Марганец

Размещено на http://www.allbest.ru/

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Медицинский институт

Кафедра фармакологии и фармации

РЕФЕРАТ

Марганец

Выполнила: студентка 1 курса,

группы Фарм-101-1

Корнилова Наталья Михайловна

Якутск 2014



1. Марганец. Общая характеристика

Марганец - элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 25. Обозначается символом Mn (лат. Manganum, манганум, в составе формул по-русски читается как марганец, например, KMnO4 - калий марганец о четыре). Простое вещество марганец - металл серебристо-белого цвета. Наряду с железом и его сплавами относится к чёрным металлам. Известны пять аллотропных модификаций марганца - четыре с кубической и одна с тетрагональной кристаллической решёткой.

25 Хром < Марганец > Железо Mn v Tc 25Mn
Внешний вид простого вещества
Твёрдый, хрупкий металл серебристо-белого цвета
Свойства атома
Имя, символ, номер	Марганец / Manganum (Mn), 25
Атомная масса (молярная масса)	54,938045(5)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d5 4s2
Радиус атома	135 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	117 пм
Радиус иона	(+7e) 46 (+2e) 80 пм
Электроотрицательность	1,55 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	-1,180 В
Степени окисления	7, 6, 5, 4, 3, 2, 0, +1
Энергия ионизации (первый электрон)	716,8 (7,43) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	7,21 г/смі
Температура плавления	1 517 K
Температура кипения	2 235 K
Теплота плавления	13,4 кДж/моль
Теплота испарения	221 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,3[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,39 смі/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая
Параметры решётки	8,890 Е
Температура Дебая	400 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 6,87[3] Вт/(м·К)

Рис. 1

марганец химическая активность комплексообразование



История открытия

Один из основных минералов марганца - пиролюзит - был известен в древности как чёрная магнезия и использовался при варке стекла для его осветления. Его считали разновидностью магнитного железняка, а тот факт, что он не притягивается магнитом, Плиний Старший объяснил женским полом чёрной магнезии, к которому магнит «равнодушен». В 1774 г. шведский химик К. Шееле показал, что в руде содержится неизвестный металл. Он послал образцы руды своему другу химику Ю. Гану, который, нагревая в печке пиролюзит с углем, получил металлический марганец. В начале XIX века для него было принято название «манганум» (от немецкого Manganerz - марганцевая руда).

Распространённость в природе

Марганец - 14-й элемент по распространённости на Земле, а после железа - второй тяжёлый металл, содержащийся в земной коре (0,03 % от общего числа атомов земной коры). Весовое количество марганца увеличивается от кислых (600 г/т) к основным породам (2,2 кг/т). Сопутствует железу во многих его рудах, однако встречаются и самостоятельные месторождения марганца. В чиатурском месторождении (район Кутаиси) сосредоточено до 40 % марганцевых руд. Марганец, рассеянный в горных породах, вымывается водой и уносится в Мировой океан. При этом его содержание в морской воде незначительно (10?7-10?6%), а в глубоких местах океана его концентрация возрастает до 0,3 % вследствие окисления растворённым в воде кислородом с образованием нерастворимого в воде оксида марганца, который в гидратированной форме (MnO2·xH2O) и опускается в нижние слои океана, формируя так называемые железо-марганцевые конкреции на дне, в которых количество марганца может достигать 45 % (также в них имеются примеси меди, никеля, кобальта). Такие конкреции могут стать в будущем источником марганца для промышленности.

В России является остродефицитным сырьём, известны месторождения: «Усинское» в Кемеровской области, «Полуночное» в Свердловской, «Порожинское» в Красноярском крае, «Южно-Хинганское» в Еврейской автономной области, «Рогачёво-Тайнинская» площадь и «Северо-Тайнинское» поле на Новой Земле.

Минералы марганца

· пиролюзит MnO2·xH2O, самый распространённый минерал (содержит 63,2 % марганца);

· манганит (бурая марганцевая руда) MnO(OH) (62,5 % марганца);

· браунит 3Mn2O3·MnSiO3 (69,5 % марганца);

· гаусманит (MnIIMn2III)O4;

· родохрозит (марганцевый шпат, малиновый шпат) MnCO3 (47,8 % марганца);

· псиломелан mMnO * MnO2 * nH2O (45-60 % марганца);

· пурпурит Mn3+[PO4], (36,65 % марганца).

Физические свойства

· Работа выхода электрона: 4,1 эВ

· Коэффициент линейного температурного расширения: 0,000022 см/см/°C (при 0 °C)

· Электропроводность: 0,00695·106 Ом?1·см?1

· Теплопроводность: 0,0782 Вт/см·K

· Энтальпия атомизации: 280,3 кДж/моль при 25 °C

· Энтальпия плавления: 14,64 кДж/моль

· Энтальпия испарения: 219,7 кДж/моль

· Твёрдость

- по шкале Бринелля: Мн/мІ

- по шкале Мооса: 4[4]

· Давление паров: 121 Па при 1244 °C

· Молярный объём: 7,35 смі/моль

2. Химическая активность простого вещества

Таблица - Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду

Окисленная форма	Восстановленная форма	Среда	E0, В
Mn2+	Mn	H+	?1,186
Mn3+	Mn2+	H+	+1,51
MnO2	Mn3+	H+	+0,95
MnO2	Mn2+	H+	+1,23
MnO2	Mn(OH)2	OH?	?0,05
MnO42?	MnO2	H+	+2,26
MnO42?	MnO2	OH?	+0,62
MnO4?	MnO42?	OH?	+0,56
MnO4?	H2MnO4	H+	+1,22
MnO4?	MnO2	H+	+1,69
MnO4?	MnO2	OH?	+0,60
MnO4?	Mn2+	H+	+1,51

Характерные степени окисления марганца:0, +2, +3, +4, +6, +7 (+1, +5 мало характерны).

1. Взаимодействие с неметаллами

Легко окисляется кислородом воздуха с образованием оксидов различного состава:

выше 800°С образуется смешанный оксид марганца (II, III):

3Mn + 2O₂ = Mn₃O₄;

при температуре 450 - 800°С получается оксид марганца (III):

4Mn + 3O₂ = 2Mn₂O₃

ниже 450°С образуется оксид марганца (IV):

Mn + O₂ = MnO₂.

С галогенами, кроме фтора, дает галогениды марганца (II):

2Mn + 3F₂ = 2MnF₃ (MnF₄);

Mn + Cl₂ = MnCl₂.

При нагревании реагирует с серой, азотом, фосфором, углеродом, кремнием:

Mn + S = MnS;

2Mn + N₂ = 2MnN (возможно образование MnN₆, Mn₅N₂, Mn₄N, Mn₃N₂ и других нитридов);

Mn + P = MnP (возможно образование MnP₃, Mn₂P, Mn₃P, Mn₃P₂ и других фосфидов);

3Mn + С = Mn₃С (возможно образование Mn₅С₂, Mn₁₅С₄, Mn₂С₇ и других карбидов);

Mn + Si = MnSi (возможно образование Mn₃Si, Mn₅Si и других силицидов).

Водород поглощает с образованием твердых растворов.

2. Взаимодействие с водой

При комнатной температуре очень медленно взаимодействует с водой, при нагревании с умеренной скоростью:

Mn + 2H₂O = MnO₂ + 2H₂.

3. Взаимодействие с кислотами

В электрохимическом ряду напряжений металлов марганец находится до водорода, он вытесняет водород из растворов неокисляющих кислот, при этом образуются соли марганца (II):

Mn + 2HCl = MnCl₂ + H₂;

Mn + H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂;

с разбавленной азотной кислотой образует нитрат марганца (II) и оксид азота (II):

3Mn + 8HNO₃ = 3Mn(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O.

Концентрированная азотная и серная кислоты пассивируют марганец. Марганец растворяется в них лишь при нагревании, образуются соли марганца (II) и продукты восстановления кислоты:

Mn + 2H₂SO₄ = MnSO₄ + SO₂ + 2H₂O;

Mn + 4HNO₃ = Mn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

4. Восстановление металлов из оксидов

Марганец - активный металл, способен вытеснять металлы из их оксидов:

5Mn + Nb₂O₅ = 5MnO + 2Nb.



3. Способность к комплексообразованию (карбонилы марганца)

Декакарбонилдимарганец - неорганическое соединение, карбонильный комплекс марганца состава Mn2(CO)10. Жёлтые кристаллы, не растворимые в воде.

Получение:

Действие на хлорид марганца(II) монооксидом углерода под давлением:

Физические свойства

Декакарбонилдимарганец образует диамагнитные жёлтые кристаллы, не растворимые в воде, растворимые в органических растворителях.

Химические свойства

Разлагается при нагревании:

Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами:

В растворе в диоксане реагирует с щелочными металлами:

При реакции бензольного раствора с амальгамой натрия образуется водородсодержащий карбонил:

Тот же результат получится при реакции с водородом под давлением:

Применение

Получение порошкообразного марганца.

Нанесение магранцевых покрытий.

4. Соединения марганца

Оксид маганца(II) - MnO - низший оксид марганца, монооксид.

Физические свойства

Температура плавления 1569 °C. Температура кипения 3127 °C* (*-возгоняется с диссоциацией) Известны две сингонии кристаллов оксида марганца(II):

кубическая (а = 0,4448 нм);

гексагональная модификация (устойчивая до 155,3 °C);

Антиферромагнетик с точкой Нееля 122 К, полупроводник. Молярная масса 70,94 г/моль. Цвет кристаллов - зелёный или серо-зелёный. У кубической сингонии плотность 5,18 г/см3.

Химические свойства

Не растворим в воде. Легко окисляется с образованием хрупкой оболочки MnO2. Восстанавливается до марганца при нагревании с водородом или активными металлами.

Геологические свойства

В природе встречается редко. Входит в состав манганозита.

Получение

Оксид марганца(II) можно получить прокаливанием при температуре 300 °C кислородсодержащих солей марганца(II) в атмосфере инертного газа. Из распространённого MnO2 его получают через частичное восстановление при температурах 700-900 °C водородом или угарным газом.

Применение

Применяется как катализатор при дегидрогенизации пиперидина.

Используется для десульфуризации металлов.

Компонент многих керамических материалов.

Соли марганца(II) широко используются как катализаторы окислительных процессов. Например, добавление солей в льняное масло ускоряет окисление последнего кислородом воздуха, таким образом ускоряя высыхание краски. Льняное масло, содержащее соли марганца(II), (сиккатив) называют олифой.

Ацетат марганца(II) - неорганическое соединение, соль металла марганца и уксусной кислоты с формулой Mn(CH3COO)2, светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, образуеткристаллогидрат.

Получение

Безводную соль получают действием ледяной уксусной кислотой на нитрат марганца(II):



Кристаллогидрат получают действием уксусной кислоты на карбонат марганца(II):

Физические свойства

Ацетат марганца(II) образует светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, плохо растворимые в этаноле. На воздухе легко окисляются.

Образует кристаллогидрат состава Mn(CH3COO)2*4H2O.

Применение

Катализатор окисления в органическом синтезе.

Бромид марганца(II) - неорганическое соединение, соль металла марганца и бромистоводородной кислоты с формулой MnBr2, светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, образуеткристаллогидраты.

Получение

Действие паров брома на порошкообразный марганец:

Действие бромистоводородной кислоты на карбонат марганца

Физические свойства

Бромид марганца(II) образует светло-розовые кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа P 3m1, параметры ячейки a = 0,3820 нм, c = 0,6188 нм, Z = 1.

Хорошо растворяется в воде.

Образует кристаллогидраты состава

MnBr2*n H2O,

где n = 1, 2, 4 и 6.

Гексагидрат образуется при температуре ниже 13°С.

С аммиаком образует аддукты вида

MnBr2*n NH3,

где n = 1, 2, 6.

Химические свойства

Кристаллогидрат при нагревании ступенчато теряет воду:

Гексахлороманганат(II) калия - неорганическое соединение, комплексная соль калия, марганца и соляной кислоты с формулой K4MnCl6, жёлтые кристаллы.

Получение

В природе встречается минерал хлорманганокалит - K4MnCl6 [1].

Физические свойства

Гексахлороманганат(II) калия образует жёлтые кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа R c, параметры ячейки a = 1,193 нм, c = 1,479 нм, Z = 6.

Гексацианоманганат(III) калия - неорганическое соединение, комплексная соль калия, марганца и синильной кислоты с формулой K3Mn(CN)6, красные кристаллы, образуеткристаллогидраты.

Получение

Добавление фосфата марганца к горячему раствору цианистого калия:

Физические свойства

Гексацианоманганат(III) калия образует красные кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P cnb, параметры ячейки a = 1,060 нм, b = 1,355 нм, c = 0,860 нм, Z = 4.

Образует кристаллогидрат состава K3Mn(CN)6*3H2O.

Гексацианоферрат(II) марганца - неорганическое соединение, соль марганца и железистосинеродистой кислоты с формулой Mn2[Fe(CN)6], не растворяется в воде, образуеткристаллогидрат - светло-зелёные кристаллы.

Получение

Реакция железистосинеродистой кислоты и хлорида марганца(II):

Физические свойства

Гексацианоферрат(II) марганца образует кристаллогидрат состава Mn2[Fe(CN)6]*7H2O - светло-зелёные или светло-розовые кристаллы, которые при хранении на воздухе из-за окисления приобретают светло-кофейный цвет.

Не растворяется в воде.

Гидроксид марганца(II) - неорганическое соединение, гидроокись металла марганца с формулой Mn(OH)2, светло-розовые кристаллы, не растворимые в воде.

Описание

Гидроксид марганца(II) - студнеобразный светло-розовый осадок. Нерастворим в воде. Проявляет слабо основные свойства. Окисляется на воздухе.

Гидроксид марганца(II) образует светло-розовые кристаллы триклинной сингонии, пространственная группа P 3m1, параметры ячейки a = 0,334 нм, c = 0,468 нм, Z = 1.

Химические свойства

Гидроксид марганца (II) легко окисляется на воздухе до бурого оксогидроксида марганца, который далее разлагается на оксид марганца (IV):

Гидроксид марганца (II) обладает основными свойствами. Он реагирует с кислотами и кислотными оксидами:

Гидроксид марганца (II) обладает восстановительными свойствами. В присутствии сильных окислителей он может окисляться до перманганата:

Получение

Образуется гидроксид марганца (II) при взаимодействии его солей со щелочами:

Гидроортофосфат марганца(II) - неорганическое соединение, кислая соль металла марганца и ортофосфорной кислоты с формулой MnHPO4, бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде, образует кристаллогидраты.

Получение

Действие гидрофосфата натрия на сульфат марганца(II):

Физические свойства

Гидроортофосфат марганца(II) образует бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде.

Образует кристаллогидраты состава MnHPO4*n H2O, где n = 1/2, 3.

Химические свойстваКристаллогидраты при нагревании ступенчато разлагаются:

При нагревании превращается в пирофосфат марганца(II):

Динитрид пентамарганца - неорганическое соединение металла марганца и азота с формулой Mn3N2, серые кристаллы.

Получение

Сжигание пирофорного марганца в атмосфере чистого азота при давлении 10 ат:

Физические свойства

Динитрид пентамарганца образует серые кристаллы.

Диборид марганца - неорганическое соединение металла марганца и бора с формулой MnB2, серо-фиолетовые кристаллы.

Получение

Спекание бора и марганца:

Физические свойства

Диборид марганца образует серо-фиолетовые кристаллы.

Дисилицид марганца - неорганическое соединение металла марганца и кремния с формулой MnSi2, серые кристаллы, не растворимые в воде.

Физические свойства

Дисилицид марганца образует серые кристаллы тетрагональной сингонии, параметры ячейки a = 0,5513 нм, c = 1,7422 нм, Z = 16.

Не растворяется в воде.

Дифосфид тримарганца - неорганическое соединение металла марганца и фосфора с формулой Mn3P2, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.

Получение

Спекание порошкообразного марганца и красного фосфора:

Физические свойства

Дифосфид тримарганца образует тёмно-серые кристаллы.

Не растворяется в воде.

Иодид марганца(II) - неорганическое соединение, соль металла марганца и иодистоводородной кислоты с формулой MnI2, светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, образуеткристаллогидраты.

Получение

Действие раствора иода в эфире на порошкообразный марганец:

Физические свойства

Иодид марганца(II) образует светло-розовые кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа P 3m1, параметры ячейки a = 0,416 нм, c = 0,682 нм, Z = 1.

На воздухе кристаллы со временем темнеют.

Растворяется в воде.

Образует кристаллогидраты состава MnI2*n H2O, где n = 1, 2, 4, 6 и 8.

С аммиаком образует аддукты вида MnI2*n NH3, где n = 2, 6.

Ферромагнетик.

Карбид тримарганца - неорганическое соединение металла марганца и углерода с формулой Mn3C, чёрные кристаллы, разлагается в воде.

Получение

Нагревание оксида марганца(II,III) с углём:

Нагревание марганца с углём в вакууме:

Физические свойства

Карбид тримарганца образует чёрные кристаллы.

Химические свойства

Реагирует с водой:

Карбонат марганца - сложное вещество, химическая формула - MnCO3. Представляет собой бледно розовые кристаллы, в присутствии кислорода и воды приобретает бурую окраску. Обладает гексагональной химической решеткой. Соединение используется в металлургической и химической промышленности. В природе встречается в виде минерала pодохрозита.

Химические свойства

При температуре 200 °C разлагается:

MnCO3 > MnO + CO2 (используется в производстве сухих батареек)

Применение

Используется, как удобрение, для восполнения недостатка марганца.

Мангафодипир (продаётся под брендовым названием Тесласкан в виде тринатрия мангафодипира) - контрастный агент для внутривенного введения для улучшения контраста при проведении магнинтно-резонансной томографии (МРТ) печени.

Состоит из двух частей - парамагнитных ионов марганца (II) и хелатобразующего агента фодипир (дипиридоксилдифосфат, DPDP). Нормальные ткани печени поглощают марганец в больших количествах по сравнению с ненормальными или имеющими раковые образования. Марганец позволяет сократить время продольной релаксации (T₁), делая нормальные ткани более яркими для МРТ. Это позволяет увеличить контрастность поражённых участков и лучше их идентифицировать.

Соединение было защищено патентом США, срок защиты которого, по данным Drug Patent Expiration Bulletin истёк 27 ноября 2011 года.

C₂₂H₂₈MnN₄O₁₄P₂

Метасиликат марганца(II) - неорганическое соединение, соль металла марганца и кремневой кислоты с формулой MnSiO3, розовые кристаллы, не растворимые в воде.

Нахождение в природе

В природе встречается минерал родонит - силикат марганца с примесями.

Получение

Соединение можно получить взаимодействием растворимых солей марганца и силикатов щелочных металлов:

Физические свойства

Метасиликат марганца(II) образует розовые кристаллы триклинной сингонии, параметры ячейки a = 0,777 нм, b = 1,202 нм, c = 0,674 нм, б = 92,38°, в = 94,07°, г = 105,48°.

Не растворяется в воде.

Нитрат марганца - неорганическое соединение, соль металла марганца и азотной кислоты с формулой Mn(NO3)2, светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, образует кристаллогидраты.

Получение

Действие разбавленной азотной кислоты на гидроксид или карбонат марганца:

Физические свойства

Нитрат марганца образует светло-розовые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Также растворим в диоксане, тетрагидрофуране, ацетонитриле.

Образует кристаллогидраты состава

Mn(NO3)2*n H2O,

где n = 1, 2, 3, 4 и 6.

Кристаллогидрат Mn(NO3)2*6H2O плавится при 28,5 °С в собственной кристаллизационной воде, имеет плотность 1,82 г/смі.

С аммиаком образует аддукт вида

Mn(NO3)2*9NH3.

Химические свойства

Разлагается при нагревании:

Применение

Для получения высокочистого оксида марганца(IV).

В оксидных катализаторах.

Компонент микроудобрений.

Сиккатив.

Оксид марганца(II,III) - неорганическое соединение, окисел металла марганца с формулой Mn3O4, коричнево-чёрные кристаллы, не растворяется в воде.

Получение

В природе встречается минерал гаусманит - Mn3O4 с примесями.

Физические свойства

Оксид марганца(II,III) образует коричнево-чёрные кристаллы тетрагональной сингонии, пространственная группа I 41/amd, параметры ячейки a = 0,575 нм, c = 0,942 нм, в = 103,9°, Z = 4.

При 1160°С происходит переход в фазу кубической сингонии.

Парамагнетик.

Ортосиликат марганца(II) - неорганическое соединение, соль металла марганца и кремневой кислоты с формулой Mn2SiO4, серовато-розовые кристаллы, не растворимые в воде.

Получение

В природе встречается минерал тефроит - силикат марганца с примесями.

Реакция хлорида марганца(II) и ортосиликата натрия:

Физические свойства

Ортосиликат марганца(II) образует серовато-розовые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P mnb, параметры ячейки a = 0,6221 нм, b = 1,062 нм, c = 0,4862 нм, Z = 4.

Не растворяется в воде.

Ортофосфат марганца(II) - неорганическое соединение, соль металла марганца и ортофосфорной кислоты с формулой Mn3(PO4)2, бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде, образует кристаллогидраты.

Получение

Тригидрат ортофосфата марганца встречается в природе в виде минерала реддингит.

Действие гидрофосфата натрия на растворимые соли марганца:

Физические свойства

Ортофосфат марганца(II) образует бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде.

Образует кристаллогидраты состава Mn3(PO4)2*n H2O, где n = 1, 2, 3, 7.

Химические свойства

Кристаллогидраты при нагревании ступенчато разлагаются:

Силицид димарганца - неорганическое соединение металла марганца и кремния с формулой Mn2Si, серые кристаллы, не растворимые в воде.

Физические свойства

Силицид димарганца образует серые кристаллы.

Не растворяется в воде.

Силицид марганца - неорганическое соединение металла марганца и кремния с формулой MnSi, серые кристаллы, не растворимые в воде.

Физические свойства

Силицид марганца образует серые кристаллы кубической сингонии, пространственная группа P 213, параметры ячейки a = 0,4548 нм, Z = 4.

Не растворяется в воде.

Сульфат димарганца-дикалия - неорганическое соединение, комплексная соль калия, марганца и серной кислоты с формулой K2Mn2(SO4)3.

Получение

В природе встречается минерал манганолангбейнит - K2Mn2(SO4)3 с примесями [1].

Диффузия в геле растворов сульфатов калия и марганца:

Физические свойства

Сульфат димарганца-дикалия образует кристаллы кубической сингонии, пространственная группа P 213, параметры ячейки a = 1,01194 нм, Z = 4.

Сульфат марганца-дикалия - неорганическое соединение, комплексная соль калия, марганца и серной кислоты с формулой K2Mn(SO4)2, образует кристаллогидраты.

Физические свойства

Сульфат марганца-дикалия образует кристаллы.

Образует кристаллогидраты состава K2Mn(SO4)2*n H2O, где n = 2, 4 и 6.

Кристаллогидрат состава K2Mn(SO4)2*2H2O - триклинная сингония, пространственная группа P 1, параметры ячейки a = 0,6574 нм, b = 0,7332 нм, c = 1,0700 нм, б = 72,89°, в = 73,91°, г = 69,77°, Z = 2.

Кристаллогидрат состава K2Mn(SO4)2*4H2O - моноклинная сингония, пространственная группа C 2/m, параметры ячейки a = 1,1986 нм, b = 0,957 нм, c = 0,995 нм, в = 95°, Z = 4.

Сульфат марганца (II) (марганцевый купорос) - неорганическое соединение, соль металла марганца и серной кислоты с химической формулой MnSO4, хорошо растворимо в воде, образует кристаллогидраты.

Описание

Белый порошок, при прокаливании плавится и разлагается. Кристаллогидрат MnSO4 · 5H2O - красно-розовый, техническое название марганцевый купорос. Хорошо растворим в воде, светло-розовая окраска раствора отвечает аквакомплексу [Mn(H2O)6]2+; гидролизуется по катиону.

Применяется для получения Mn, MnO2 и других соединений марганца, как микроудобрение и аналитический реагент.

Химические свойства

Реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Слабый восстановитель, реагирует с типичными окислителями.

Взаимодействие с растворами щелочей:

Окисляется диоксидом свинца:

Сульфид марганца(II) - неорганическое соединение, соль металла марганца и сероводородной кислоты с формулой MnS, зелёные или красновато-бурые кристаллы, не растворимые в воде, образует кристаллогидрат, характеризуется полиморфизмом.

Получение

В природе встречается минерал алабандин (марганцевая обманка) - б-MnS с различными примесями.

Сплавление марганца и серы:

Осаждение растворимой соли двухвалентного марганца гидросульфидом аммония в инертной атмосфере (образуется б-MnS):

Осаждение растворимой соли двухвалентного марганца сероводородом в буферном растворе ацетата натрия (образуется в-MnS):

Восстановление сульфата марганца углеродом (кокс):

Физические свойства

Сульфид марганца(II) образует кристаллы трёх модификаций:

б-MnS, зелёные кристаллы, кубическая сингония, пространственная группа F m3m, параметры ячейки a = 0,5211 нм, Z = 4.

в-MnS, красные кристаллы, кубическая сингония, пространственная группа F 43m, параметры ячейки a = 0,559 нм, Z = 4.

г-MnS, красные кристаллы, гексагональная сингония, пространственная группа P 63mc, параметры ячейки a = 0,398, c = 0,643 нм, Z = 2.

в-MnS и г-MnS модификации являются метастабильными и при нагревании до 200-300°С переходят в б-MnS фазу.

Образует кристаллогидрат состава 3MnS*H2O, серо-розовые кристаллы.

Химические свойства

Растворяется в разбавленных растворах щелочей:

Реагирует с разбавленными кислотами:

Окисляется горячими концентрированными серной и азотной кислотами:

При нагревании окисляется кислородом воздуха:

Тиоцианат марганца(II) - неорганическое соединение, соль металла марганца и роданистоводородной кислоты с формулой Mn(SCN)2, жёлтые кристаллы, растворимые в воде, образуеткристаллогидраты.

Получение

Обменной реакцией тиоцианата бария и сульфата марганца(II):

Действие роданистоводородной кислоты на карбонат марганца(II):

Безводную соль получают дегидратацией кристаллогидрата при нагревании:

Физические свойства

Тиоцианат марганца(II) образует жёлтые кристаллы, растворимые в воде.

Образует кристаллогидраты состава Mn(SCN)2*n H2O, где n = 2, 3, 4.

Химические свойства

Разлагается при нагревании:

Фосфид димарганца - неорганическое соединение металла марганца и фосфора с формулой Mn2P, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.

Получение

Спекание порошкообразного марганца и красного фосфора:

Физические свойства

Фосфид димарганца образует тёмно-серые кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа P 321, параметры ячейки a = 0,6070 нм, c = 0,3451 нм, Z = 3.

Не растворяется в воде.

Фосфид марганца - неорганическое соединение металла марганца и фосфора с формулой MnP, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.

Получение

Спекание порошкообразного марганца и красного фосфора:

Физические свойства

Фосфид марганца образует тёмно-серые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P nma, параметры ячейки a = 0,5249 нм, b = 0,3167 нм, c = 0,5905 нм, Z = 4.

Не растворяется в воде.

Фосфид тримарганца - неорганическое соединение металла марганца и фосфора с формулой Mn3P, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.

Получение

Спекание порошкообразного марганца и красного фосфора:

Физические свойства

Фосфид тримарганца образует тёмно-серые кристаллы тетрагональной сингонии, пространственная группа I 4, параметры ячейки a = 0,9160 нм, c = 0,4599 нм, Z = 8.

Не растворяется в воде.

Марганца(II) фторид - неорганическая соль.

Свойства

Вещество растворяется в сильных кислотах при нагревании, плохо растворимо в воде, этаноле, диэтиловом эфире. Образует тетрагидрат.

Получение

Образуется при разложении (NH4)2[MnF4] в атмосфере СО2 при 300 °С; взаимодействием Mn c HF при температуре 600-800 °С.

Применение

Применяется как фторирующий агент и как антиферромагнитный материал.

Хлорид марганца(II) - неорганическое соединение, соль металла марганца и соляной кислоты с формулой MnСl2. Кристаллы розового цвета. Хорошо растворяется в воде. Образуеткристаллогидраты.

Получение

В лаборатории получают растворением ферромарганца, металлического марганца или диоксида марганца в соляной кислоте с последующим осаждением примеси железа пастой MnCO3.

При выделении из водных растворов образует кристаллогидраты MnСl2*4H2O и MnСl2*2H2O.

Свойства

При 650 °C возгоняется и в присутствии влаги разлагается. В воде хорошо растворим (42,3 г/100 мл)

Применение

В производстве батареек.

В синтезе металлоорганических соединений марганца.

Арсенид марганца - неорганическое соединение металла марганца и мышьяка с формулой MnAs, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.

Получение

Спекание порошкообразного марганца и мышьяка:

Физические свойства

Арсенид марганца образует тёмно-серые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P nam, параметры ячейки a = 0,563 нм, b = 0,638 нм, c = 0,362 нм, Z = 4.

Не растворяется в воде.

Ацетилацетонат марганца(III) - хелатное соединение металла марганца, формулой [Mn(C5H7O2)3]. При нормальных условиях представляет собой блестящие чёрные кристаллы, плохо растворимые в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях.

Получение

Вещество можно получить по уравнению:

Действие ацетилацетона на ацетат марганца(III):

Реакция суспензии MnOOH c ацетиацетоном в водном растворе.

Физические свойства

Ацетилацетонат марганца(III) образует блестящие чёрные кристаллы, плавится при 172 °С. Растворяется в бензоле, хлороформе, эфирах и др. Плохо растворяется в воде.

Манганат натрия - неорганическое соединение, соль металла натрия и марганцоватой кислоты с формулой Na2MnO4, чёрные кристаллы, разлагается в воде, образует кристаллогидраты.

Получение

Окисление соединений марганца нитратами:

Окисление кислородом воздуха щелочных расплавов оксида марганца(IV):

Разложение перманганата натрия в щелочном растворе:



Физические свойства

Манганат натрия образует чёрные кристаллы.

Образует зелёные кристаллогидраты состава

Na2MnO4*n H2O,

где n = 4, 6, 10.

Химические свойства

Разлагается при нагревании:

Реагирует с водой:

Реагирует с разбавленными кислотами:

Марганцомвая кислотам - сильная неорганическая кислота с химической формулой HMnO4. В чистом виде не выделена, существует в виде раствора. Соли марганцовой кислоты называютсяперманганаты. Самым известным производным марганцовой кислоты является перманганат калия (марганцовка).

Физические свойства

Марганцовая кислота не выделена в свободном виде. Максимальная концентрация в водном растворе составляет 20 %. Растворы марганцовой кислоты имеют фиолетовую окраску. При температуре ниже 20 °C образует кристаллогидрат , имеющий ионное строение .

Химические свойства

Марганцовая кислота в растворе медленно разлагается, при этом выделяется кислород и выпадает осадок диоксида марганца:

Проявляет общие для сильных кислот свойства, например вступает в реакции нейтрализации с сильными и слабыми основаниями:

Марганцовая кислота, как и её соли (перманганаты), является очень сильным окислителем, например в реакциях:

Получение

Марганцовая кислота может быть получена взаимодействием оксида марганца(VII) с водой на холоде:

Метагидроксид марганца - неорганическое соединение, оксогидроксид металла марганца с формулой MnO(OH), буро-чёрные кристаллы, не растворимые в воде.

Получение

В природе встречается минерал манганит - MnO(OH) с различными примесями.

Растворение оксида марганца(IV) в концентрированном холодном едком натре:

Осаждение щелочами из раствора солей трёхвалентвого марганца:

Физические свойства

Метагидроксид марганца образует парамагнитные буро-чёрные кристаллы моноклинной сингонии, пространственная группа P 21/b, параметры ячейки a = 0,527 нм, b = 0,524 нм, c = 0,527 нм, в = 114,50°, Z = 4.

Есть упоминание о существовании другой модификации ромбической сингонии, пространственная группа P bnm, параметры ячейки a = 0,453 нм, b = 0,927 нм, c = 0,287 нм, Z = 4.

Не растворяется в воде, р ПР = 36,0.

Химические свойства

Разлагается при нагревании в вакууме:

Реагирует с кислотами:

Реагирует с перегретыми растворами щелочей (под давлением):

Окисляет концентрированную горячую соляную кислоту:

Окисляется кислородом воздуха при нагревании:

В присутствии влаги медленно окисляется при комнатной температуре:

Восстанавливается водородом:

Оксид марганца(IV) (диоксид марганца) MnO2 - порошок тёмно-коричневого цвета, нерастворимый в воде. Наиболее устойчивое соединение марганца, широко распространённое в земной коре (минерал пиролюзит).

Химические свойства

При обычных условиях ведет себя довольно инертно. При нагревании с кислотами проявляет окислительные свойства, например, окисляет концентрированную соляную кислоту до хлора:



С серной и азотной кислотами MnO2 разлагается с выделением кислорода:

При взаимодействии с сильными окислителями диоксид марганца окисляется до соединений Mn7+ и Mn6+:

Диоксид марганца проявляет амфотерные свойства. Так, при окислении сернокислого раствора соли MnSO4 перманганатом калия в присутствии серной кислоты образуется чёрный осадок соли Mn(SO4)2.

При сплавлении с щелочами и основными оксидами MnO2 выступает в роли кислотного оксида, образуя соли манганиты:

Является катализатором разложения пероксида водорода:

Получение

В лабораторных условиях получают термическим разложением перманганата калия:

Также можно получить реакцией перманганата калия с пероксидом водорода. На практике образовавшийся MnO2 каталитически разлагает пероксид водорода, вследствие чего реакция до конца не протекает.

При температуре выше 100 °C восстановлением перманганата калия водородом:

Оксид марганца(VII) Mn2O7 - зеленовато-бурая маслянистая жидкость (tпл=5,9 °C), неустойчив при комнатной температуре; сильный окислитель, при соприкосновении с горючими веществами воспламеняет их, возможно со взрывом. Взрывается от толчка, от яркой вспышки света, при взаимодействии с органическими веществами. Получить оксид марганца(VII) Mn2O7 можно действием концентрированной серной кислоты на перманганат калия:

Полученный оксид марганца(VII) неустойчив и разлагается на оксид марганца(IV) и кислород:

Одновременно выделяется озон:

Оксид марганца(VII) взаимодействует с водой, образуя марганцовую кислоту:

Перманганамт камлия (лат. Kalii permanganas, распространённое название в быту - марганцовка) - марганцовокислый калий, калиевая соль марганцевой кислоты. Химическая формула - KMnO4. Прекурсор (IV список прекурсоров ПККН). Представляет собой тёмно-фиолетовые, почти чёрные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор малинового цвета.

Внешний вид: тёмно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском

Химические свойства

Является сильным окислителем. В зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде - до соединений марганца(II), в нейтральной - до соединений марганца(IV), в сильно щелочной - до соединений марганца(VI). Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия):

в кислой среде:

в нейтральной среде:

в щелочной среде:

в щелочной среде на холоде:

Однако надо отметить, что последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

При соприкосновении с концентрированной серной кислотой перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII):

при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение - оксосульфат марганца MnO3HSO4. По реакции с фторидом йода(V) можно получить аналогичный оксофторид:

При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода). Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:

На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:



Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) K2MnO4 на MnO2 и KMnO4.

Водные растворы перманганата калия термодинамически нестабильны, но кинетически довольно устойчивы. Их сохранность резко повышается при хранении в темноте.

Применение

Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.

Медицинское применение

Разбавленные растворы (около 0,1 %) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. В качестве рвотного средства для приёма внутрь при отравлениях морфином, аконитином и некоторыми другими алкалоидами используют разбавленный (0,02-0,1%) раствор перманганата калия^[1].

Фармакологическое действие

Антисептическое средство. При соприкосновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения - альбуминаты (за счёт этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах - раздражающее, прижигающее и дубящее действие). Обладает также дезодорирующим эффектом. Эффективен при лечении ожогов и язв. Способность калия перманганата обезвреживать некоторые яды лежит в основе использования его растворов для промывания желудка при отравлениях неизвестным ядом и пищевых токсикоинфекциях. При попадании внутрь всасывается, оказывая действие (приводит к развитию метгемоглобинемии).

Показания

Смазывание язвенных и ожоговых поверхностей - инфицированные раны, язвы и ожоги кожи. Полоскание полости рта и ротоглотки - при инфекционно-воспалительных заболеваниях слизистой оболочки полости рта и ротоглотки (в том числе при ангинах). Для промывания и спринцеваний при гинекологических и урологических заболеваниях - кольпиты и уретриты. Для промываний - желудка при отравлениях, вызванных приёмом внутрь алкалоидов (морфин, аконитин, никотин), синильной кислотой, фосфором, хинином; кожи - при попадании на неё анилина; глаз - при поражении их ядовитыми насекомыми.

Противопоказания

Гиперчувствительность.

Побочные действия

Аллергические реакции, при использовании концентрированных растворов - ожоги и раздражение. Симптомы при передозировке : резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки - отёчная, тёмно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отёк гортани, развитие механической асфиксии, ожогового шока, двигательного возбуждения, судорог, явлений паркинсонизма, геморрагического колита, нефропатии, гепатопатии. При пониженной кислотности желудочного сока возможно развитие метгемоглобинемии с выраженным цианозом и одышкой. Смертельная доза для детей - около 3 г, для взрослых - 0,3-0,5 г/кг. Лечение: метиленовый синий (50 мл 1 % раствора), аскорбиновая кислота (в/в - 30 мл 5 % раствора), цианокобаламин - до 1 мг, пиридоксин (в/м - 3 мл 5 % раствора).

Способ применения и дозы

Наружно, в водных растворах для промывания ран (0,1-0,5 %), для полоскания рта и горла (0,01-0,1 %), для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей (2-5 %), для спринцевания (0,02-0,1 %) в гинекологической и урологической практике, а также промывания желудка при отравлениях.

Предосторожности

Активно взаимодействует при нагреве и даже при комнатной температуре, с большинством восстановителей, например, органическими веществами (сахарозой, танинами, глицерином и многими другими) легкоокисляющимися веществами, поэтому, при смешивании происходит саморазогревание, что иногда вызывает самовоспламенение смеси (с концентрированным раствором глицерина, или безводным - всегда) и может привести к взрыву.

Очень опасно растирание сухого перманганата калия с органическими веществами и порошками активных металлов и неметаллов (кальцием, алюминием, магнием, фосфором, серой и др.) - весьма вероятен взрыв.

Другие сферы применения

Применяется для определения перманганатной окисляемости при оценке качества воды согласно ГОСТ 2761-84 по методу Кубеля .

· Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.

· Растворы (концентрации примерно 3 г/л) широко применяются при тонировании фотографий.

· В пиротехнике применяют в качестве сильного окислителя.

· Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в космических жидкостно-ракетных двигателях.

· Водный раствор перманганата калия используется для травления дерева, в качестве морилки.

· Водный раствор применяется также для выведения татуировок. Результат достигается посредством химического ожога, при котором отмирают ткани, в которых содержится красящее вещество. Данный метод немногим отличается от простого срезания кожи, обычно он менее эффективен и более неприятен, так как ожоги заживают намного дольше. Татуировка не удаляется полностью, на её месте остаются шрамы.

· Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении мета- и парафталевых кислот из мета- и параксилолов, соответственно.

Получение

Химическое или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирование манганата калия. Например:

Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и эндотермична, она является основным промышленным способом получения перманганата калия.

14 июня 2013 года на Украине перманганат калия был признан прекурсором и внесён в список наркотических веществ.

Фторид марганца(IV) - неорганическое соединение, соль металла марганца и плавиковой кислоты с формулой MnF4, голубые кристаллы.

Получение

Быстрое охлаждение паров, образующихся при действии фтора на фторид марганца(III):

Физические свойства

Фторид марганца(IV) образует голубые кристаллы.

Химические свойства

Разлагается при нагревании:

Хлорид марганца(IV) - неорганическое соединение, соль металла марганца и соляной кислоты с формулой MnCl4, красновато-коричневые кристаллы.

Получение

Растворение оксида марганца(IV) в ацетилхлориде:

Обработка суспензии оксида марганца(IV) в эфире газообразным хлористым водородом:

Физические свойства

Хлорид марганца(IV) образует красновато-коричневые кристаллы.

Химические свойства

Разлагается при нагревании:

Размещено на Allbest.ru

...