ما هي أعلى حالة أكسدة للمنغنيز. حالة الأكسدة

المنغنيز معدن صلب اللون الرمادي. ذراتها التكوين الإلكترونيةالغلاف الخارجي

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

في المركبات المختلفة ، يكتشف المنجنيز حالات الأكسدة ، فكلما زادت حالة أكسدة المنغنيز ، زادت الطبيعة التساهمية للمركبات المقابلة. مع زيادة حالة أكسدة المنغنيز ، تزداد حموضة أكاسيده أيضًا.

المنغنيز (II)

هذا النوع من المنغنيز هو الأكثر استقرارًا. له تكوين إلكتروني خارجي مع إلكترون واحد في كل من المدارات الخمسة.

في محلول مائي ، يتم ترطيب أيونات المنغنيز (II) ، مكونة أيون مركب وردي شاحب من سداسي أكوامنجنيز (II) هذا الأيون مستقر في بيئة حمضية، ولكن في بيئة قلوية تشكل راسبًا أبيض من هيدروكسيد المنغنيز وأكسيد المنغنيز (II) له خصائص الأكاسيد الأساسية.

المنغنيز (III)

المنغنيز (III) موجود فقط في المركبات المعقدة. هذا الشكل من المنغنيز غير مستقر. في بيئة حمضية ، لا يتناسب المنغنيز (III) إلى المنغنيز (II) والمنغنيز (IV).

المنغنيز (IV)

أهم مركب منجنيز (IV) هو الأكسيد. هذا المركب الأسود غير قابل للذوبان في الماء. لها هيكل أيوني. الاستقرار يرجع إلى المحتوى الحراري الشبكي العالي.

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

يمكن استخدام هذا التفاعل لإنتاج الكلور في المختبر (انظر القسم 1.16).

المنغنيز (السادس)

حالة أكسدة المنغنيز هذه غير مستقرة. يمكن الحصول على منجنات البوتاسيوم (VI) عن طريق دمج أكسيد المنغنيز (IV) مع عامل مؤكسد قوي ، مثل كلورات البوتاسيوم أو نترات البوتاسيوم:

البوتاسيوم المنغنيز (VI) له لون أخضر. إنه مستقر فقط في المحلول القلوي. في محلول حمضي ، لا يتناسب مع المنغنيز (IV) والمنغنيز (السابع):

المنغنيز (السابع)

يحتوي المنغنيز على حالة أكسدة في أكسيد حمضي قوي. ومع ذلك ، فإن أهم مركب منجنيز (السابع) هو منغنات البوتاسيوم (السابع) (برمنجنات البوتاسيوم). هذا صلبقابل للذوبان جدا في الماء ، مكونا محلول بنفسجي غامق. يحتوي المنغنات على هيكل رباعي السطوح. في بيئة حمضية قليلاً ، يتحلل تدريجياً ، مكونًا أكسيد المنغنيز (IV):

في البيئة القلوية ، يتم تقليل منجنات البوتاسيوم (VII) ، مكونًا أول منجنات البوتاسيوم الأخضر (VI) ، ثم أكسيد المنغنيز (IV).

منغنات البوتاسيوم (السابع) عامل مؤكسد قوي. في بيئة حمضية بدرجة كافية ، يتم تقليله ، مكونًا أيونات المنغنيز (II). إمكانات الأكسدة والاختزال القياسية لهذا النظام هي ، والتي تتجاوز الإمكانات القياسية للنظام ، وبالتالي فإن المنغنات تؤكسد أيون الكلوريد إلى غاز الكلور:

تتم عملية أكسدة منجنات أيون الكلوريد وفقًا للمعادلة

يستخدم منجنات البوتاسيوم (VII) على نطاق واسع كعامل مؤكسد في الممارسة المختبرية ، على سبيل المثال

للحصول على الأكسجين والكلور (انظر الفصل 15 و 16) ؛

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

ككاشف حجمي في معايرة الأكسدة والاختزال.

مثال على تطبيق المعايرة لمنجنات البوتاسيوم (السابع) هو الكمياتبمساعدته الحديد (II) و ethanedioates (الأكسالات):

ومع ذلك ، نظرًا لصعوبة الحصول على منجنات البوتاسيوم (VII) بدرجة نقاء عالية ، فلا يمكن استخدامه كمعيار معايرة أولي.

التكوين الإلكتروني لذرة منغنيز غير متحمس هو 3d 5 4s 2 ؛ يتم التعبير عن حالة الإثارة بالصيغة الإلكترونية 3d 5 4s 1 4p 1.

بالنسبة للمنغنيز في المركبات ، فإن أكثر حالات الأكسدة المميزة هي +2 ، +4 ، +6 ، +7.

المنغنيز معدن أبيض فضي ، هش ، نشط نوعًا ما: في سلسلة الفولتية ، يكون بين الألومنيوم والزنك. في الهواء ، يُغطى المنغنيز بغشاء أكسيد يحميه من المزيد من الأكسدة. في حالة الانقسام الدقيق ، يتأكسد المنغنيز بسهولة.

أكسيد المنغنيز (II) MnO والهيدروكسيد المقابل Mn (OH) 2 لهما خصائص أساسية - عندما يتفاعلان مع الأحماض ، تتشكل أملاح المنغنيز ثنائية التكافؤ: Mn (OH) 2 + 2 H + ® Mn 2+ + 2 H 2 O.

تتشكل الكاتيونات Mn 2+ أيضًا عندما يذوب المنغنيز المعدني في الأحماض. تُظهر مركبات المنغنيز (II) خواصًا مختزلة ، على سبيل المثال ، يتحول راسب أبيض من Mn (OH) 2 إلى اللون الداكن بسرعة في الهواء ، ويتأكسد تدريجياً إلى MnO 2: 2 Mn (OH) 2 + O 2 ® 2 MnO 2 + 2 H 2 O.

أكسيد المنغنيز (IV) MnO 2 هو مركب المنغنيز الأكثر استقرارًا ؛ يتشكل بسهولة في كل من أكسدة مركبات المنغنيز في حالة أكسدة منخفضة (+2) وفي تقليل مركبات المنجنيز في حالات الأكسدة الأعلى (+6 ، +7):

Mn (OH) 2 + H 2 O 2 ® MnO 2 + 2 H 2 O ؛

2 KMnO 4 + 3 Na 2 SO 3 + H 2 O ® 2 MnO 2 + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH.

MnO 2 هو أكسيد مذبذب ، ومع ذلك ، يتم التعبير عن خصائصه الحمضية والقاعدية بشكل ضعيف. أحد الأسباب التي تجعل MnO 2 لا يظهر خصائص أساسية مميزة هو نشاطه المؤكسد القوي في بيئة حمضية (= +1.23 فولت): يتم تقليل MnO 2 إلى Mn 2+ أيونات ، ولا يشكل أملاحًا ثابتة من المنغنيز رباعي التكافؤ. يجب اعتبار الشكل المائي المقابل لأكسيد المنغنيز (IV) على أنه ثاني أكسيد المنغنيز المائي MnO 2 × xH 2 O. أكسيد المنغنيز (IV) ، كأكسيد مذبذب ، يتوافق رسميًا مع الأشكال الفوقية والأورثية من حمض البرمنجانيك غير المعزول في الحالة الحرة: H 4 MnO 4 - meta-MnO-form 3. يُعرف أكسيد المنغنيز Mn 3 O 4 ، والذي يمكن اعتباره ملح منجنيز ثنائي التكافؤ من شكل أورثو من حمض المنغنيز Mn 2 MnO 4 - المنغنيز (II) أورثومانجانيت. هناك تقارير في الأدبيات عن وجود أكسيد Mn 2 O 3. يمكن تفسير وجود هذا الأكسيد من خلال اعتباره ملح منجنيز ثنائي التكافؤ من الشكل الفوقي لحمض البرمنجانيك: MnMnO 3 هو المنجنيز (II) ميتامانجانيت.

عندما يندمج ثاني أكسيد المنغنيز في وسط قلوي مع عوامل مؤكسدة مثل كلورات البوتاسيوم أو النترات ، يتأكسد المنغنيز رباعي التكافؤ إلى حالة سداسية التكافؤ ، ويتكون منغنات البوتاسيوم - ملح غير مستقر للغاية حتى في محلول حمض برمنغني H 2 MnO 3 من:

MnO 2 + KNO 3 + 2 KOH ® K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O.

المنغنات غير مستقرة وعرضة لعدم التناسب في تفاعل قابل للعكس: 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⇆ 2 KMnO 4 + MnO 2 + 4 KOH ،

نتيجة لذلك ، يتغير اللون الأخضر للمحلول ، بسبب MnO 4 2 - أيونات المنغنات ، إلى اللون البنفسجي ، وهو سمة MnO 4 - أيونات برمنجنات.

المركب الأكثر استخدامًا من المنغنيز سباعي التكافؤ هو برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 - ملح حمض البرمنجانيك HMnO 4 المعروف فقط في المحلول. يمكن الحصول على برمنجنات البوتاسيوم عن طريق أكسدة المنغنات بعوامل مؤكسدة قوية ، مثل الكلور:

2 K 2 MnO 4 + Cl 2 ® 2 KMnO 4 + 2 KCl.

أكسيد المنغنيز (VII) ، أو أنهيدريد المنغنيز ، Mn 2 O 7 هو سائل أخضر-بني متفجر. يمكن الحصول على Mn 2 O 7 من خلال التفاعل:

2 KMnO 4 + 2 H 2 SO 4 (conc.) ® Mn 2 O 7 + 2 KHSO 4 + H 2 O.

تعتبر مركبات المنغنيز في أعلى حالة أكسدة +7 ، ولا سيما البرمنجنات ، عوامل مؤكسدة قوية. يعتمد عمق اختزال أيونات البرمنجنات ونشاطها المؤكسد على الرقم الهيدروجيني للوسط.

في وسط شديد الحموضة ، يكون ناتج تقليل البرمنجنات هو Mn 2+ أيون ، ويتم الحصول على أملاح المنغنيز ثنائي التكافؤ:

MnO 4 - + 8 H + + 5 e -® Mn 2+ + 4 H 2 O (= +1.51 فولت).

في وسط محايد قلوي قليلاً أو حمضي قليلاً ، نتيجة لتقليل أيونات برمنجنات ، يتكون MnO 2:

MnO 4 - + 2 H 2 O + 3 e - ® MnO 2 ¯ + 4 OH - (= +0.60 فولت).

MnO 4 - + 4 H + + 3 e - ® MnO 2 ¯ + 2 H 2 O (= +1.69 فولت).

في وسط شديد القلوية ، يتم اختزال أيونات برمنجنات إلى أيونات منجنات MnO4 2– ، بينما يتم تكوين أملاح من النوع K 2 MnO 4 و Na 2 MnO 4:

MnO 4 - + e - ® MnO 4 2- (= +0.56 فولت).

لفترة طويلة ، كان أحد مركبات هذا العنصر وهو ثاني أكسيده (المعروف باسم بيرولوزيت) يعتبر مجموعة متنوعة من خام الحديد المغناطيسي المعدني. فقط في عام 1774 ، اكتشف أحد الكيميائيين السويديين أن هناك معدنًا غير مستكشف في البيرولوزيت. نتيجة لتسخين هذا المعدن بالفحم ، كان من الممكن الحصول على نفس المعدن غير المعروف. في البداية كان يطلق عليه manganum ، فيما بعد ظهر الاسم الحديث - المنغنيز. يحتوي العنصر الكيميائي على العديد من الخصائص المثيرة للاهتمام ، والتي سيتم مناقشتها لاحقًا.

تقع في مجموعة فرعية ثانوية من المجموعة السابعة الجدول الدوري(مهم: جميع عناصر المجموعات الفرعية الثانوية هي معادن). الصيغة الإلكترونية 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (صيغة d-element النموذجية). المنغنيز كمادة حرة له لون أبيض فضي. بسبب نشاطه الكيميائي ، فإنه يحدث في الطبيعة فقط في شكل مركبات مثل الأكاسيد والفوسفات والكربونات. المادة مقاومة للحرارة ، درجة الانصهار 1244 درجة مئوية.

مثير للاهتمام!في الطبيعة ، يوجد نظير واحد فقط لعنصر كيميائي ، له كتلة ذرية 55. النظائر المتبقية يتم الحصول عليها صناعيا ، وهي الأكثر استقرارا النظير المشعمع الكتلة الذرية 53 (عمر النصف هو نفس عمر اليورانيوم).

حالة أكسدة المنغنيز

لديه ستة درجات مختلفةأكسدة. في درجة الصفرعنصر الأكسدة قادر على تكوين مركبات معقدة باستخدام الروابط العضوية (على سبيل المثال ، P (C5H5) 3) ، وكذلك الروابط غير العضوية:

• أول أكسيد الكربون (دياكاربونيل ديمنغنيز) ،
• نتروجين،
• الفوسفور ثلاثي فلوريد ،
• أكسيد النيتريك.

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

تعتبر حالة أكسدة المنغنيز +6 نموذجية لحمض البرمنجانيك وأملاحه الموجودة فقط في محلول مائي. تعتبر حالة الأكسدة +7 نموذجية لحمض البرمنجانيك ، أنهيدريده ، الموجود فقط في محلول مائي ، وكذلك الأملاح - البرمنجنات (تشبيهًا بالبيركلورات) - عوامل مؤكسدة قوية. ومن المثير للاهتمام ، عند تقليل برمنجنات البوتاسيوم (يطلق عليه في الحياة اليومية برمنجنات البوتاسيوم) ، يمكن إجراء ثلاثة تفاعلات مختلفة:

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

المنغنيز عنصر كيميائي

الخواص الكيميائية

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

عند تسخينه ، يتفاعل مع الماء ، مما يؤدي إلى إزاحة الهيدروجين. نتيجة للتفاعل ، يتم الحصول على هيدرات أكسيد النيتروز غير القابل للذوبان عمليًا Mn (OH) 2. هذه المادة تمنع المزيد من التفاعل مع الماء.

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

مع التسخين القوي جدًا (درجة الحرارة فوق 1200 درجة مئوية) يتفاعل مع النيتروجين ، ويتم الحصول على النيتريد. قد تحتوي هذه المركبات على تركيبة مختلفة ، والتي هي نموذجية لما يسمى berthollides. يتفاعل مع البورون والفوسفور والسيليكون وفي صورة منصهرة - مع الكربون. يحدث التفاعل الأخير أثناء اختزال المنجنيز بفحم الكوك.

عند التفاعل مع أحماض الكبريتيك والهيدروكلوريك المخففة ، يتم الحصول على ملح ويتم إطلاق الهيدروجين. لكن التفاعل مع حامض الكبريتيك القوي يختلف: نواتج 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.

تشكل ستة أكاسيد:

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

مثير للاهتمام!أكسيد النيتروز تحت تأثير الأكسجين الجوي يتحول تدريجياً إلى أكسيد. لم يتم عزل أنهيدريد البرمنجنات بشكل حر.

أكسيد النيتروز مركب له حالة أكسدة كسرية. عندما تذوب في الأحماض ، تتشكل أملاح المنجنيز ثنائية التكافؤ (الأملاح مع Mn3 + الكاتيون غير مستقرة ويتم اختزالها إلى مركبات مع Mn2 + الكاتيون).

ثاني أكسيد ، أكسيد ، أكسيد النيتروز هي الأكاسيد الأكثر استقرارًا. أنهيدريد المنغنيز غير مستقر. هناك تشبيهات مع عناصر كيميائية أخرى:

• Mn2O3 و Mn3O4 هما أكاسيد أساسية ، وتتشابه في خواصها مع مركبات الحديد المماثلة ؛
• MnO2 هو أكسيد مذبذب ، مشابه في خواصه لأكاسيد الألومنيوم والكروم ثلاثي التكافؤ ؛
• Mn2O7 هو أكسيد حمض ، خصائصه مشابهة جدًا لأعلى أكسيد الكلور.

من السهل رؤية التشابه مع الكلورات والبيركلورات. يتم الحصول على المنغنيكات ، مثل الكلورات ، بشكل غير مباشر. ولكن يمكن الحصول على البرمنجنات بشكل مباشر ، أي عن طريق تفاعل أنهيدريد وأكسيد / هيدروكسيد معدني في وجود الماء ، وبشكل غير مباشر.

في الكيمياء التحليلية ، الكاتيون Mn2 + الموجبة في الخامس مجموعة تحليلية. هناك عدة تفاعلات للكشف عن هذا الكاتيون:

• عند التفاعل مع كبريتيد الأمونيوم ، وهو راسب من MnS ، يكون لونه بلون اللحم ؛ عند الإضافة أحماض معدنيةلوحظ الذوبان المتعجل.
• 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 - Mn (OH) 3.
• إذا تمت إضافة بيروكسيد الهيدروجين ومحلول قلوي إلى الأملاح مع Mn2 + الكاتيون ، يترسب راسب بني داكن من MnO (OH) 2.
• عند إضافة عامل مؤكسد (ثاني أكسيد الرصاص ، بزموتات الصوديوم) ومحلول قوي من حمض النيتريك إلى الأملاح مع Mn2 + الكاتيون ، يتحول المحلول إلى اللون القرمزي ، مما يعني أن Mn2 + قد تأكسد إلى HMnO4.

الخواص الكيميائية

التكافؤ من المنغنيز

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

التكافؤ الصفري نموذجي لمادة حرة. المركبات ثنائية التكافؤ هي أملاح تحتوي على Mn2 + الكاتيون ، والمركبات ثلاثية التكافؤ هي أكسيد وهيدروكسيد ، والمركبات الرباعية التكافؤ هي ثاني أكسيد ، وأيضًا أكسيد هيدروكسيد. المركبات السداسية وسبعية التكافؤ هي أملاح تحتوي على MnO42- و MnO4- الأنيونات.

كيف تحصل ومن ما يتم الحصول على المنجنيز؟ من خامات المنغنيز والحديد والمنغنيز ، وكذلك من المحاليل الملحية. ثلاثة طرق مختلفةالحصول على المنجنيز:

• استعادة فحم الكوك ،
• الألمنيوم ،
• التحليل الكهربائي.

في الحالة الأولى ، يتم استخدام فحم الكوك كعامل اختزال وكذلك أول أكسيد الكربون. يتم استعادة المعدن من الركاز ، حيث يوجد خليط من أكاسيد الحديد. والنتيجة هي كلاً من المنغنيز الحديدي (سبيكة مع الحديد) والكربيد (ما هو الكربيد؟ إنه مركب من معدن به كربون).

للمزيد من مادة نقيةيتم استخدام إحدى طرق المعالجة المعدنية - الألمنيوم. أولاً ، يتم تكليس البيرولوزيت ، ويتم الحصول على Mn2O3. ثم يتم خلط الأكسيد الناتج مع مسحوق الألمنيوم. أثناء التفاعل ، يتم إطلاق الكثير من الحرارة ، ونتيجة لذلك ، يذوب المعدن الناتج ويغطيها أكسيد الألومنيوم بغطاء الخبث.

المنغنيز هو معدن متوسط ​​النشاط ويقع في سلسلة بيكيتوف على يسار الهيدروجين وعلى يمين الألومنيوم. هذا يعني أنه أثناء التحليل الكهربائي للمحاليل المائية للأملاح باستخدام Mn2 + الكاتيون ، يتم تقليل الكاتيون المعدني عند الكاثود (أثناء التحليل الكهربائي لمحلول مخفف للغاية ، يتم أيضًا تقليل الماء عند الكاثود). أثناء التحليل الكهربائي لمحلول مائي من MnCl2 ، تحدث التفاعلات التالية:

MnCl2 Mn2 + + 2Cl-

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

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

معادلة التفاعل النهائي:

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

ينتج التحليل الكهربائي أنقى المنغنيز المعدني.

فيديو مفيد: المنجنيز ومركباته

طلب

استخدام المنغنيز واسع جدًا. يتم استخدام كل من المعدن نفسه ومركباته المختلفة. يتم استخدامه بشكل حر في علم المعادن لأغراض مختلفة:

• كمادة "deoxidizer" أثناء ذوبان الفولاذ (تتشكل روابط الأكسجين و Mn2O3) ؛
• كعنصر صناعة السبائك: يتم الحصول على الفولاذ القوي مع درجة عاليةمقاومة التآكل ومقاومة التأثير ؛
• لصهر ما يسمى بدرجة الفولاذ المدرعة ؛
• كمكون من البرونز والنحاس الأصفر ؛
• لصنع المنجانين ، سبيكة من النحاس والنيكل. يتم تصنيع العديد من الأجهزة الكهربائية من هذه السبيكة ، على سبيل المثال ، المتغيرات المتغيرة

لتصنيع الخلايا الجلفانية Zn-Mn ، يتم استخدام MnO2. في الهندسة الكهربائية ، يتم استخدام MnTe و MnAs.

تطبيق المنغنيز

يستخدم برمنجنات البوتاسيوم ، الذي يُطلق عليه غالبًا برمنجنات البوتاسيوم ، على نطاق واسع في الحياة اليومية (لـ الحمامات العلاجية) وكذلك في الصناعة والمختبرات. يتلاشى لون التوت من البرمنجنات عندما يتم تمرير الهيدروكربونات غير المشبعة ذات الروابط المزدوجة والثلاثية عبر المحلول. عند تسخينها بقوة ، تتحلل البرمنجنات. ينتج هذا المنغنات ، MnO2 ، والأكسجين. هذه طريقة واحدة للحصول على أكسجين نقي كيميائيًا في المختبر.

يمكن الحصول على أملاح حمض البرمنجانيك بشكل غير مباشر فقط. للقيام بذلك ، يتم خلط MnO2 مع القلويات الصلبة وتسخينها في وجود الأكسجين. طريقة أخرى للحصول على المنغنيز الصلبة هي تكليس البرمنجنات.

حلول المنغنات لها لون أخضر غامق جميل. ومع ذلك ، فإن هذه الحلول غير مستقرة وتخضع لرد فعل غير متناسب: يتغير اللون الأخضر الداكن إلى توت العليق ، كما يترسب الراسب البني أيضًا. نتيجة للتفاعل ، يتم الحصول على برمنجنات و MnO2.

يستخدم ثاني أكسيد المنغنيز في المختبر كمحفز لتحلل كلورات البوتاسيوم (ملح البرثوليوم) ، وكذلك للحصول على الكلور النقي. ومن المثير للاهتمام ، أنه نتيجة لتفاعل MnO2 مع كلوريد الهيدروجين ، يتم الحصول على منتج وسيط - مركب غير مستقر للغاية MnCl4 ، والذي يتحلل إلى MnCl2 والكلور. محاليل الملح المحايدة أو المحمضة مع Mn2 + الكاتيون لها لون وردي باهت (Mn2 + يشكل معقدًا يحتوي على 6 جزيئات ماء).

فيديو مفيد: المنغنيز عنصر من عناصر الحياة

خاتمة

تاكوفا وصفا موجزا لالمنغنيز و الخواص الكيميائية. إنه معدن أبيض فضي ذو نشاط متوسط ​​، يتفاعل مع الماء فقط عند تسخينه ، واعتمادًا على درجة الأكسدة ، يُظهر خصائص معدنية وغير معدنية. تستخدم مركباتها في الصناعة ، في المنزل وفي المختبرات للحصول عليها أكسجين نقيوالكلور.

كيمياء المعادن

محاضرة 2

معادن المجموعة الفرعية VIIB

الخصائص العامة لمعادن المجموعة الفرعية VIIB.

كيمياء المنغنيز

مركبات المنغنيز الطبيعية

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمعادن.

مركبات المنغنيز. خصائص الأكسدة والاختزال للمركب

وصف موجز لـ Tc and Re.

معادن المجموعة الفرعية VIIB

الخصائص العامة

تظهر في مركبات طبيعية. أكثر

معادن غريبة Mn: pyrolusite MnO2 و rhodochrosite MnCO3.

مركبات Mn (+7) و (+6) مؤكسدات قوية.

أكبر تشابه بين Mn و Tc و Re مؤكسد للغاية

نشوئها ، يتم التعبير عنها في الطبيعة الحمضية للأكاسيد والهيدروكسيدات العالية.

الهيدروكسيدات الأعلى لجميع عناصر المجموعة الفرعية VIIB قوية

الأحماض ذات الصيغة العامة HEO4.

في أعلى درجة من الأكسدة ، تظهر العناصر Mn و Tc و Re أوجه تشابه مع عنصر المجموعة الفرعية الرئيسية الكلور. الأحماض: HMnO4 و HTcO4 و HReO4 و

HClO4 قوية. تتميز عناصر المجموعة الفرعية VIIB بشكل ملحوظ

تشابه مع جيرانها في السلسلة ، على وجه الخصوص ، يظهر Mn تشابهًا مع Fe. في الطبيعة ، تتعايش مركبات المنغنيز دائمًا مع مركبات الحديد.

مارجانيز

حالات الأكسدة المميزة

بيئة محايدة وقلوية قليلاً وحمضية قليلاً.

تظهر مركبات المنغنيز (+7) و (+6) خصائص مؤكسدة قوية.

السمة الحمضية القاعدية لأكاسيد وهيدروكسيدات المنغنيز طبيعية

يختلف تبعًا لحالة الأكسدة: في حالة الأكسدة +2 ، يكون الأكسيد والهيدروكسيد قاعديًا ، وفي أعلى حالة أكسدة ، يكونان حامضيًا ،

علاوة على ذلك ، HMnO4 هو حمض قوي.

في المحاليل المائية ، يوجد Mn (+2) في شكل أحواض مائية

2+ ، والتي تدل على البساطة Mn2 +. يوجد المنغنيز في حالات الأكسدة العالية في محلول على شكل رباعي الأكسدة: MnO4 2– and

MnO4 -.

المركبات الطبيعية وإنتاج المعادن

العنصر Mn هو الأكثر وفرة في قشرة الأرض بين المعادن الثقيلة.

يتبع المصيد الحديد ، ولكنه أدنى منه بشكل ملحوظ: محتوى الحديد حوالي 5٪ ، والمنغنيز حوالي 0.1٪ فقط. في أكسيد المنغنيز-

ناي وكربونات وخامات. أعلى قيمةتحتوي على معادن:

zit MnO2 و rhodochrosite MnCO3.

للحصول على Mn

بالإضافة إلى هذه المعادن ، يتم استخدام hausmannite Mn3 O4 للحصول على Mn

وأكسيد سيلوميلان مائي MnO2. xH2 O. في خامات المنغنيز ، الكل

يستخدم المنغنيز بشكل رئيسي في إنتاج درجات خاصة من الفولاذ ذات القوة العالية ومقاومة الصدمات. لذلك ، نظام التشغيل-

لم يتم استلام كمية جديدة من المنغنيز في شكل نقي، وفي شكل المنغنيز الحديدي-

tsa - سبيكة من المنجنيز والحديد تحتوي على 70 إلى 88٪ Mn.

الحجم الإجمالي للإنتاج العالمي السنوي من المنغنيز ، بما في ذلك في شكل المنغنيز الحديدي ، ~ (10 12) مليون طن / سنة.

للحصول على المنغنيز الحديدي ، يتم تقليل خام أكسيد المنغنيز

فحم.

MnO2 + 2C = Mn + 2CO

جنبا إلى جنب مع أكاسيد Mn ، أكاسيد الحديد الموجودة في ru-

دي. للحصول على المنجنيز مع الحد الأدنى من المحتوى من مركبات الحديد وسي

يتم فصل Fe مبدئيًا ويتم الحصول على أكسيد مختلط Mn3 O4

(MnO. Mn2 O3). ثم يتم اختزاله مع الألومنيوم (يتفاعل البيرولوزيت مع

آل عنيف جدا).

3Mn3 O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2 O3

يتم الحصول على المنجنيز النقي بطريقة المعالجة بالميتالورجية. بعد التحضير الأولي لملح MnSO4 ، من خلال محلول كبريتات Mn ،

يترك كهرباء، يتم تقليل المنغنيز عند الكاثود:

Mn2 + 2e– = Mn0.

مادة بسيطة

المنغنيز معدن رمادي فاتح. الكثافة - 7.4 جم / سم 3. نقطة الانصهار - 1245 درجة مئوية.

Mn2 +. عند تسخينه ، يتفاعل مسحوق المنجنيز مع الماء

الافراج عن H2.

بسبب الأكسدة في الهواء ، يصبح المنغنيز مغطى بالبقع البنية ،

عند تسخين المنغنيز يتفاعل مع الهالوجينات والكبريت. تقارب Mn

إلى الكبريت أكثر من الحديد ، لذلك عند إضافة المنغنيز الحديدي إلى الفولاذ ،

الكبريت المذاب فيه يرتبط بـ MnS. لا يذوب كبريتيد MnS في المعدن ويذهب إلى الخبث. تزداد قوة الفولاذ بعد إزالة الكبريت الذي يسبب هشاشة.

جدا درجات حرارة عالية(> 1200 درجة مئوية) المنغنيز ، يتفاعل مع النيتروجين والكربون ، ويشكل نيتريد وكربيدات غير متكافئة.

مركبات المنجنيز

مركبات المنغنيز (+7)

تظهر جميع مركبات المنغنيز (+7) خصائص مؤكسدة قوية.

برمنجنات البوتاسيوم KMnO 4 - المركب الأكثر شيوعًا

مينيسوتا (+7). هذه المادة البلورية قاتمة في شكلها النقي

أرجواني. عندما يتم تسخين البرمنجنات البلورية ، فإنها تتحلل

لإبطاء هذا التفاعل ، الذي يتم تسريعه بالضوء ، يتم تخزين حلول KMnO4

يات في زجاجات داكنة.

عند إضافة بضع قطرات من المركز

يتكون حمض الكبريتيك ، أنهيدريد البرمنغني.

2KMnO4 + H2 SO4 2Mn2 O7 + K2 SO4 + H2 O

Oxide Mn 2 O 7 هو سائل زيتي ثقيل ذو لون أخضر غامق. هذا هو أكسيد الفلز الوحيد الموجود في الظروف العادية

ditsya في حالة سائلة (درجة الانصهار 5.9 0 درجة مئوية). يحتوي الأكسيد على خلد-

الهيكل الخلوي ، غير مستقر للغاية ، عند 55 درجة مئوية يتحلل بانفجار. 2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2

أكسيد Mn2 O7 هو عامل مؤكسد قوي جدا وحيوي. كثير أو-

تتأكسد المواد العضوية تحت تأثيرها إلى CO2 و H2 O. Oxide

يُطلق على Mn2 O7 أحيانًا اسم التطابقات الكيميائية. إذا تم نقع قضيب زجاجي في Mn2 O7 وتم إحضاره إلى مصباح روح ، فسوف يضيء.

عندما يذوب Mn2 O7 في الماء ، يتشكل حمض البرمنجانيك.

حمض HMnO 4 هو حمض قوي ، يوجد فقط في الماء

حل نوم ، لم يكن معزولا في الدولة الحرة. يتحلل حمض HMnO4 -

Xia مع إطلاق O2 و MnO2.

عندما يضاف قلوي صلب إلى محلول KMnO4 ، يكون تكوين

المنغنات الخضراء.

4KMnO4 + 4KOH (c) = 4K2 MnO4 + O2 + 2H2 O.

عندما يتم تسخين KMnO4 مع التركيز حامض الهيدروكلوريكصورة-

غاز Cl2 موجود.

2KMnO4 (c) + 16HCl (conc.) = 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2 O + 2KCl

في هذه التفاعلات ، تتجلى الخصائص المؤكسدة القوية للبرمنجنات.

تعتمد نواتج تفاعل KMnO4 مع عوامل الاختزال على حموضة المحلول حيث يحدث التفاعل.

في المحاليل الحمضية ، يتكون كاتيون Mn2 + عديم اللون.

MnO4 - + 8H + + 5e–  Mn2 + + 4H2 O ؛ (E0 = +1.53 فولت).

ترسبات MnO2 بنية اللون من المحاليل المحايدة.

MnO4 - + 2H2 O + 3e–  MnO2 + 4OH–.

في المحاليل القلوية ، يتشكل الأنيون الأخضر MnO4 2–.

يتم الحصول على برمنجنات البوتاسيوم تجاريًا إما من المنغنيز

(يؤكسده عند الأنود في محلول قلوي) ، أو من بيرولوزيت (MnO2 قبل-

يتأكسد إلى K2 MnO4 ، والذي يتأكسد بعد ذلك إلى KMnO4 عند الأنود).

مركبات المنغنيز (+6)

المنغنيت عبارة عن أملاح تحتوي على أنيون MnO4 2 ، ولها لون أخضر فاتح.

أنيون MnO4 2─ مستقر فقط في الأوساط القلوية القوية. تحت تأثير الماء ، وخاصة الحمض ، المنغنيز غير متناسب لتشكيل المركبات

من المنغنيز في حالات الأكسدة 4 و 7.

3MnO4 2– + 2H2 O = MnO2 + 2MnO4 - + 4OH–

لهذا السبب ، فإن حمض H2 MnO4 غير موجود.

يمكن الحصول على المنغنات بدمج MnO2 مع القلويات أو الكربونات-

مي في وجود عامل مؤكسد.

2MnO2 (c) + 4KOH (l) + O2 = 2K2 MnO4 + 2H2 O

المنغنيت عوامل مؤكسدة قوية ، ولكن إذا تأثروا

مع عامل مؤكسد أقوى ، يتحولون إلى برمنجنات.

عدم التناسب

مركبات المنغنيز (+4)

هو مركب المنغنيز الأكثر استقرارًا. يوجد هذا الأكسيد في الطبيعة (معدن بيرولوزيت).

أكسيد MnO2 هو مادة بنية ذات لون أسود-بني مع مادة بلورية قوية للغاية

كال شعرية (مثل تلك الموجودة في الروتيل TiO2). لهذا السبب ، على الرغم من حقيقة أن MnO 2 هو مذبذب، لا يتفاعل مع المحاليل القلوية والأحماض المخففة (تمامًا مثل TiO2). يذوب في الأحماض المركزة.

MnO2 + 4HCl (conc.) = MnCl2 + Cl2 + 2H2 O

يستخدم التفاعل في المختبر لإنتاج Cl2.

عندما يتم إذابة MnO2 في حامض الكبريتيك المركز وحمض النيتريك ، يتم تكوين Mn2 + و O2.

وهكذا ، يميل MnO2 إلى الدخول في بيئة شديدة الحموضة

Mn2 + الموجبة.

يتفاعل MnO2 مع القلويات فقط في حالة الذوبان مع تكوين خليط

أكاسيد نيويورك. في وجود عامل مؤكسد ، تتشكل المنغنات في ذوبان قلوي.

يستخدم أكسيد MnO2 في الصناعة كعامل مؤكسد رخيص. بخاصة، الأكسدة والاختزالتفاعل

أكسدة Mn2 O3 وأكاسيد Mn3 O4 (MnO. Mn2 O3).

لا يتم عزل هيدروكسيد Mn (+4) ، أثناء تقليل البرمنجنات والانسان

ganate في وسط محايد أو قلوي قليلاً ، وكذلك أثناء الأكسدة

Mn (OH) 2 و MnOOH من محاليل رواسب بنية داكنة من الماء

من MnO2.

أكسيد وهيدروكسيد المنغنيز (+3)لها طابع أساسي. هذه صلبة

بني ، غير قابل للذوبان في الماء والمواد غير المستقرة.

عند التفاعل مع الأحماض المخففة ، فإنها غير متناسبة

أنها تشكل مركبات Mn في حالات الأكسدة 4 و 2. 2 MnOOH + H2 SO4 = MnSO4 + MnO2 + 2H2 O

تتفاعل مع الأحماض المركزة بنفس الطريقة

MnO2 ، أي في وسط حمضي ، يتحولون إلى Mn2 + الكاتيون. في بيئة قلوية ، تتأكسد بسهولة في الهواء إلى MnO2.

مركبات المنغنيز (+2)

في المحاليل المائية ، تكون مركبات Mn (+2) مستقرة في بيئة حمضية.

أكسيد وهيدروكسيد Mn (+2) أساسيان ، سهل الذوبان

يتأين في الأحماض لتشكيل Mn2 + كاتيون رطب.

أكسيد MnO - مركب بلوري مقاوم للصهر باللون الرمادي والأخضر

(نقطة الانصهار - 18420 درجة مئوية). يمكن الحصول عليها عن طريق تحلل كار-

بونيت في حالة عدم وجود الأكسجين.

MnCO3 = MnO + CO2.

لا يذوب MnO في الماء.

الجزء الأول

1. حالة الأكسدة (s.o.) هيالشحنة الشرطية لذرات عنصر كيميائي في مادة معقدة ، محسوبة على أساس افتراض أنها تتكون من أيونات بسيطة.

يجب أن يعرف!

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

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

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

للذرات الحرة والمواد البسيطة ص. س. = 0.5

مجموع s. س. جميع العناصر في المركب = 0.

2. طريقة تكوين الأسماءمركبات ثنائية العنصر (ثنائية).

4. أكمل الجدول "أسماء وصيغ المركبات الثنائية."

5. تحديد درجة أكسدة العنصر المميز للمركب المركب.

الجزء 2

1. تحديد حالات أكسدة العناصر الكيميائية في المركبات وفقًا لصيغها. اكتب أسماء هذه المواد.

2. قسّم المواد FeO، Fe2O3، CaCl2، AlBr3، CuO، K2O، BaCl2، SO3 إلى مجموعتين. اكتب أسماء المواد مع توضيح درجة الأكسدة.

3. إنشاء تطابق بين الاسم وحالة الأكسدة لذرة عنصر كيميائي وصيغة المركب.

4. جعل صيغ المواد بالاسم.

5. كم عدد الجزيئات الموجودة في 48 جرام من أكسيد الكبريت (IV)؟

6. باستخدام الإنترنت ومصادر المعلومات الأخرى ، قم بإعداد تقرير عن استخدام أي اتصال ثنائي وفقًا للخطة التالية:

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

ماء H2O ، أكسيد الهيدروجين. الماء في الظروف العادية سائل ، عديم اللون ، عديم الرائحة ، في طبقة سميكة - أزرق. تبلغ درجة الغليان حوالي 100 درجة مئوية. إنه مذيب جيد. يتكون جزيء الماء من ذرتين من الهيدروجين وذرة أكسجين واحدة ، وهذا هو تركيبته النوعية والكمية. هذه مادة معقدة ، تتميز بالخصائص الكيميائية التالية: التفاعل مع الفلزات القلوية ، الفلزات القلوية الترابية.

تفاعلات التبادل مع الماء تسمى التحلل المائي. ردود الفعل هذه لها أهمية عظيمةفي الكيمياء.

7. حالة أكسدة المنغنيز في مركب K2MnO4 هي:

8. يحتوي الكروم على أقل حالة أكسدة في مركب تكون صيغته:

1) Cr2O3

9. يظهر الكلور أقصى حالة أكسدة في مركب تكون صيغته: