوسيت، الذي ينتج Mn2O3. ثم يتم خلط الأكسيد الناتج مع مسحوق الألومنيوم. أثناء التفاعل، يتم إطلاق الكثير من الحرارة، ونتيجة لذلك يذوب المعدن الناتج، ويغطيه أكسيد الألومنيوم بغطاء الخبث.

المنغنيز معدن متوسط ​​النشاط ويقع في سلسلة بيكيتوف على يسار الهيدروجين وعلى يمين الألومنيوم. هذا يعني أنه أثناء التحليل الكهربائي للمحاليل المائية للأملاح مع كاتيون Mn2+، يتم تقليل كاتيون المعدن عند الكاثود (أثناء التحليل الكهربائي لمحلول مخفف جدًا، يتم تقليل الماء أيضًا عند الكاثود). مع التحليل الكهربائي محلول مائيتحدث تفاعلات MnCl2:

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

الكاثود (قطب سالب الشحنة): Mn2+ + 2e Mn0

الأنود (قطب موجب الشحنة): 2Cl- - 2e 2Cl0 Cl2

معادلة التفاعل النهائية هي:

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

ينتج التحليل الكهربائي أنقى معدن المنغنيز.

فيديو مفيد: المنغنيز ومركباته

طلب

استخدام المنغنيز واسع جدًا. يتم استخدام كل من المعدن نفسه ومركباته المختلفة. يتم استخدامه في شكله الحر في صناعة المعادن لأغراض مختلفة:

• باعتباره "مزيل الأكسدة" عند صهر الفولاذ (يرتبط الأكسجين ويتشكل Mn2O3)؛
• كعنصر صناعة السبائك: فهو ينتج الفولاذ القوي مع أداء عاليمقاومة التآكل ومقاومة التأثير.
• لصهر ما يسمى بالدرجة المدرعة من الفولاذ؛
• كعنصر من البرونز والنحاس.
• لإنشاء المنجانين، وهي سبيكة من النحاس والنيكل. يتم تصنيع الأجهزة الكهربائية المختلفة، مثل المقاومة المتغيرة، من هذه السبيكة

يستخدم MnO2 لصنع الخلايا الجلفانية Zn-Mn. يتم استخدام MnTe وMnAs في الهندسة الكهربائية.

تطبيقات المنغنيز

برمنجنات البوتاسيوم، والتي تسمى غالبًا برمنجنات البوتاسيوم، تستخدم على نطاق واسع في الحياة اليومية (لأغراض أخرى). حمامات علاجية)، وفي الصناعة والمختبرات. يتغير لون اللون القرمزي للبرمنجنات عندما يتم تمرير الهيدروكربونات غير المشبعة ذات الروابط المزدوجة والثلاثية عبر المحلول. عند تسخينها بقوة، تتحلل البرمنجنات. وهذا ينتج المنجنات، MnO2، والأكسجين. هذه إحدى طرق الحصول على الأكسجين النقي كيميائيًا في ظروف المختبر.

لا يمكن الحصول على أملاح حمض البرمنجنات إلا بشكل غير مباشر. للقيام بذلك، يتم خلط MnO2 مع القلويات الصلبة ويتم تسخينها في وجود الأكسجين. هناك طريقة أخرى للحصول على المنغنيز الصلب وهي تكليس البرمنجنات.

حلول المنجنات لها لون أخضر غامق جميل. ومع ذلك، فإن هذه المحاليل غير مستقرة وتخضع لتفاعل غير متناسب: يتغير اللون الأخضر الداكن إلى اللون القرمزي، ويتشكل أيضًا راسب بني. وينتج عن التفاعل برمنجنات وMnO2.

ويستخدم ثاني أكسيد المنغنيز في المختبر كمحفز لتحلل كلورات البوتاسيوم (ملح بيرثوليت)، وكذلك لإنتاج الكلور النقي. ومن المثير للاهتمام، نتيجة لتفاعل MnO2 مع كلوريد الهيدروجين، يتم الحصول على منتج وسيط - مركب غير مستقر للغاية MnCl4، والذي يتحلل إلى MnCl2 والكلور. المحاليل المحايدة أو المحمضة للأملاح مع كاتيون Mn2+ لها لون وردي شاحب (Mn2+ يشكل مركبًا يحتوي على 6 جزيئات ماء).

فيديو مفيد: المنجنيز - عنصر الحياة

خاتمة

هذا هو وصف موجز لالمنغنيز وخصائصه الكيميائية. وهو معدن أبيض فضي ذو نشاط متوسط، ويتفاعل مع الماء فقط عند تسخينه، واعتمادًا على درجة الأكسدة، يُظهر خصائص معدنية وغير معدنية. وتستخدم مركباته في الصناعة وفي المنزل وفي المختبرات للحصول عليه الأكسجين النقيوالكلور.

أعلى حالة أكسدة للمنجنيز +7 تتوافق مع الأكسيد الحمضي Mn2O7 وحمض المنغنيز HMnO4 وأملاحه - برمنجنات.

مركبات المنغنيز (السابع) هي عوامل مؤكسدة قوية. Mn2O7 هو سائل زيتي بني مخضر، عند ملامسته تشتعل الكحوليات والإيثرات. يتوافق أكسيد المنغنيز (VII) مع حمض المنغنيز HMnO4. وهو موجود فقط في المحاليل ولكنه يعتبر من أقوى المحاليل (α - 100%). أقصى تركيز ممكن لـ HMnO4 في المحلول هو 20%. تعتبر أملاح HMnO4 – البرمنجنات – أقوى العوامل المؤكسدة؛ في المحاليل المائية، مثل الحمض نفسه، يكون لها لون قرمزي.

في تفاعلات الأكسدة والاختزالالبرمنجنات هي عوامل مؤكسدة قوية. اعتمادًا على تفاعل البيئة، يتم اختزالها إما إلى أملاح المنغنيز ثنائية التكافؤ (في بيئة حمضية)، أو أكسيد المنغنيز (IV) (في بيئة محايدة) أو مركبات المنغنيز (VI) - المنغنيز - (في بيئة قلوية). من الواضح أنه في البيئة الحمضية تكون قدرات الأكسدة لـ Mn+7 أكثر وضوحًا.

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

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

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

تتأكسد البرمنجنات في البيئات الحمضية والقلوية المواد العضوية:

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

ألدهيد الكحول

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

عند تسخينها، تتحلل برمنجنات البوتاسيوم (يستخدم هذا التفاعل لإنتاج الأكسجين في المختبر):

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

هكذا، بالنسبة للمنجنيز فإن الخصائص هي نفسها: عند الانتقال من أدنى حالة أكسدة إلى أعلى حالة، فإن خصائص الحمضمركبات الأكسجين، وفي تفاعلات OM يتم استبدال خصائص الاختزال بخصائص مؤكسدة.

البرمنجنات سامة للجسم بسبب خصائصها المؤكسدة القوية.

للتسمم بالبرمنجنات، يتم استخدام بيروكسيد الهيدروجين في حمض الخليك كترياق:

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

محلول KMnO4 هو عامل كي ومبيد للجراثيم لمعالجة سطح الجلد والأغشية المخاطية. إن الخصائص المؤكسدة القوية لـ KMnO4 في البيئة الحمضية تكمن وراء الطريقة التحليلية لقياس البرمنجانات المستخدمة في التحليل السريريلتحديد أكسدة الماء، حمض اليوريكفي البول.

يحتوي جسم الإنسان على حوالي 12 ملغ من المنغنيز في مركبات مختلفة، يتركز فيه 43% أنسجة العظام. فهو يؤثر على تكوين الدم وتكوين العظام والنمو والتكاثر وبعض وظائف الجسم الأخرى.

هيدروكسيد المنغنيز (II).له خصائص أساسية ضعيفة، ويتأكسد بواسطة الأكسجين الجوي وعوامل مؤكسدة أخرى إلى حمض البرمنجنوس أو أملاحه المنجنيت:

Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + حمض برمنجنوس H2O

(الراسب البني) في البيئة القلوية، يتأكسد Mn2+ إلى MnO42-، وفي البيئة الحمضية إلى MnO4-:

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

تتشكل أملاح أحماض المنغنيز Н2МnО4 وأحماض المنغنيز НМnО4.

إذا أظهر Mn2+ في التجربة خصائص اختزالية، فسيتم التعبير عن خصائص الاختزال لـ Mn2+ بشكل ضعيف. في العمليات البيولوجية لا يغير حالة الأكسدة. تعمل المركبات الحيوية المستقرة Mn2+ على تثبيت حالة الأكسدة هذه. يظهر تأثير التثبيت في فترة الاحتفاظ الطويلة بقشرة الترطيب. أكسيد المنغنيز (الرابع). MnO2 هو مركب منغنيز طبيعي مستقر يوجد في أربعة تعديلات. جميع التعديلات ذات طبيعة مذبذبة ولها ازدواجية الأكسدة والاختزال. أمثلة على ازدواجية الأكسدة والاختزال منو2: МnО2 + 2KI + 3СО2 + Н2О → I2 + МnСО3 + 2КНСО3

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

مركبات المنغنيز (VI).- غير مستقر. في المحاليل يمكن تحويلها إلى مركبات Mn (II)، Mn (IV) و Mn (VII): أكسيد المنغنيز (VI) MnO3 - كتلة حمراء داكنة، مسبب للسعال. شكل الهيدرات من MnO3 هو حمض البرمنجنيك الضعيف H2MnO4، والذي يوجد فقط في محلول مائي. يتم تدمير أملاحه (المنجنيز) بسهولة نتيجة التحلل المائي وعند تسخينه. عند 50 درجة مئوية يتحلل MnO3:

2MnO3 → 2MnO2 + O2 ويتحلل عند ذوبانه في الماء: 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4

مشتقات المنغنيز (VII) هي أكسيد المنغنيز (VII) Mn2O7 وشكل الهيدرات الخاص به هو الحمض НМnO4، المعروف فقط في المحلول. Mn2O7 مستقر حتى 10 درجات مئوية، ويتحلل بشكل انفجاري: Mn2O7 → 2MnO2 + O3

عندما تذوب في ماء بارديتكون الحمض من Mn2O7 + H2O → 2НМnO4

أملاح حمض المنغنيز НМnО4- البرمنجنات. تسبب الأيونات اللون البنفسجي للمحاليل. أنها تشكل هيدرات بلورية من النوع EMnO4∙nH2O، حيث n = 3-6، E = Li، Na، Mg، Ca، Sr.

برمنجنات KMnO4 شديد الذوبان في الماء . البرمنجنات - وكلاء مؤكسدة قوية. يتم استخدام هذه الخاصية في الممارسة الطبيةللتطهير، في تحليل دستور الأدوية لتحديد H2O2 من خلال التفاعل مع KMnO4 في بيئة حمضية.

البرمنجنات هي سموم للجسم، يمكن أن يحدث تحييدها على النحو التالي: 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 + 2CH3COOK + 8H2O + 5O2

لتلقي العلاج التسمم الحادبرمنجناتويستخدم محلول مائي 3% من H2O2 المحمض حمض الاسيتيك. يقوم برمنجنات البوتاسيوم بأكسدة المواد العضوية الموجودة في خلايا الأنسجة والميكروبات. في هذه الحالة، يتم تقليل KMnO4 إلى MnO2. يمكن أن يتفاعل أكسيد المنغنيز (IV) أيضًا مع البروتينات لتكوين مركب بني.

تحت تأثير برمنجنات البوتاسيوم KMnO4، تتأكسد البروتينات وتتخثر. بناء على هذا تطبيقه كمستحضر خارجي له خصائص مضادة للميكروبات والكي. علاوة على ذلك، فإن تأثيره يتجلى فقط على سطح الجلد والأغشية المخاطية. الخواص التأكسدية للمحلول المائي لـ KMnO4 يستخدم لتحييد المواد العضوية السامة. نتيجة للأكسدة، يتم تشكيل منتجات أقل سمية. على سبيل المثال، يتم تحويل عقار المورفين إلى أوكسيمورفين غير نشط بيولوجيًا. برمنجنات البوتاسيوم يتقدم في تحليل المعايرة لتحديد محتوى عوامل الاختزال المختلفة (قياس البرمنجانات).

قدرة أكسدة عالية من برمنجنات يستخدم في علم البيئة لتقييم تلوث مياه الصرف الصحي (طريقة البرمنجنات). تحدد كمية برمنجنات المؤكسد (المتغير اللون) محتوى الشوائب العضوية في الماء.

يتم استخدام طريقة البرمنجنات (قياس البرمنجنات). وأيضا في المختبرات السريرية لتحديد مستوى حمض اليوريك في الدم.

تسمى أملاح حمض المنغنيز بالبرمنجنات.أشهرها ملح برمنجنات البوتاسيوم KMnO4 - وهي مادة بلورية أرجوانية داكنة قابلة للذوبان في الماء بشكل معتدل. محاليل KMnO4 لها لون قرمزي غامق، وفي تركيزات عالية - اللون البنفسجي، المميز للأنيونات MnO4-

برمنجناتيتحلل البوتاسيوم عند تسخينه

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

برمنجنات البوتاسيوم عامل مؤكسد قوي جدًا‎يؤكسد بسهولة العديد من المواد غير العضوية والعضوية. تعتمد درجة اختزال المنغنيز إلى حد كبير على الرقم الهيدروجيني للبيئة.

استعادةهـ يتم إجراء برمنجنات البوتاسيوم في البيئات ذات الحموضة المتفاوتة وفقًا للمخطط التالي:

البيئة الحمضيةالرقم الهيدروجيني<7

المنغنيز (II) (Mn2+)

KMnO4 + عامل اختزال درجة الحموضة في البيئة المحايدة = 7

المنغنيز (الرابع) (MnO2)

البيئة القلوية درجة الحموضة> 7

المنغنيز (السادس) (MnO42-)

Mn2+ تغير لون محلول KMnO4

راسب بني MnO2

يتحول محلول MnO42 إلى اللون الأخضر

أمثلة على ردود الفعلبمشاركة برمنجنات البوتاسيوم في البيئات المختلفة (الحمضية والمحايدة والقلوية).

الرقم الهيدروجيني<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-

الرقم الهيدروجيني = 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

الرقم الهيدروجيني>7 K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = 2K2MnO4 + K2SO4 + Н2O

MnO4- +1 ē → MnO42- 1 2

SO32- + 2ОH- - 2ē → SO42-+ H2О 2 1

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

يتم استخدام برمنجنات البوتاسيوم KMnO4في الممارسة الطبية كمطهر و مطهرلغسل الجروح والشطف والغسل وما إلى ذلك. يستخدم محلول وردي فاتح من KMnO4 عن طريق الفم لغسل المعدة في حالات التسمم.

يستخدم برمنجنات البوتاسيوم على نطاق واسع كعامل مؤكسد.

باستخدام KMnO4، يتم تحليل العديد من الأدوية (على سبيل المثال، النسبة المئوية للتركيز (%) لمحلول H2O2).

الخصائص العامةد-عناصر المجموعة الفرعية VIIIB. بنية الذرات. عناصر العائلة الحديدية. حالات الأكسدة في المركبات. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للحديد. طلب. انتشار وأشكال وجود عناصر د من عائلة الحديد في الطبيعة. أملاح الحديد (الثاني والثالث). مركبات معقدة من الحديد (II) والحديد (III).

الخصائص العامةعناصر المجموعة الفرعية VIIIB:

1) الصيغة الإلكترونية العامة للمستويات الأخيرة (ن - 1)د(6-8)ns2.

2) في كل فترة هناك 3 عناصر في هذه المجموعة تشكل ثلاثيات (عائلات):

أ) عائلة الحديد: الحديد، الكوبالت، النيكل.

ب) عائلة معادن البلاتين الخفيفة (عائلة البلاديوم): الروثينيوم، الروديوم، البلاديوم.

ج) عائلة معادن البلاتين الثقيلة (عائلة البلاتين): الأوسيميوم، الإيريديوم، البلاتين.

3) يفسر تشابه العناصر في كل عائلة بقرب أنصاف أقطار الذرة، وبالتالي تكون الكثافة داخل العائلة متقاربة.

4) تزداد الكثافة بزيادة عدد الدورات (الأحجام الذرية صغيرة).

5) هذه معادن ذات درجات حرارة عاليةذوبان وغليان.

6) تزداد حالة الأكسدة القصوى للعناصر الفردية مع عدد الفترة (بالنسبة للأوسيميوم والروثينيوم تصل إلى 8+).

7) هذه المعادن قادرة على دمج ذرات الهيدروجين في الشبكة البلورية، وفي وجودها يظهر الهيدروجين الذري - وهو عامل اختزال نشط. ولذلك فإن هذه المعادن تعتبر محفزات للتفاعلات التي تتضمن إضافة ذرة هيدروجين.

8) يتم طلاء مركبات هذه المعادن .

9) مميزة حالات الأكسدة للحديد +2، +3، في المركبات غير المستقرة +6. النيكل لديه +2، وغير المستقر لديه +3. البلاتين لديه +2، وغير المستقر لديه +4.

حديد. الحصول على الحديد(كل هذه التفاعلات تحدث عند تسخينها)

*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. الحالة: إطلاق بيريت الحديد.

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

*FeO + C = Fe + CO.

*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (طريقة الثرمايت). الحالة : تدفئة .

* = Fe + 5CO (يتم استخدام تحلل خماسي كربونات الحديد للحصول على حديد نقي جدًا).

الخواص الكيميائية للحديدالتفاعلات مع المواد البسيطة

*الحديد + S = الحديدS. الحالة : تدفئة . *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

*Fe + I2 = FeI2 (اليود هو عامل مؤكسد أقل قوة من الكلور؛ FeI3 غير موجود).

*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO Fe2O3 هو أكسيد الحديد الأكثر استقرارًا). يتكون Fe2O3 nH2O في الهواء الرطب.