Марганец химические свойства

Описание: Рассмотрим химические свойства марганца. В таблице Д.И. Менделеева элемент Mn находится в четвертом периоде, VII B группе. Его порядковый номер 25. Заряд ядра атома равен +25. Графическая электронная формула выглядит следующим образом (см. рисунок) Марганец принадлежит к семейству d-элементов, поэтому в образовании связей могут принимать участие не только 2 s-электроны, но и неспаренные электроны, расположенные на 3d-подуровне предвнешнего слоя. Будучи металлом, Mn в соединениях с неметаллами проявляет только положительную степень окисления. За счет электронов внешнего слоя его степень окисления может быть равна +2. Но если в образовании связей принимают участие и 3d-электроны предвнешнего слоя, то Mn в соединениях проявляет степень окисления +3, +4, +5 (малохарактерна), +6 или +7 (в зависимости от числа отданных 3d-электронов). Марганец при нагревании энергично взаимодействует с галогенами, образуя соли соответствующих кислородных кислот: Mn + Cl₂ =MnCl₂ Mn + F₂ = MnF₂ Реагирует с растворами кислот: Mn + 2HCl = MnCl₂ + H₂ Mn + H₂SO_{4 разб.} = MnSO₄ + H₂ Концентрированные H₂SO₄ и HNO₃ окисляют марганец только при нагревании: Mn + 2H₂SO₄ -- MnSO₄ + SO₂ + 2H₂O Mn + 4HNO₃ -- Mn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O При сжигании в кислороде получается смешанный оксид Mn₃О₄ (MnО ∙ Mn₂О₃) 3Mn + 2О₂ -- Mn₃О₄ С увеличением степени окисления Mn кислотные свойства этих оксидов и соответствующих им гидроксидов возрастают, а оснóвные уменьшаются. Марганец(II)-оксид является оснóвным, Mn₂О₃ и MnО₂ обладают амфотерными свойствами, а Mn₂О₇ принадлежит к кислотным оксидам. Ему соответствует марганцовая кислота НMnО₄. Она образуется при растворении Mn₂О₇ в H₂O: Mn₂О₇ + H₂O = 2HMnO₄ В безводном состоянии марганцовая кислота не получена и может существовать только в разбавленных водных растворах (вплоть до w (НMnО₄) = 20%). Это сильная кислота, в водном растворе она полностью распадается на ионы. Соли этой кислоты называются перманганатами. Известна еще марганцовистая кислота Н₂MnО₄. Но ни она, ни соответствующий ей кислотный оксид MnО₃ в чистом виде выделить не удается. Получены лишь некоторые соли этой кислоты, которые называются манганатами (K₂MnО₄). Соединения марганца, в которых он проявляет степень окисления +4 и выше, обладают окислительными свойствами. Особенно сильно они выражены для тех веществ, в которых марганец проявляет свою высшую степень окисления +7. Наиболее известным таким соединением марганца (имеющим практическое значение) является KMnО₄, соль марганцовой кислоты – калий-перманганат. Сильнее всего окислительные свойства KMnО₄ проявляются в кислой среде, при этом марганец понижает свою степень окисления до +2. 5K₂SO₃ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 6K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O Если аналогичную реакцию проводить в нейтральной среде, то марганец восстанавливается до +4 с образованием MnО₂: 3K₂SO₃ + 2KMnO₄ + H₂O = 3K₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOН В сильно-щелочной среде марганец восстанавливается до +6, при этом образуется соль марганцовистой кислоты K₂MnО₄: K₂SO₃ + 2KMnO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + 2K₂MnO₄ + H₂O Следует подчеркнуть, что калий-манганат в растворе со временем распадается вследствие протекания реакции гидролиза: 3K₂MnO₄ + 2H₂O = MnO₂ + 2KMnO₄ + 4KOH В сильнощелочной среде гидролиз K₂MnО₄ и ее последующий распад значительно замедляется.