Основные физико-химические свойства металлов. Атомные характеристики элементов

Атомные характеристики элементов

СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ VIIB ГРУППЫ. МАРГАНЕЦ

Подгруппа марганца включает три элемента – марганец (Mn), технеций (Tc) и рений (Re).

После железа, марганец является самым распространённым из тяжёлых металлов (0,09 %). Технеций не имеет устойчивых изотопов, в земной коре практически не содержится и является первым элементом, полученным искусственным путём. Рений, хоть и стабилен, но относится к числу самых редких элементов (7·10^-8 %). Атомные характеристики элементов и основные физико-химические свойства металлов приведены в табл. 10 и 11.

Таблица 10

Элемент	Mn	Tc	Re
Атомный номер
Ковалентный радиус, нм	0,117	0,127	0,137
Металлический радиус, нм	0,132	0,136	0,137
Радиус иона, нм Э^2+ Э^3+ Э^4+ Э^6+ Э^7+	0,083 0,065 0,053 – 0,046	0,093 – – – 0,056	– – 0,063 0,055 –
Электроотрицательность	1,60	1,36	1,46
Первый потенциал ионизации, В	7,435	7,278	7,88
Степени окисления	+2,+3,+4,+6,+7	+2,+4,+6,+7	+2,+3,+4,+6,+7

Конфигурации валентных электронов: (n-1)d⁵ns². Электронные формулы: ₂₅Mn[₁₈Ar]3d⁵4s²; ₄₃Tc[₃₆Kr]4d⁵5s²; ₇₅ Re [₅₄Xe]5d⁵6s².

Таблица 11

Металл	Mn	Tc	Re
Тип кристаллической решётки	кубическая	гексагональная	гексагональная
Плотность, r, г/см^3	7,44	11,487	21,03
Температура плавления, ^оС
Стандартный электродный потенциал процессов Е^о, В: Э^2++ 2е → Э Э^3++ 3е → Э ЭО4^–+ 4Н2О + 7е → Э	–1,18 – 0,33	0,400 – 0,472	– 0,300 –0,58

Металлический марганец активен, но в компактном состоянии на воздухе пассивируется – покрывается тонкой и прочной плёнкой оксида, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. В мелкораздробленном состоянии марганец легко окисляется, энергично взаимодействует с галогенами, а при нагревании – с серой, азотом, фосфором, углеродом, кремнием, бором.

В соответствии с достаточно отрицательной величиной стандартного электродного потенциала (Е = –1,18 В), марганец растворяется в воде (на холоду медленно, при нагревании быстрее) и реагирует с разбавленными кислотами (соляной, серной) с выделением водорода.

Соединения с кислородом. Марганец образует шесть оксидов, из которых оксиды марганца (V) и (VI) не выделены в свободном состоянии.

В соответствии с общим правилом, с увеличением степени окисления элемента основные свойства оксидов и гидроксидов через амфотерные переходят к кислотным (табл. 12).

Ослабление основных свойств гидроксидов и усиление кислотных можно объяснить тем, что с возрастанием степени окисления положительный заряд атома марганца увеличивается, а радиус уменьшается за счёт «отдачи» электронов. Поверхностная плотность заряда марганца возрас­тает и прочность связи Mn–O усиливается. Это приводит к ослаблению связи О–Н, диссоциации протона в водной среде – проявлению кислотных свойств.

Соединения марганца (0). Известны соединения марганца, в которых он проявляет нулевую степень окисления. Примером таких соединений служат карбонилы, образованные за счёт донорно-акцепторных связей. Марганец образует карбонил состава Mn₂(CO)₁₀, образованный при действии оксида углерода (II) на смесь MnI₂ с металлическим магнием под высоким давлением. Образование карбонилов характерно для хрома, железа и многих других d- элементов. Как и СО карбонилы металлов чрезвычайно токсичны.

Таблица 12

Дата добавления: 2015-05-09