Il manganese presenta il più alto stato di ossidazione. Stato di ossidazione

Uno dei metalli più importanti per la metallurgia è il manganese. Inoltre, è generalmente un elemento piuttosto insolito a cui sono associati fatti interessanti. Importante per gli organismi viventi, necessario nella produzione di molte leghe, prodotti chimici. Manganese - una foto di cui puoi vedere sotto. Sono le sue proprietà e caratteristiche che considereremo in questo articolo.

Caratteristiche di un elemento chimico

Se parliamo di manganese come elemento, prima di tutto è necessario caratterizzare la sua posizione in esso.

1. Si trova nel quarto grande periodo, il settimo gruppo, un sottogruppo secondario.
2. Il numero di serie è 25. Il manganese è un elemento chimico i cui atomi sono +25. Il numero di elettroni è lo stesso, neutroni - 30.
3. Il valore della massa atomica è 54,938.
4. Il simbolo dell'elemento chimico manganese è Mn.
5. Il nome latino è manganese.

Si trova tra cromo e ferro, il che spiega la sua somiglianza con loro nelle caratteristiche fisiche e chimiche.

Manganese - elemento chimico: metallo di transizione

Se consideriamo la configurazione elettronica di un atomo ridotto, la sua formula sarà simile a: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Diventa ovvio che l'elemento che stiamo considerando è della d-family. Cinque elettroni sul sottolivello 3d indicano la stabilità dell'atomo, che si manifesta nelle sue proprietà chimiche.

In quanto metallo, il manganese è un agente riducente, ma la maggior parte dei suoi composti è in grado di esibire capacità ossidanti abbastanza forti. Ciò è dovuto ai diversi stati di ossidazione e valenze che questo elemento ha. Questa è una caratteristica di tutti i metalli di questa famiglia.

Pertanto, il manganese è un elemento chimico che si trova tra gli altri atomi e ha le sue caratteristiche speciali. Diamo un'occhiata a queste proprietà in modo più dettagliato.

Il manganese è un elemento chimico. Stato di ossidazione

Abbiamo già dato la formula elettronica dell'atomo. Secondo lei, questo elemento è in grado di esibire diversi stati di ossidazione positivi. Questo:

La valenza di un atomo è IV. I più stabili sono quei composti in cui il manganese ha i valori +2, +4, +6. Il più alto grado di ossidazione consente ai composti di agire come i più forti agenti ossidanti. Ad esempio: KMnO 4 , Mn 2 O 7 .

I composti con +2 sono agenti riducenti, l'idrossido di manganese (II) ha proprietà anfotere, con predominanza di quelle basiche. Gli indicatori intermedi degli stati di ossidazione formano composti anfoteri.

Storia della scoperta

Il manganese è un elemento chimico che non è stato scoperto subito, ma gradualmente e da vari scienziati. Tuttavia, i suoi composti sono stati usati dalle persone fin dai tempi antichi. L'ossido di manganese (IV) è stato utilizzato per la fusione del vetro. Un italiano ha affermato che l'aggiunta di questo composto nella produzione chimica degli occhiali fa diventare il loro colore viola. Insieme a questo, la stessa sostanza aiuta ad eliminare la foschia nei bicchieri colorati.

Successivamente in Austria, lo scienziato Kaim riuscì a ottenere un pezzo di manganese metallico esponendo pirolisite (ossido di manganese (IV)), potassa e carbone ad alte temperature. Tuttavia, questo campione aveva molte impurità, che non riuscì ad eliminare, quindi la scoperta non ebbe luogo.

Ancora più tardi, un altro scienziato sintetizzò anche una miscela in cui una proporzione significativa era di metallo puro. Era Bergman, che aveva precedentemente scoperto l'elemento nichel. Tuttavia, non era destinato a finire il lavoro.

Il manganese è un elemento chimico, ottenuto e isolato per la prima volta sotto forma di sostanza semplice da Karl Scheele nel 1774. Tuttavia, lo ha fatto insieme a I. Gan, che ha completato il processo di fusione di un pezzo di metallo. Ma anche loro non sono riusciti a liberarlo completamente dalle impurità e ottenere una resa del prodotto del 100%.

Tuttavia, fu proprio questa volta che questo atomo fu scoperto. Gli stessi scienziati hanno tentato di dare un nome agli scopritori. Hanno scelto il termine manganesio. Tuttavia, dopo la scoperta del magnesio, iniziò la confusione e il nome di manganese fu cambiato in quello moderno (H. David, 1908).

Poiché il manganese è un elemento chimico le cui proprietà sono molto preziose per molti processi metallurgici, nel tempo si è reso necessario trovare un modo per ottenerlo nella forma più pura. Questo problema è stato risolto dagli scienziati di tutto il mondo, ma è stato possibile risolverlo solo nel 1919 grazie al lavoro di R. Agladze, un chimico sovietico. Fu lui a trovare un metodo con il quale è possibile ottenere metallo puro con un contenuto di sostanza del 99,98% da solfati e cloruri di manganese mediante elettrolisi. Ora questo metodo è applicato in tutto il mondo.

Essere nella natura

Il manganese è un elemento chimico, una foto di una sostanza semplice di cui si può vedere sotto. In natura, ci sono molti isotopi di questo atomo, il cui numero di neutroni varia notevolmente. Pertanto, i numeri di massa vanno da 44 a 69. Tuttavia, l'unico isotopo stabile è un elemento con un valore di 55 Mn, tutto il resto ha un'emivita trascurabilmente breve o esiste in quantità troppo piccole.

Poiché il manganese è un elemento chimico il cui stato di ossidazione è molto diverso, forma anche molti composti in natura. Nella sua forma pura, questo elemento non si verifica affatto. Nei minerali e nei minerali, il suo vicino costante è il ferro. In totale, si possono identificare molte delle rocce più importanti, tra cui il manganese.

1. pirolusite. Formula composta: MnO 2 * nH 2 O.
2. Psilomelano, molecola MnO2*mMnO*nH2O.
3. Manganite, formula MnO*OH.
4. La brownite è meno comune delle altre. Formula Mn2O3.
5. Gausmanite, formula Mn*Mn 2 O 4.
6. Rodonite Mn 2 (SiO 3) 2.
7. Minerali di carbonato di manganese.
8. Lampone longarone o rodocrosite - MnCO 3.
9. Purpurite - Mn 3 PO 4.

Inoltre, è possibile identificare molti altri minerali, che includono anche l'elemento in questione. Questo:

• calcite;
• siderite;
• minerali argillosi;
• calcedonio;
• opale;
• composti sabbiosi-limosi.

Oltre a rocce e rocce sedimentarie, minerali, il manganese è un elemento chimico che fa parte dei seguenti oggetti:

1. organismi vegetali. I maggiori accumulatori di questo elemento sono: castagna d'acqua, lenticchia d'acqua, diatomee.
2. Funghi ruggine.
3. Alcuni tipi di batteri.
4. I seguenti animali: formiche rosse, crostacei, molluschi.
5. Persone: il fabbisogno giornaliero è di circa 3-5 mg.
6. Le acque degli oceani contengono lo 0,3% di questo elemento.
7. Il contenuto totale nella crosta terrestre è dello 0,1% in massa.

In generale, è il quattordicesimo elemento più comune di tutti sul nostro pianeta. Tra i metalli pesanti è il secondo dopo il ferro.

Proprietà fisiche

Dal punto di vista delle proprietà del manganese, in quanto sostanza semplice, si possono distinguere diverse caratteristiche fisiche di base.

1. Sotto forma di sostanza semplice, è un metallo abbastanza solido (sulla scala Mohs, l'indicatore è 4). Colore: bianco-argenteo, ricoperto da un film protettivo di ossido nell'aria, brilla nel taglio.
2. Il punto di fusione è 1246 0 C.
3. Ebollizione - 2061 0 C.
4. Le proprietà conduttive sono buone, è paramagnetico.
5. La densità del metallo è di 7,44 g/cm 3 .
6. Esiste sotto forma di quattro modificazioni polimorfiche (α, β, γ, σ), che differiscono nella struttura e nella forma del reticolo cristallino e nella densità di impaccamento degli atomi. Anche i loro punti di fusione differiscono.

In metallurgia vengono utilizzate tre forme principali di manganese: β, γ, σ. Alpha è più raro, poiché è troppo fragile nelle sue proprietà.

Proprietà chimiche

In termini di chimica, il manganese è un elemento chimico la cui carica ionica varia notevolmente da +2 a +7. Questo lascia il segno nella sua attività. In forma libera in aria, il manganese reagisce molto debolmente con l'acqua e si dissolve in acidi diluiti. Tuttavia, è sufficiente aumentare la temperatura, poiché l'attività del metallo aumenta notevolmente.

È quindi in grado di interagire con:

• azoto;
• carbonio;
• alogeni;
• silicio;
• fosforo;
• zolfo e altri non metalli.

Se riscaldato senza accesso all'aria, il metallo passa facilmente allo stato di vapore. A seconda dello stato di ossidazione che presenta il manganese, i suoi composti possono essere sia agenti riducenti che agenti ossidanti. Alcuni presentano proprietà anfotere. Quindi, i principali sono caratteristici dei composti in cui è +2. Anfotero - +4 e acido e fortemente ossidante nel valore più alto +7.

Nonostante il fatto che il manganese sia un metallo di transizione, ci sono pochi composti complessi per esso. Ciò è dovuto alla configurazione elettronica stabile dell'atomo, perché il suo sottolivello 3d contiene 5 elettroni.

Come ottenere

Ci sono tre modi principali in cui il manganese (un elemento chimico) viene ottenuto nell'industria. Poiché il nome viene letto in latino, abbiamo già designato - manganum. Se lo traduci in russo, allora sarà "sì, chiarisco davvero, scolorisco". Il manganese deve il suo nome alle proprietà manifestate conosciute fin dall'antichità.

Tuttavia, nonostante la sua fama, fu solo nel 1919 che fu possibile ottenerlo nella sua forma pura per l'uso. Questo viene fatto con i seguenti metodi.

1. Elettrolitico, la resa del prodotto è del 99,98%. In questo modo si ottiene il manganese nell'industria chimica.
2. Silicotermico, o riduzione con silicio. Con questo metodo, l'ossido di silicio e manganese (IV) viene fuso, dando luogo alla formazione di un metallo puro. La resa è di circa il 68%, poiché un effetto collaterale è la combinazione di manganese con silicio per formare siliciuro. Questo metodo è utilizzato nell'industria metallurgica.
3. Metodo alluminotermico - restauro con alluminio. Inoltre non dà una resa del prodotto troppo elevata, si forma manganese contaminato da impurità.

La produzione di questo metallo è importante per molti processi svolti in metallurgia. Anche una piccola aggiunta di manganese può influenzare notevolmente le proprietà delle leghe. È stato dimostrato che molti metalli si dissolvono in esso, riempiendo il suo reticolo cristallino.

In termini di estrazione e produzione di questo elemento, la Russia è al primo posto nel mondo. Questo processo viene effettuato anche in paesi come:

• Cina.
• Kazakistan.
• Georgia.
• Ucraina.

Uso industriale

Il manganese è un elemento chimico, il cui uso è importante non solo nella metallurgia. ma anche in altri ambiti. Oltre al metallo nella sua forma pura, anche vari composti di questo atomo sono di grande importanza. Descriviamo i principali.

1. Esistono diversi tipi di leghe che, grazie al manganese, hanno proprietà uniche. Quindi, ad esempio, è così forte e resistente all'usura che viene utilizzato per fondere parti di escavatori, macchine per la lavorazione della pietra, frantoi, mulini a sfere, parti di armature.
2. Il biossido di manganese è un elemento ossidante obbligatorio della galvanica, viene utilizzato nella creazione di depolarizzatori.
3. Molti composti di manganese sono necessari per la sintesi organica di varie sostanze.
4. Il permanganato di potassio (o permanganato di potassio) è usato in medicina come forte disinfettante.
5. Questo elemento fa parte del bronzo, dell'ottone, forma la propria lega con il rame, che viene utilizzato per la fabbricazione di turbine, pale e altre parti di aeromobili.

Ruolo biologico

Il fabbisogno giornaliero di manganese per una persona è di 3-5 mg. La carenza di questo elemento porta alla depressione del sistema nervoso, disturbi del sonno e ansia, vertigini. Il suo ruolo non è stato ancora completamente studiato, ma è chiaro che, prima di tutto, colpisce:

• altezza;
• attività delle ghiandole sessuali;
• il lavoro degli ormoni;
• formazione del sangue.

Questo elemento è presente in tutte le piante, animali, esseri umani, il che dimostra il suo importante ruolo biologico.

Il manganese è un elemento chimico, fatti interessanti su cui può impressionare qualsiasi persona, oltre a farti capire quanto sia importante. Ecco i più basilari, che hanno trovato il segno nella storia di questo metallo.

1. Durante i tempi difficili della guerra civile in URSS, uno dei primi prodotti di esportazione fu il minerale contenente una grande quantità di manganese.
2. Se il biossido di manganese viene legato con e salnitro, e quindi il prodotto viene sciolto in acqua, inizieranno trasformazioni sorprendenti. Innanzitutto, la soluzione diventerà verde, quindi il colore diventerà blu, quindi viola. Alla fine diventerà cremisi e gradualmente cadrà un precipitato marrone. Se la miscela viene agitata, il colore verde verrà ripristinato di nuovo e tutto accadrà di nuovo. È per questo che il permanganato di potassio ha preso il nome, che si traduce come "camaleonte minerale".
3. Se vengono applicati al terreno fertilizzanti contenenti manganese, la produttività delle piante aumenterà e il tasso di fotosintesi aumenterà. Il grano invernale formerà meglio i chicchi.
4. Il blocco più grande del minerale di manganese rodonite pesava 47 tonnellate ed è stato trovato negli Urali.
5. C'è una lega ternaria chiamata manganina. È costituito da elementi come rame, manganese e nichel. La sua unicità sta nel fatto che ha un'elevata resistenza elettrica, che non dipende dalla temperatura, ma è influenzata dalla pressione.

Naturalmente, questo non è tutto ciò che si può dire di questo metallo. Il manganese è un elemento chimico, i cui fatti interessanti sono piuttosto diversi. Soprattutto se parliamo delle proprietà che conferisce a varie leghe.

Il più alto stato di ossidazione del manganese +7 corrisponde all'ossido acido Mn2O7, all'acido di manganese HMnO4 e ai suoi sali - permanganati.

I composti del manganese (VII) sono forti ossidanti. Mn2O7 è un liquido oleoso bruno-verdastro, a contatto con il quale si accendono alcoli ed eteri. L'ossido di Mn(VII) corrisponde all'acido permanganico HMnO4. Esiste solo nelle soluzioni, ma è considerato uno dei più forti (α - 100%). La concentrazione massima possibile di HMnO4 in soluzione è del 20%. Sali di HMnO4 - permanganati - i più forti agenti ossidanti; in soluzioni acquose, come l'acido stesso, hanno un colore cremisi.

Nelle reazioni redox i permanganati sono forti agenti ossidanti. A seconda della reazione dell'ambiente, vengono ridotti a sali di manganese bivalente (in ambiente acido), ossido di manganese (IV) (in ambiente neutro) o composti di manganese (VI) - manganati - (in ambiente alcalino) . È ovvio che in un ambiente acido le capacità ossidanti di Mn+7 sono più pronunciate.

2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O

2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

I permanganati, sia in ambiente acido che alcalino, ossidano le sostanze organiche:

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5C2H5OH → 2MnSO4 + K2SO4 + 5CH3COH + 8H2O

aldeide alcolica

4KMnO4 + 2NaOH + C2H5OH → MnO2↓ + 3CH3COH + 2K2MnO4 +

Quando riscaldato, il permanganato di potassio si decompone (questa reazione viene utilizzata per produrre ossigeno in laboratorio):

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

Così, per il manganese si osservano le stesse dipendenze: quando si passa da uno stato di ossidazione inferiore a uno superiore, le proprietà acide dei composti dell'ossigeno aumentano e nelle reazioni OB le proprietà riducenti vengono sostituite da quelle ossidanti.

Per il corpo, i permanganati sono velenosi a causa delle loro forti proprietà ossidanti.

In caso di avvelenamento da permanganato, il perossido di idrogeno in un mezzo di acido acetico viene utilizzato come antidoto:

2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH → 2(CH3COO)2Mn + 2CH3COOK + 5O2 + 8H2O

La soluzione di KMnO4 è un agente cauterizzante e battericida per il trattamento della superficie della pelle e delle mucose. Le forti proprietà ossidanti del KMnO4 in un ambiente acido sono alla base del metodo analitico della permanganatometria utilizzato nell'analisi clinica per determinare l'ossidabilità dell'acqua, acido urico nelle urine.

Il corpo umano contiene circa 12 mg di Mn in vari composti, con il 43% concentrato nel tessuto osseo. Colpisce l'ematopoiesi, la formazione del tessuto osseo, la crescita, la riproduzione e alcune altre funzioni del corpo.

idrossido di manganese(II). ha proprietà debolmente basiche, viene ossidato dall'ossigeno atmosferico e da altri agenti ossidanti ad acido permanganoso o suoi sali manganiti:

Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + H2O acido permanganoso

(precipitato marrone) In un ambiente alcalino, Mn2+ è ossidato a MnO42-, e in un ambiente acido a MnO4-:

MnSO4 + 2KNO3 + 4KOH → K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 + 2H2O

Si formano sali di manganese H2MnO4 e acidi di manganese HMnO4.

Se nell'esperimento Mn2+ mostra proprietà riducenti, allora le proprietà riducenti di Mn2+ sono espresse debolmente. Nei processi biologici non modifica il grado di ossidazione. I biocomplessi stabili di Mn2+ stabilizzano questo stato di ossidazione. L'effetto stabilizzante appare nel lungo tempo di ritenzione del guscio di idratazione. Ossido di manganese (IV). MnO2 è un composto di manganese naturale stabile che si verifica in quattro modifiche. Tutte le modifiche sono di natura anfotera e hanno dualità redox. Esempi di dualità redox MnO2: МnО2 + 2КI + 3СО2 + Н2О → I2 + МnСО3 + 2КНСО3

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

Composti di Mn(VI).- instabile. In soluzione, possono trasformarsi in composti Mn (II), Mn (IV) e Mn (VII): l'ossido di manganese (VI) MnO3 è una massa rosso scuro che provoca la tosse. La forma idrata di MnO3 è un acido permanganoso debole H2MnO4, che esiste solo in soluzione acquosa. I suoi sali (manganati) vengono facilmente distrutti dall'idrolisi e dal riscaldamento. A 50°C MnO3 si decompone:

2MnO3 → 2MnO2 + O2 e idrolizza quando disciolto in acqua: 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4

I derivati ​​del Mn(VII) sono l'ossido di manganese(VII) Mn2O7 e la sua forma idrata, l'acido HMnO4, noto solo in soluzione. Mn2O7 è stabile fino a 10°C, si decompone con un'esplosione: Mn2O7 → 2MnO2 + O3

Quando viene sciolto in acqua fredda, si forma l'acido Mn2O7 + H2O → 2HMnO4

Sali dell'acido permanganico HMnO4- permanganati. Gli ioni causano il colore viola delle soluzioni. Formano idrati cristallini del tipo EMnO4 nH2O, dove n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr.

Permanganato KMnO4 è altamente solubile in acqua . Permanganati - forti agenti ossidanti. Questa proprietà è utilizzata nella pratica medica per la disinfezione, nell'analisi farmacopea per l'identificazione di H2O2 per interazione con KMnO4 in ambiente acido.

Per il corpo, i permanganati sono veleni., la loro neutralizzazione può avvenire come segue:

Per il trattamento dell'avvelenamento acuto da permanganato si utilizza una soluzione acquosa al 3% di H2O2 acidificata con acido acetico. Il permanganato di potassio ossida la materia organica delle cellule dei tessuti e dei microbi. In questo caso, KMnO4 viene ridotto a MnO2. L'ossido di manganese (IV) può anche interagire con le proteine, formando un complesso marrone.

Sotto l'azione del permanganato di potassio KMnO4, le proteine ​​vengono ossidate e coagulate. Basato su questo la sua applicazione come farmaco esterno con proprietà antimicrobiche e cauterizzanti. Inoltre, la sua azione si manifesta solo sulla superficie della pelle e delle mucose. Proprietà ossidanti di una soluzione acquosa di KMnO4 utilizzo per neutralizzare le sostanze organiche tossiche. Come risultato dell'ossidazione, si formano prodotti meno tossici. Ad esempio, la morfina del farmaco viene convertita in un'ossimorfina biologicamente inattiva. Permanganato di Potassio fare domanda a in analisi titrimetriche per determinare il contenuto di vari agenti riducenti (permanganatometria).

Elevata capacità ossidante del permanganato utilizzo in ecologia per valutare l'inquinamento delle acque reflue (metodo del permanganato). Il contenuto di impurità organiche nell'acqua è determinato dalla quantità di permanganato ossidato (scolorito).

Viene utilizzato il metodo del permanganato (permanganatometria). anche nei laboratori clinici determinare il contenuto di acido urico nel sangue.

I sali dell'acido di manganese sono chiamati permanganati. Il più famoso è il sale di permanganato di potassio KMnO4 - una sostanza cristallina viola scuro, scarsamente solubile in acqua. Le soluzioni di KMnO4 hanno un colore cremisi scuro e ad alte concentrazioni - viola, caratteristico degli anioni MnO4-.

Permanganato il potassio si decompone se riscaldato

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

Il permanganato di potassio è un agente ossidante molto forte, ossida facilmente molte sostanze inorganiche e organiche. Il grado di riduzione del manganese dipende molto dal pH del mezzo.

Ristabilire e permanganato di potassio in mezzi di diversa acidità procede secondo lo schema:

pH acido<7

manganese (II) (Mn2+)

KMnO4 + agente riducente Ambiente neutro pH = 7

manganese(IV) (MnO2)

pH alcalino>7

manganese(VI) (MnO42-)

Decolorazione Mn2+ della soluzione di KMnO4

Precipitato marrone MnO2

MnO42 - la soluzione diventa verde

Esempi di reazione con la partecipazione di permanganato di potassio in vari mezzi (acido, neutro e alcalino).

pH<7 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4= 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

MnO4 - +8H++5℮→ Mn2++ 4H2O 5 2

SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+ 2 5

2MnO4 - +16H++ 5SO32- + 5H2O → 2Mn2++ 8H2O + 5SO42- +10H+

2MnO4 - +6H++ 5SO32- → 2Mn2++ 3H2O + 5SO42-

pH = 7 3K2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

MnO4- + 2H2O + 3ē \u003d MnO2 + 4OH- 3 2

SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+- 2 3

2MnO4 - + 4H2O + 3SO32- + 3H2O → 2MnO2 + 8OH- + 3SO42- + 6H + 6H2O + 2OH-

2MnO4 - + 3SO32- + H2O → 2MnO2 + 2OH- + 3SO42

pH>7 K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O

MnO4- +1 ē → MnO42- 1 2

SO32- + 2OH- - 2ē → SO42-+ H2O 2 1

2MnO4- + SO32- + 2OH- →2MnO42- + SO42- + H2O

Viene utilizzato il permanganato di potassio KMnO4 nella pratica medica come disinfettante e antisettico per il lavaggio delle ferite, il risciacquo, l'irrigazione, ecc. Una soluzione rosa chiaro di KMnO4 viene utilizzata internamente per l'avvelenamento per la lavanda gastrica.

Il permanganato di potassio è molto usato come agente ossidante.

Molti farmaci vengono analizzati utilizzando KMnO4 (ad esempio, la concentrazione percentuale (%) di una soluzione di H2O2).

Caratteristiche generali degli elementi d del sottogruppo VIIIB. La struttura degli atomi. Elementi della famiglia del ferro. Stati di ossidazione nei composti. Proprietà fisiche e chimiche del ferro. Applicazione. La prevalenza e le forme di ricerca di elementi d della famiglia del ferro in natura. Sali di ferro (II, III). Composti complessi di ferro (II) e ferro (III).

Proprietà generali degli elementi del sottogruppo VIIIB:

1) La formula elettronica generale degli ultimi livelli è (n - 1)d(6-8)ns2.

2) In ogni periodo di questo gruppo ci sono 3 elementi che formano triadi (famiglie):

a) La famiglia del ferro: ferro, cobalto, nichel.

b) La famiglia dei metalli leggeri del platino (famiglia del palladio): rutenio, rodio, palladio.

c) La famiglia dei metalli pesanti del platino (famiglia del platino): osmio, iridio, platino.

3) La somiglianza degli elementi in ciascuna famiglia è spiegata dalla vicinanza dei raggi atomici, quindi la densità all'interno della famiglia è vicina.

4) La densità aumenta con l'aumentare del numero di periodi (i volumi atomici sono piccoli).

5) Sono metalli con alti punti di fusione e di ebollizione.

6) Lo stato di ossidazione massimo per i singoli elementi aumenta con il numero del periodo (per l'osmio e il rutenio raggiunge 8+).

7) Questi metalli sono in grado di includere atomi di idrogeno nel reticolo cristallino, in loro presenza appare l'idrogeno atomico, un agente riducente attivo. Pertanto, questi metalli sono catalizzatori per reazioni di addizione di atomi di idrogeno.

8) I composti di questi metalli sono colorati.

9) Caratteristico stati di ossidazione del ferro +2, +3, nei composti instabili +6. Il nichel ha +2, instabile +3. Platino ha +2, instabile +4.

Ferro. Ottenere ferro(tutte queste reazioni avvengono quando riscaldate)

*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. Condizione: cottura di piriti di ferro.

*Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O. *Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2.

*FeO + C = Fe + CO.

*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (metodo termite). Stato: riscaldamento.

* = Fe + 5CO (la decomposizione del pentacarbonile di ferro viene utilizzata per produrre ferro molto puro).

Proprietà chimiche del ferro Reazioni con sostanze semplici

*Fe + S = FeS. Stato: riscaldamento. *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

*Fe + I2 = FeI2 (lo iodio è un agente ossidante meno potente del cloro; FeI3 non esiste).

*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO Fe2O3 è l'ossido di ferro più stabile). Nell'aria umida si forma Fe2O3 nH2O.

Chimica dei metalli

Lezione 2

Metalli del sottogruppo VIIB

Caratteristiche generali dei metalli del sottogruppo VIIB.

Chimica del manganese

Composti naturali di Mn

Proprietà fisiche e chimiche del metallo.

Composti di Mn. Le proprietà redox del composto

Breve descrizione di Tc e Re.

Metalli del sottogruppo VIIB

caratteristiche generali

appaiono nei composti naturali. Più

strani minerali Mn: pirolusite MnO2 e rodocrosite MnCO3.

I composti Mn(+7) e (+6) sono forti ossidanti.

La più grande somiglianza di Mn, Tc, Re è altamente ossidata

zione, si esprime nella natura acida di ossidi e idrossidi superiori.

Gli idrossidi superiori di tutti gli elementi del sottogruppo VIIB sono forti

acidi con formula generale HEO4.

Nel più alto grado di ossidazione, gli elementi Mn, Tc, Re mostrano somiglianze con l'elemento del sottogruppo principale cloro. Acidi: HMnO4 , HTcO4, HReO4 e

HClO4 sono forti. Gli elementi del sottogruppo VIIB sono caratterizzati da un notevole

somiglianza con i suoi vicini nella serie, in particolare, Mn mostra somiglianza con Fe. In natura i composti di Mn coesistono sempre con i composti di Fe.

Marganese

Stati di ossidazione caratteristici

ambiente neutro, leggermente alcalino e leggermente acido.

I composti Mn (+7) e (+6) presentano forti proprietà ossidanti.

Il carattere acido-base degli ossidi e degli idrossidi di Mn è naturale

varia a seconda dello stato di ossidazione: nello stato di ossidazione +2, l'ossido e l'idrossido sono basici e nello stato di ossidazione più elevato sono acidi,

inoltre, HMnO4 è un acido forte.

Nelle soluzioni acquose, Mn(+2) esiste sotto forma di aquacations

2+ , che per semplicità denotano Mn2+ . Il manganese in stati di alta ossidazione è in soluzione sotto forma di tetraossoanioni: MnO4 2– e

MnO4 - .

Composti naturali e produzione di metalli

L'elemento Mn è più abbondante nella crosta terrestre tra i metalli pesanti.

Il fermo segue il ferro, ma è notevolmente inferiore ad esso: il contenuto di Fe è di circa il 5% e Mn è solo di circa lo 0,1%. In manganese, ossido-

nye e carbonato e minerali. I minerali sono della massima importanza: pirolu-

zit MnO2 e rodocrosite MnCO3 .

per ottenere Mn

Oltre a questi minerali, l'hausmannite Mn3 O4 viene utilizzata per ottenere Mn

e ossido di psilomelano idrato MnO2. xH2 O. Nei minerali di manganese, tutto

Il manganese è utilizzato principalmente nella produzione di gradi speciali di acciai ad alta resistenza e resistenza all'urto. Pertanto, os-

si ottiene una nuova quantità di Mn non in forma pura, ma sotto forma di ferromanganese

tsa - una lega di manganese e ferro contenente dal 70 all'88% di Mn.

Il volume totale della produzione mondiale annuale di manganese, anche sotto forma di ferromanganese, ~ (10 12) milioni di tonnellate/anno.

Per ottenere ferromanganese, il minerale di ossido di manganese viene ridotto

carbone.

MnO2 + 2C = Mn + 2CO

Insieme agli ossidi di Mn, gli ossidi di Fe contenuti nel ru-

de. Per ottenere manganese con un contenuto minimo di composti Fe e C

Si separa preliminarmente il Fe e si ottiene l'ossido misto Mn3O4

(MnO. Mn2O3). Viene quindi ridotto con alluminio (la pirolusite reagisce con

Al è troppo violento).

3Mn3 O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2 O3

Il manganese puro è ottenuto con metodo idrometallurgico. Dopo preparazione preliminare del sale di MnSO4, attraverso una soluzione di solfato di Mn,

avviare una corrente elettrica, il manganese si riduce al catodo:

Mn2+ + 2e– = Mn0 .

sostanza semplice

Il manganese è un metallo grigio chiaro. Densità - 7,4 g / cm3. Punto di fusione - 1245O C.

Mn2+ . Quando riscaldato, il manganese in polvere interagisce con l'acqua con

rilascio di H2.

A causa dell'ossidazione in aria, il manganese si ricopre di macchie marroni,

Quando riscaldato, il manganese reagisce con alogeni e zolfo. Affinità Mn

allo zolfo più del ferro, quindi quando si aggiunge ferromanganese all'acciaio,

lo zolfo disciolto in esso si lega a MnS. Il solfuro MnS non si dissolve nel metallo e va nelle scorie. La resistenza dell'acciaio dopo la rimozione dello zolfo, che causa fragilità, aumenta.

A temperature molto elevate (>1200 0 C), il manganese, interagendo con azoto e carbonio, forma nitruri e carburi non stechiometrici.

Composti di manganese

Composti di manganese (+7)

Tutti i composti Mn (+7) presentano forti proprietà ossidanti.

Permanganato di potassio KMnO 4 - il composto più comune

Mn(+7). Nella sua forma pura, questa sostanza cristallina è oscura

viola. Quando il permanganato cristallino viene riscaldato, si decompone

Per rallentare questa reazione, che viene accelerata dalla luce, vengono immagazzinate soluzioni di KMnO4

yat in bottiglie scure.

Quando si aggiungono alcune gocce di concentrato

acido solforico, si forma anidride permanganica.

2KMnO4 + H2SO4 2Mn2O7 + K2SO4 + H2O

L'ossido Mn 2 O 7 è un liquido oleoso pesante di colore verde scuro. Questo è l'unico ossido di metallo che, in condizioni normali, lo è

ditsya allo stato liquido (punto di fusione 5,9 0 C). L'ossido ha una mole-

struttura colare, molto instabile, a 55 0 C si decompone con un'esplosione. 2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2

L'ossido Mn2 O7 è un agente ossidante molto forte ed energetico. Molti o-

le sostanze organiche sono ossidate sotto la sua influenza a CO2 e H2 O. Ossido

Mn2 O7 è talvolta chiamato fiammiferi chimici. Se una bacchetta di vetro viene imbevuta di Mn2 O7 e portata in una lampada a spirito, si accenderà.

Quando Mn2 O7 viene disciolto in acqua, si forma acido permanganico.

L'acido HMnO 4 è un acido forte, esiste solo nell'acqua

soluzione nom, non è stato isolato nello stato libero. L'acido HMnO4 si decompone -

Xia con il rilascio di O2 e MnO2.

Quando un alcali solido viene aggiunto a una soluzione di KMnO4, la formazione di

manganato verde.

4KMnO4 + 4KOH (c) = 4K2MnO4 + O2 + 2H2O.

Quando KMnO4 viene riscaldato con acido cloridrico concentrato, si forma

È presente gas Cl2.

2KMnO4 (c) + 16HCl (conc.) = 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2 O + 2KCl

In queste reazioni si manifestano le forti proprietà ossidanti del permanganato.

I prodotti dell'interazione di KMnO4 con agenti riducenti dipendono dall'acidità della soluzione in cui avviene la reazione.

Nelle soluzioni acide si forma un catione Mn2+ incolore.

MnO4 – + 8H+ +5e–  Mn2+ + 4H2 O; (E0 = +1,53V).

Un precipitato marrone di MnO2 precipita da soluzioni neutre.

MnO4 – +2H2O +3e–  MnO2 + 4OH– .

Nelle soluzioni alcaline si forma l'anione verde MnO4 2–.

Il permanganato di potassio è commercialmente ottenuto dal manganese

(ossidandolo all'anodo in una soluzione alcalina), o da pirolusite (MnO2 pre-

ossidato a K2 MnO4, che viene poi ossidato a KMnO4 all'anodo).

Composti di manganese (+6)

I manganati sono sali con l'anione MnO4 2– , hanno un colore verde brillante.

L'anione MnO4 2─ è stabile solo in mezzi fortemente alcalini. Sotto l'azione dell'acqua e, soprattutto, dell'acido, i manganati si sproporzionano per formare composti

di Mn negli stati di ossidazione 4 e 7.

3MnO4 2– + 2H2 O= MnO2 + 2MnO4 – + 4OH–

Per questo motivo l'acido H2 MnO4 non esiste.

I manganati possono essere ottenuti fondendo MnO2 con alcali o carbonato-

mi in presenza di un agente ossidante.

2MnO2 (c) + 4KOH (l) + O2 = 2K2 MnO4 + 2H2 O

I manganati sono forti agenti ossidanti , ma se sono interessati

con un agente ossidante ancora più forte, si trasformano in permanganati.

Sproporzione

Composti di manganese (+4)

è il composto di Mn più stabile. Questo ossido si trova in natura (il minerale pirolusite).

L'ossido di MnO2 è una sostanza bruno-nera con un cristallino molto forte

reticolo cal (uguale a quello del rutilo TiO2). Per questo motivo, nonostante il fatto che MnO 2 è anfotero, non reagisce con soluzioni alcaline e acidi diluiti (proprio come TiO2). Si dissolve in acidi concentrati.

MnO2 + 4HCl (conc.) = MnCl2 + Cl2 + 2H2 O

La reazione viene utilizzata in laboratorio per produrre Cl2.

Quando MnO2 viene disciolto in acido solforico e nitrico concentrato, si formano Mn2+ e O2.

Pertanto, in un ambiente molto acido, l'MnO2 tende ad entrare

catione Mn2+.

MnO2 reagisce con gli alcali solo nelle fusioni con formazione di miscele

ny ossidi. In presenza di un agente ossidante, si formano manganati in fusioni alcaline.

L'ossido di MnO2 è utilizzato nell'industria come agente ossidante economico. In particolare, redox interazione

ossidazione degli ossidi di Mn2 O3 e Mn3 O4 (MnO. Mn2 O3 ).

L'idrossido Mn (+4) non è isolato, durante la riduzione di permanganato e man-

ganato in mezzi neutri o leggermente alcalini, così come durante l'ossidazione

Mn (OH) 2 e MnOOH dalle soluzioni un precipitato marrone scuro di idrato

di MnO2.

Mn(+3) ossido e idrossido avere un carattere fondamentale. Questi sono solidi

marrone, insolubile in acqua e sostanze instabili.

Quando interagiscono con acidi diluiti, sono sproporzionati

formano composti di Mn negli stati di ossidazione 4 e 2. 2MnOOH + H2SO4 = MnSO4 + MnO2 + 2H2O

Reagiscono con gli acidi concentrati allo stesso modo di

MnO2 , cioè in ambiente acido si trasformano nel catione Mn2+. In un ambiente alcalino, sono facilmente ossidati in aria a MnO2.

Composti di manganese (+2)

In soluzioni acquose, i composti Mn(+2) sono stabili in un ambiente acido.

L'ossido e l'idrossido Mn (+2) sono basici, facilmente solubili

ionizzarsi in acidi per formare un catione Mn2+ idrato.

Ossido di MnO - composto cristallino refrattario grigio-verde

(punto di fusione - 18420 C). Può essere ottenuto decomponendo il kar-

bonato in assenza di ossigeno.

MnCO3 = MnO + CO2.

MnO non si dissolve in acqua.

Per molto tempo, uno dei composti di questo elemento, vale a dire il suo biossido (noto come pirolusite) è stato considerato una varietà del minerale di ferro magnetico. Solo nel 1774 uno dei chimici svedesi scoprì che esiste un metallo inesplorato nella pirolusite. Come risultato del riscaldamento di questo minerale con il carbone, è stato possibile ottenere lo stesso metallo sconosciuto. All'inizio si chiamava manganum, in seguito apparve il nome moderno: manganese. Un elemento chimico ha molte proprietà interessanti, che verranno discusse in seguito.

Si trova in un sottogruppo secondario del settimo gruppo della tavola periodica (importante: tutti gli elementi dei sottogruppi secondari sono metalli). Formula elettronica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (formula tipica dell'elemento d). Il manganese come sostanza libera ha un colore bianco-argenteo. A causa della sua attività chimica, si presenta in natura solo sotto forma di composti quali ossidi, fosfati e carbonati. La sostanza è refrattaria, il punto di fusione è di 1244 gradi Celsius.

Interessante! In natura si trova solo un isotopo di un elemento chimico, con una massa atomica di 55. Gli isotopi rimanenti sono ottenuti artificialmente e l'isotopo radioattivo più stabile con una massa atomica di 53 (l'emivita è approssimativamente uguale a quella dell'uranio ).

Stato di ossidazione del manganese

Ha sei diversi stati di ossidazione. Nello stato di ossidazione zero, l'elemento è in grado di formare composti complessi con ligandi organici (ad esempio, P(C5H5)3), nonché ligandi inorganici:

• monossido di carbonio (dimanganese decacarbonile),
• azoto,
• trifluoruro di fosforo,
• monossido di azoto.

Lo stato di ossidazione +2 è tipico dei sali di manganese. Importante: questi composti hanno proprietà puramente riducenti. I composti più stabili con uno stato di ossidazione di +3 sono l'ossido Mn2O3, così come l'idrato di questo ossido Mn(OH)3. A +4, MnO2 e l'ossido-idrossido anfotero MnO(OH)2 sono i più stabili.

Lo stato di ossidazione del manganese +6 è tipico dell'acido permanganico e dei suoi sali che esistono solo in soluzione acquosa. Lo stato di ossidazione +7 è tipico dell'acido permanganico, la sua anidride, che esiste solo in una soluzione acquosa, così come i sali - permanganati (un'analogia con i perclorati) - forti agenti ossidanti. È interessante notare che quando si riduce il permanganato di potassio (nella vita di tutti i giorni si chiama permanganato di potassio), sono possibili tre diverse reazioni:

• In presenza di acido solforico, l'anione MnO4- viene ridotto a Mn2+.
• Se il mezzo è neutro, lo ione MnO4- viene ridotto a MnO(OH)2 o MnO2.
• In presenza di alcali, l'anione MnO4- si riduce allo ione manganato MnO42-.

Manganese come elemento chimico

Proprietà chimiche

In condizioni normali, è inattivo. Il motivo è il film di ossido che appare quando esposto all'ossigeno atmosferico. Se la polvere metallica viene leggermente riscaldata, si brucia trasformandosi in MnO2.

Quando riscaldato, interagisce con l'acqua, spostando l'idrogeno. Come risultato della reazione si ottiene il protossido di azoto idrato Mn(OH)2 praticamente insolubile. Questa sostanza impedisce un'ulteriore interazione con l'acqua.

Interessante! L'idrogeno è solubile nel manganese e all'aumentare della temperatura aumenta la solubilità (si ottiene una soluzione gassosa nel metallo).

Con un riscaldamento molto forte (temperatura superiore a 1200 gradi Celsius) interagisce con l'azoto e si ottengono nitruri. Questi composti possono avere una diversa composizione, tipica dei cosiddetti berthollidi. Interagisce con boro, fosforo, silicio e, in forma fusa, con il carbonio. L'ultima reazione procede durante la riduzione del manganese con coke.

Quando si interagisce con acido solforico e cloridrico diluito, si ottiene un sale e si rilascia idrogeno. Ma l'interazione con l'acido solforico forte è diversa: i prodotti di reazione sono sale, acqua e anidride solforosa (in un primo momento, l'acido solforico viene ridotto ad acido solforoso; ma a causa dell'instabilità, l'acido solforoso si decompone in anidride solforosa e acqua).

Quando reagito con acido nitrico diluito, si ottengono nitrato, acqua e ossido nitrico.

Forma sei ossidi:

• nitroso, o MnO,
• ossido, o Mn2O3,
• protossido di azoto Mn3O4,
• biossido, o MnO2,
• anidride di manganese MnO3,
• anidride di manganese Mn2O7.

Interessante! Il protossido di azoto sotto l'influenza dell'ossigeno atmosferico si trasforma gradualmente in un ossido. L'anidride permanganata non è stata isolata in forma libera.

Il protossido di azoto è un composto con un cosiddetto stato di ossidazione frazionale. Quando disciolti in acidi, si formano sali bivalenti di manganese (i sali con il catione Mn3+ sono instabili e si riducono a composti con il catione Mn2+).

Biossido, ossido, protossido di azoto sono gli ossidi più stabili. L'anidride di manganese è instabile. Esistono analogie con altri elementi chimici:

• Mn2O3 e Mn3O4 sono ossidi basici e hanno proprietà simili ad analoghi composti di ferro;
• MnO2 è un ossido anfotero, simile nelle proprietà agli ossidi di alluminio e cromo trivalente;
• Mn2O7 è un ossido acido, le sue proprietà sono molto simili al più alto ossido di cloro.

È facile vedere l'analogia con clorati e perclorati. I manganati, come i clorati, si ottengono indirettamente. Ma i permanganati possono essere ottenuti sia direttamente, cioè facendo reagire un'anidride e un ossido/idrossido di metallo in presenza di acqua, sia indirettamente.

In chimica analitica, il catione Mn2+ rientrava nel quinto gruppo analitico. Esistono diverse reazioni per rilevare questo catione:

• Quando interagisce con il solfuro di ammonio, precipita un precipitato di MnS, il suo colore è color carne; quando vengono aggiunti acidi minerali, il precipitato si dissolve.
• Reagendo con alcali si ottiene un precipitato bianco di Mn (OH) 2; tuttavia, quando si interagisce con l'ossigeno atmosferico, il colore del precipitato cambia da bianco a marrone - si ottiene Mn(OH)3.
• Se il perossido di idrogeno e una soluzione alcalina vengono aggiunti ai sali con il catione Mn2+, precipita un precipitato marrone scuro di MnO(OH)2.
• Quando un agente ossidante (biossido di piombo, bismutato di sodio) e una soluzione forte di acido nitrico vengono aggiunti ai sali con il catione Mn2+, la soluzione diventa cremisi, il che significa che Mn2+ si è ossidato a HMnO4.

Proprietà chimiche

Valenze di manganese

L'elemento è nel settimo gruppo. Manganese tipico - II, III, IV, VI, VII.

La valenza zero è tipica di una sostanza libera. I composti bivalenti sono sali con il catione Mn2+, i composti trivalenti sono ossido e idrossido, i composti tetravalenti sono biossido e anche ossido-idrossido. I composti esa- ed eptavalenti sono sali con anioni MnO42- e MnO4-.

Come ottenere e da cosa si ottiene il manganese? Da minerali di manganese e ferro-manganese, nonché da soluzioni saline. Esistono tre modi diversi per ottenere il manganese:

• recupero della coca cola,
• alluminotermia,
• elettrolisi.

Nel primo caso, il coke viene utilizzato come agente riducente, così come il monossido di carbonio. Il metallo viene recuperato dal minerale, dove è presente una miscela di ossidi di ferro. Il risultato è sia ferromanganese (una lega con ferro) che carburo (che cos'è un carburo? È un composto di un metallo con carbonio).

Per ottenere una sostanza più pura, viene utilizzato uno dei metodi della metallotermia: l'alluminotermia. Innanzitutto, la pirolusite viene calcinata e si ottiene Mn2O3. L'ossido risultante viene quindi miscelato con polvere di alluminio. Durante la reazione viene rilasciato molto calore, di conseguenza il metallo risultante si scioglie e l'ossido di alluminio lo copre con un "cappuccio" di scorie.

Il manganese è un metallo di media attività e si trova nella serie Beketov a sinistra dell'idrogeno ea destra dell'alluminio. Ciò significa che durante l'elettrolisi di soluzioni acquose di sali con il catione Mn2+, il catione metallico si riduce al catodo (durante l'elettrolisi di una soluzione molto diluita, anche l'acqua si riduce al catodo). Durante l'elettrolisi di una soluzione acquosa di MnCl2, si verificano le seguenti reazioni:

MnCl2 Mn2+ + 2Cl-

Catodo (elettrodo caricato negativamente): Mn2+ + 2e Mn0

Anodo (elettrodo caricato positivamente): 2Cl- - 2e 2Cl0 Cl2

Equazione di reazione finale:

MnCl2 (el-z) Mn + Cl2

L'elettrolisi produce il manganese metallico più puro.

Video utile: manganese e suoi composti

Applicazione

L'uso del manganese è piuttosto ampio. Vengono utilizzati sia il metallo stesso che i suoi vari composti. È utilizzato in forma libera in metallurgia per vari scopi:

• come "disossidante" durante la fusione dell'acciaio (l'ossigeno si lega e si forma Mn2O3);
• come elemento di lega: si ottiene acciaio forte con elevata resistenza all'usura e resistenza all'urto;
• per fondere il cosiddetto grado di acciaio corazzato;
• come componente di bronzo e ottone;
• per creare manganina, una lega con rame e nichel. Vari dispositivi elettrici sono realizzati con questa lega, ad esempio i reostati

Per la produzione di celle galvaniche Zn-Mn viene utilizzato MnO2. Nell'ingegneria elettrica vengono utilizzati MnTe e MnAs.

Applicazione di manganese

Il permanganato di potassio, spesso chiamato permanganato di potassio, è ampiamente utilizzato sia nella vita di tutti i giorni (per bagni medicinali), sia nell'industria e nei laboratori. Il colore lampone del permanganato svanisce quando gli idrocarburi insaturi con doppi e tripli legami vengono fatti passare attraverso una soluzione. Se riscaldato fortemente, i permanganati si decompongono. Questo produce manganati, MnO2 e ossigeno. Questo è un modo per ottenere ossigeno chimicamente puro in laboratorio.

I sali dell'acido permanganico possono essere ottenuti solo indirettamente. Per fare ciò, MnO2 viene miscelato con alcali solidi e riscaldato in presenza di ossigeno. Un altro modo per ottenere manganati solidi è la calcinazione dei permanganati.

Le soluzioni di manganati hanno un bel colore verde scuro. Tuttavia, queste soluzioni sono instabili e subiscono una reazione di sproporzione: il colore verde scuro vira al lampone e precipita anche un precipitato marrone. Come risultato della reazione si ottengono permanganato e MnO2.

Il biossido di manganese viene utilizzato in laboratorio come catalizzatore per la decomposizione del clorato di potassio (sale di bertholium), oltre che per ottenere cloro puro. È interessante notare che, come risultato dell'interazione di MnO2 con acido cloridrico, si ottiene un prodotto intermedio: un composto estremamente instabile MnCl4, che si decompone in MnCl2 e cloro. Le soluzioni saline neutre o acidificate con il catione Mn2+ hanno un colore rosa pallido (Mn2+ forma un complesso con 6 molecole d'acqua).

Video utile: il manganese è un elemento della vita

Conclusione

Questa è una breve descrizione del manganese e delle sue proprietà chimiche. È un metallo bianco-argenteo di media attività, interagisce con l'acqua solo se riscaldato e, a seconda del grado di ossidazione, presenta proprietà sia metalliche che non metalliche. I suoi composti sono utilizzati nell'industria, a casa e nei laboratori per produrre ossigeno puro e cloro.

Il manganese è un metallo grigio duro. I suoi atomi hanno una configurazione elettronica del guscio esterno

Il manganese metallico interagisce con l'acqua e reagisce con gli acidi per formare ioni manganese (II):

In vari composti, il manganese rileva gli stati di ossidazione: maggiore è lo stato di ossidazione del manganese, maggiore è la natura covalente dei suoi composti corrispondenti. Con un aumento dello stato di ossidazione del manganese, aumenta anche l'acidità dei suoi ossidi.

Manganese(II)

Questa forma di manganese è la più stabile. Ha una configurazione elettronica esterna con un elettrone in ciascuno dei cinque orbitali.

In una soluzione acquosa, gli ioni manganese (II) sono idratati, formando uno ione complesso esaacquamanganese (II) rosa pallido.Questo ione è stabile in un ambiente acido, ma forma un precipitato bianco di idrossido di manganese in un ambiente alcalino.Manganese (II) l'ossido ha le proprietà degli ossidi basici.

Manganese (III)

Il manganese (III) esiste solo in composti complessi. Questa forma di manganese è instabile. In un ambiente acido, il manganese (III) è sproporzionato in manganese (II) e manganese (IV).

Manganese (IV)

Il più importante composto di manganese (IV) è l'ossido. Questo composto nero è insolubile in acqua. Ha una struttura ionica. La stabilità è dovuta all'elevata entalpia del reticolo.

L'ossido di manganese (IV) ha proprietà debolmente anfotere. È un forte agente ossidante, ad esempio spostando il cloro dall'acido cloridrico concentrato:

Questa reazione può essere utilizzata per produrre cloro in laboratorio (vedi sezione 16.1).

Manganese(VI)

Questo stato di ossidazione del manganese è instabile. Il manganato di potassio (VI) può essere ottenuto fondendo l'ossido di manganese (IV) con un forte agente ossidante, come il clorato di potassio o il nitrato di potassio:

Il manganato (VI) di potassio ha un colore verde. È stabile solo in soluzione alcalina. In una soluzione acida, si sproporziona in manganese (IV) e manganese (VII):

Manganese (VII)

Il manganese ha un tale stato di ossidazione in un ossido fortemente acido. Tuttavia, il composto di manganese (VII) più importante è il manganato di potassio (VII) (permanganato di potassio). Questo solido si dissolve molto bene in acqua, formando una soluzione viola scuro. Il manganato ha una struttura tetraedrica. In un ambiente leggermente acido, si decompone gradualmente, formando ossido di manganese (IV):

In un ambiente alcalino, il manganato di potassio (VII) si riduce, formando prima il manganato di potassio verde (VI) e poi l'ossido di manganese (IV).

Il manganato di potassio (VII) è un forte agente ossidante. In un ambiente sufficientemente acido, si riduce formando ioni manganese(II). Il potenziale redox standard di questo sistema è , che supera il potenziale standard del sistema, e quindi il manganato ossida lo ione cloruro a gas cloro:

L'ossidazione dello ione cloruro manganato procede secondo l'equazione

Ad esempio, il manganato di potassio (VII) è ampiamente utilizzato come agente ossidante nella pratica di laboratorio

per ottenere ossigeno e cloro (vedi cap. 15 e 16);

per l'esecuzione di un test analitico per l'anidride solforosa e l'idrogeno solforato (cfr. cap. 15); in chimica organica preparativa (vedi Cap. 19);

come reagente volumetrico nella titolazione redox.

Un esempio dell'applicazione titrimetrica del manganato di potassio (VII) è la determinazione quantitativa del ferro (II) e degli etandioati (ossalati) con esso:

Tuttavia, poiché il manganato di potassio (VII) è difficile da ottenere in elevata purezza, non può essere utilizzato come standard titrimetrico primario.