Valence manganu. Vlastnosti chemických prvků

Ve čtvrtém období systému chemických prvků pod číslem 25 je kov-mangan, společně s techneciem a rheniem tvoří podskupinu sedmé skupiny. Prvek je široce rozšířen v zemské kůře a je součástí různých hornin: pyrolusit, brownit, gausmanit. Mangan, jehož míra může být rovna II, III, IV, VI, VII, tvoří velké množství sloučenin. Jedná se například o oxidy, kyseliny a soli, které hrají důležitou roli v metalurgickém průmyslu. V tomto článku zjistíme jejich vlastnosti, způsoby výroby a použití v různých průmyslových odvětvích, v lékařství av každodenním životě.

Fyzikální charakteristiky

Podle situace v periodickém systému chemických prvků DI Mendelejeva se kov označuje d-elementy, ve kterých jsou nejen dva elektrony poslední energetické vrstvy valentní, ale také negativní částice umístěné na třetí úrovni. Jak je známo, všechny d-prvky vykazují fyzikálně-chemické vlastnosti typických kovů. Mangan není výjimkou. Má stříbrně bílou barvu, pevnou a těžkou (hustota je 7,44 g / cm³), při teplotě pod 727 ° se stává křehkou. Křišťálová mřížka může tvořit čtyři modifikace: alfa-, beta-, upsih- a kubické tělo-centrovaná forma. Všechny jsou odolné formace pouze v určitém teplotním rozmezí.

Umístění v sérii kovů

Fyzikálně-chemické vlastnosti manganu závisí nejen na jeho místě v periodickém systému chemických prvků, ale také na jeho pozici v sérii kovových aktivit vytvořených ruským vědcem NN Beketovem. V něm mangan má standardní potenciál elektrody rovný -1.179 V. Prvek je umístěn mezi hliníkem a zinkem. To naznačuje schopnost atomů Mn vytesňovat vodíkové ionty z vodných roztoků kyselin v procesech oxidace-redukce. Valence manganu v takových reakcích je obvykle rovna II. Prvek reaguje aktivně s zředěnými roztoky dusičnanových a chloridových kyselin. Také se kov podílí na substituční reakci s koncentrovaným ohněm sulfátová kyselina. Ve výrobcích je zjištěn oxid siřičitý a voda. Navíc vzniká sůl - síran manganatý. V tom má atom kovu dvě valence. Ale v chladném sírníku kyselý mangan se nerozpouští v důsledku tvorby ochranné fólie z oxidu (kovová pasivace) na svém povrchu.

Charakteristika dvojmocných sloučenin manganu

Pod vlivem kyselin na přírodní sloučeniny obsahující ionty Mn²⁺ nebo v procesu rozpouštění jednoduché látky - kovu ve zředěných směsích anorganických kyselin, vytvářejí soli dvojmocného manganu. Například krystaly chloridu manganu růžové barvy mohou být získány působením roztoku kyseliny chlorovodíkové na oxidu manganičitého, jehož valencí je IV. V laboratoři působí na odpovídající soli s alkáliemi bílá sraženina hydroxidu Mn (OH)₂. V otevřené zkušební trubici ve vzduchu se oxiduje a mění se na hnědou látku. Binární sloučenina, dvojmocný oxid manganu, je produktem redukce vodíku oxidů kovů o oxidačním stavu +4 nebo +7.

Amfoterní vlastnosti oxidu manganičitého

Se zvyšující se valencí sloučenin kovu a kyslíku je sledováno oslabení základních a zesílení vlastností kyselin. Tak se sloučenina vzorce Mn₂O₃ a oxidu manganičitého, ve kterém je atomová atomová atomová atomová atomová atomová atomová atomová atomová vazba stejná jako II, mají zásaditou povahu, dioxid je amfoterní a Mn₂O_7. je anhydrid manganové kyseliny. V prostředí, kde je pH nižší než 7, se oxiduje jako silný oxidant. V této funkci se používá v galvanických buňkách a v průmyslové výrobě chlóru z kyseliny chlorovodíkové. Redukční schopnost oxidu manganičitého v reakcích je velmi slabá.

Nejdůležitější sloučeniny šestimocného a polovitivního manganu

Při spojení oxidu kovu se solemi - dusičnany a uhličitany je možné získat tuhou látku zelené barvy. Rozkládá se dobře ve vodě. Odpařením roztoku se získá tmavě zelená krystalická sloučenina - manganan draselný, varianta manganu, ve které se rovná VI. Při reakcích se silnými oxidanty - fluorem, chlórem se látka mění na sůl manganové kyseliny - manganistan draselný. Jeho tmavě fialové krystaly jsou dobře známé a v každodenním životě se nazývají manganistan draselný. Jeho roztok má karmínovou barvu a při nízkých koncentracích se používá jako vynikající dezinfekční prostředek pro vnější použití. V průběhu studia v chemii jsou podrobně studovány procesy oxidace a redukce, ve kterých se používá manganistan draselný jako okysličovadlo. V závislosti na reakci roztoku (neutrální, kyselé nebo zásadité) se v produktech objevují různé sloučeniny.

Například v kyselém prostředí při interakci s siřičitanem draselným iony Mn^+7. obnovena na Mn⁺², získá se sulfát manganatý. V neutrálním prostředí se pozoruje vysrážení hnědé sraženiny a valence manganu v takto vytvořeném oxidu se rovná IV. V alkalickém prostředí vede reakce soli siřičitanu draselného s manganovou kyselinou ke vzniku iontů manganatanu draselného v roztoku.

Příprava a použití kovu

Nejčistší vzorky manganu lze získat elektrolýzou roztoku jeho sulfátu, který vzniká během obnovy pyrolusitu, brownitu nebo hausmanitu. Jak již bylo řečeno, mocenství manganu ve sloučeninách tvořících rudy je II. Levnější metoda v porovnání s energeticky náročnou elektrolýzou může být považována za silikothermický proces. Spočívá v reakci redukce oxidů manganu křemíkem, které se provádí v elektrických pecích. Čistota výsledného kovu je však snížena. Nejžádanější mangan ve výrobě legovaných ocelí, které obsahují až 15%.

Takové slitiny jsou obzvláště silné a odolné vůči nárazům a vibracím, takže se používají při výrobě kolejnic, částí drticího stroje a perforátorů. Pokud je složení slitiny nejen manganem, ale také hořčíkem, získává schopnost odolávat faktorům, které způsobují různé typy koroze. Strukturní slitiny - niklové stříbro a nikl používané při stavbě lodí, při výrobě potrubí a radiátorů, obsahují také malou část manganu. Ve složení elektrotechnických slitin, například v manganu, obsah kovu dosahuje 12%, jsou charakterizovány nízkoteplotním indexem elektrického odporu a jsou široce používány ve strojírenství.