Valenca mangana. Lastnosti kemičnih elementov

V sistemu IV prikazanega kemijskih elementov oštevilčene 25 je kovina - mangan, skupaj s tehnecijem in renija tvori naključno sedmo podskupino skupine. Element je zelo razširjen v zemeljski skorji in je del različnih kamnin: piroluzit, braunita, hausmannite. Mangan, ki sta lahko enaka valence II, III, IV, VI, VII, tvori veliko število spojin. To, na primer, oksidi, kisline in njihove soli, ki igrajo pomembno vlogo v metalurški industriji. V tem članku bomo izvedeli njihove lastnosti, metode za pripravo in uporabo v različnih panogah, v medicini in v vsakdanjem življenju.

Fizične značilnosti

Glede na razmere v periodičnem sistemu kemijskih elementov DI Mendelejeva se kovina nanaša na d-elemente, pri katerih sta valentni ne le dva elektrona zadnje energetske plasti, ampak tudi negativni delci, ki se nahajajo na tretji ravni. Kot je znano, vsi d-elementi kažejo fizikalno-kemijske lastnosti tipičnih kovin. Mangan ni nobena izjema. Ima srebrno belo barvo, trdno in težko (gostota je 7,44 g / cm³), pri temperaturi pod 727 ° postane krhka. Kristalna mreža lahko tvori štiri modifikacije: alfa-, beta-, upsih in kubične oblike, osredotočene na telo. Vsi so odporni formacije le v določenem temperaturnem območju.

Položaj v vrsti dejavnosti kovin

Fizikalno-kemijske lastnosti mangana niso odvisne le od mesta v periodičnem sistemu kemijskih elementov, ampak tudi od njegovega položaja v vrsti kovinskih dejavnosti, ki jih je ustvaril ruski znanstvenik NN Beketov. V njem ima standardni elektrodni potencial enak -1,179 V. Element se nahaja med aluminijem in cinkom. To kaže na sposobnost atomov Mn, da premaknejo vodikove ione iz vodnih raztopin kisline v postopke redukcije oksidacije. Valenca mangana pri takih reakcijah je običajno enaka II. Element se aktivno reagira z razredčenimi raztopinami nitratov in kloridnih kislin. Tudi kovina sodeluje v reakciji substitucije z vročim koncentriranim sulfatne kisline. V izdelkih se zaznava žveplov dioksid in voda. Poleg tega se oblikuje sol - manganov sulfat. V njej je valenca kovinskega atoma dva. Toda v hladnem žveplovem kislinski mangan se ne raztopi zaradi tvorbe zaščitne oksidne plasti na njegovi površini (pasivacija kovin).

Značilnosti dvovalentnih manganovih spojin

Pod vplivom kislin na naravne spojine, ki vsebujejo ione Mn²⁺ ali v procesu raztapljanja preproste snovi - kovine v razredčenih raztopinah anorganskih kislin se tvorijo soli dvovalentnega mangana. Na primer, kristali manganovega klorida rožnate barve lahko dobimo z delovanjem raztopino klorovodikove kisline na manganov oksid, katerega valenca je IV. V laboratoriju, ki deluje na ustrezne soli z alkalijami, bela oborina hidroksida Mn (OH)₂. V odprtem epruveti v zraku se oksidira in postane rjava snov. Binarna spojina, dvovalentni manganov oksid, je produkt redukcije vodika kovinskih oksidov z oksidacijskim stanjem +4 ali +7.

Amfoterne lastnosti manganovega dioksida

Z naraščajočo valenco kovinskih kisikovih spojin sledi oslabitev osnovnega in krepitev lastnosti kisline. Tako spojino s formulo Mn₂O₃ in manganovega monoksida, pri katerih je valenca kovinskega atoma enaka II, so osnovne narave, je dioksid amfoteričen in Mn₂O₇ je anhidrid manganove kisline. V okolju, kjer je pH manj kot 7, se dioksid obnaša kot močan oksidant. V tej vlogi je, da se uporablja v galvanskih celicah in v industrijski proizvodnji klora iz klorovodikove kisline. Zmanjšanje sposobnosti manganovega dioksida v reakcijah je zelo šibko.

Najpomembnejše spojine šestvalentnega in semivalentnega mangana

Fiksiranje kovinsko dioksida z njenimi solmi - nitratov in karbonatov mogoče dobiti zeleno trdno snov. Dobro se raztopi v vodi. Uparevanjem raztopine, ekstrakt temno zelene kristalinične spojine - kalijevega manganata, kjer je valenca mangana VI. Pri reakciji z močnimi oksidanti - fluor, klor, snov pretvorimo v mangan kislinske soli - kalijev permanganat. Njene temno vijoličasti kristali so zelo dobro seznanjeni, in doma je poklicala kalijevega permanganata. Njena raztopina barve Crimson in v nizkih koncentracijah uporabimo kot odlično dezinfektsiruyuschee sredstvo za zunanjo uporabo. V šolski seveda kemijo študija redoks procesi, v katerih kalijev permanganat se uporablja kot oksidant. Odvisno od reakcijske raztopine (nevtralni, kisli ali alkalni) v pripravkih najdemo različne spojine.

Na primer, v kislem mediju, pri interakciji s kalijevim sulfitom, Mn ioni⁺⁷ obnovljeno v Mn⁺², dobimo manganov sulfat. V nevtralnem mediju opazimo precipitacijo rjave oborine, valenca mangana v nastalem oksidu pa bo enaka IV. V alkalnem okolju reakcija kalijevega sulfita in soli manganove kisline povzroči nastanek ionov kalijevega manganata v raztopini.

Priprava in uporaba kovine

Najčistejše vzorce mangana lahko dobimo z elektrolizo raztopine njegovega sulfata, ki se tvori med obnavljanjem pirolusita, rutita ali hausmanita. Kot smo že povedali, je valenca mangana v spojinah, ki sestavljajo rude, II. Za cenejšo metodo v primerjavi z energijsko intenzivno elektrolizo lahko štejemo silikotermični proces. Sestoji iz reakcije redukcije manganovih oksidov s silicijem, ki se izvaja v električnih pečeh. Vendar pa se čiščenje nastale kovine zmanjša. Najbolj zahtevan mangan v proizvodnji legiranih jekel, ki ga vsebujejo do 15%.

Takšne zlitine so še posebej močne in odporne proti udarcem in vibracijam, zato se uporabljajo pri proizvodnji železniških tirnic, delov kamnih drobilnih strojev in perforatorjev. Če sestava zlitine ni samo mangan, ampak tudi magnezij, potem pridobi sposobnost, da prenese dejavnike, ki povzročajo različne vrste korozije. Strukturne zlitine - nikelj srebro in nikelj, ki se uporabljajo v ladjedelništvu, proizvodnji cevovodov in radiatorjev, vsebujejo tudi manjši del mangana. V sestavi elektrotehničnih zlitin, na primer v manganinu, vsebnost kovin doseže 12%, jih karakterizira nizkotemperaturni indeks električne upornosti in se pogosto uporabljajo v tehniki.