Марганец, распространение в природе, получение, свойства.

Общая характеристика элементов VII В группы периодической системы Д. И. Менделеева

Лекция № 19

Тема «Побочная подгруппа VII группы. Марганец и его соединения»

План:

1) Общая характеристика элементов VII В группы периодической системы Д. И. Менделеева.

2) Марганец, распространение в природе, получение, свойства.

3) Соединения марганца. Оксиды, гидроксиды.

4) Калия перманганат, его окислительные свойства в кислой, нейтральной и щелочной средах.

Побочная подгруппа VII группы, или подгруппа марганца, представлена марганцем ₂₅Мn, технецием ₄₃Тс и рением ₇₅Re.

Строение электронных оболочек может быть представлено следующим образом

Мn …. Зd⁵4s²

Тс …4d⁵5s²,

Re ….4f¹⁴5d⁵6s²

На внешних энергетических уровнях атомов имеется по два s-электрона, еще по 5 валентных электронов находятся на d-подуров­нях предпоследних энергетических уровней атомов, следовательно, конфигурация валентных электронов (n-1)d⁵ ns².

Из электронных конфигураций следует, что у рассматриваемых элементов d-подуровень незавершенный, а на внешних уровнях спаренные ns² –электроны могут образовывать два неспаренных электрона при переходе в возбужденное состояние.

В соответствии с таким электронным строением можно ожидать, что марганец, технеций и рений проявляют в соединениях валентность от 1 до 7. Исследования химии данной подгруппы показывают, что наиболее устойчивыми являются соединения с валентностью 2, 4, 7

Образуя положительные ионы, элементы подгруппы марганца имеют переменные степени окисления. Наиболее устойчивыми являются соединения марганца и рения +2,+3, +4,+6,+7, для технеция +4, +6,+7

Нахождение в природе

Марганец достаточно широко распространен в природе: его массовая доля составляет 0,09 %.

В свободном виде в природе не встречается. Важнейшие природные соединения марганца: оксиды марганца - пиролюзит МnО₂, гаусманит Mn₃O₄, браунит Mn₂O₃, карбонат марганца MnСO₃ (родохрозит)

Получение

Чистый марганец получают электролизом хлорида или сульфата марганца или методом алюминотермии.

3MnO₂ + 4Al = 3Mn + 2Al₂O₃

Физические свойства

Марганец - светло-серый металл, по внешнему виду напоминает железо, но намного тверже и более хрупок. Температура плавления его 1245⁰С, плотность 7,44 г/см³.

Химические свойства

Марганец обладает достаточно высокой химической активностью.

На воздухе марганец покрывается тонкой оксидной пленкой, предохраняющей его от дальнейшего окисления даже при нагревании.

Но в мелкораздробленном состоянии окисляется очень легко.

Mn + O₂ = MnO₂

1. взаимодействие с неметаллами.

Активно взаимодействует с галогенами, азотом, углеродом, фосфором, кремнием. Реакция присоединения галогенов и азота сопровождается горением

3Мn + N₂ = Мn₃N₄

В ряду напряжения марганец находится намного левее водорода (между алюминием и цинком), поэтому способен активно вытеснять водород из соединений.

2. взаимодействие с водой.

Порошкообразный марганец при нагревании вытесняет водород из воды

Мn + 2H₂O = Mn(OН)₂ + Н₂↑

3. взаимодействие с кислотами

С разбавленными кислотами (кроме азотной) марганец вытесняет водород и образует соли Мn²⁺

Мn + H₂SO₄ = MnSO₄ + Н₂↑

В холодной концентрированной серной и азотной кислотах марганец не растворяется (пассивируется).

При нагревании

3Мn + 8НNО₃ (конц.) = ЗМn(NОз)₂ + 2NO + 4Н₂O

Мn + 2H₂SO₄ = MnSO₄ + SO₂ + 2Н₂О

4. взаимодействие с солями

Реакция протекает в соответствии с рядом активности металлов

Мn + CuSO₄ = MnSO₄ + Cu

Дата добавления: 2014-01-04