Марганец и его соединения (стр. 1 из 2)
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РФ
ВГСХА
КАФЕДРА ХИМИИ
Реферат на тему:
 |
Выполнил: студент первого курса
инженерного факультета
15 б группы
Кошманов В.В.
Проверил: Харченко Н.Т.
Великие Луки 1998г.
Содержание:
Историческая справка. 3
Распространение в природе. 3
Физические и химические свойства. 3
Соединения двухвалентного марганца. 4
Соединения четырёхвалентного марганца. 4
Соединения шестивалентного марганца. 5
Соединения семивалентного марганца. 5
Получение. 6
Применение марганца и его соединений. 6
Литература. 7
Историческая справка.
Минералы Марганца известны издавна. Древнеримский натуралист Плиний упоминает о чёрном камне, который использовали для обесцвечивания жидкой стеклянной массы; речь шла о минерале пиролюзите MnO2. В Грузии пиролюзит с древнейших времён служил присадочным материалом при получении железа. Долгое время пиролюзит называли чёрной магнезией и считали разновидностью магнитного железняка. В 1774 году К.Шелле доказал, что это соединение неизвестного металла, а другой шведский учёный Ю.Гаи, сильно нагревая смесь пиролюзита с углём, получил Марганец загрязнённый углеродом. Название Марганец традиционно происходит от немецкого Marganerz-марганцевая руда.
Распространение в природе.
Среднее Содержание Марганца в земной коре 0.1%, в большинстве изверженных пород 0.06-0.2% по массе, где он находится в рассеянном состоянии в форме Mn2+ (аналог Fe2+). На земной поверхности Mn2+ легко окисляется, здесь известны также минералы Mn3+и Mn4+. В биосфере Марганец энергично мигрирует в восстановительных условиях и малоподвижен в окислительных условиях. Наиболее подвижен Марганец в кислых водах тундры и лесных ландшафтах, где он находится в форме Mn2+. Содержание Марганца здесь часто повышенно и культурные растения местами страдают от избытка Марганца; в почвах, озёрах, болотах образуются железно марганцовые конкуренции, озёрные и болотные руды. В сухих степях и пустынях в условиях щелочной окислительной среды Марганец малоподвижен. Организмы бедны Марганцем, культурные растения часто нуждаются в марганцовых микро удобрениях. Речные воды бедны Марганцем (10-6-10-5г/л.), однако суммарный вынос этого элемента огромен, причём основная его масса осаждается в прибрежной зоне.
Физические и химические свойства.
В чистом виде марганец получают либо электролизом раствора сульфата марганца (II), либо восстановлением из оксидов кремнием в электрических печках. Элементарный Марганец представляет собой серебристо-белый твердый, но хрупкий металл. Его хрупкость объясняется тем, что при нормальных температурах в элементарную ячейку Mn входит 58 атомов в сложной ажурной структуре, не относящейся к числу плотноупакованных. Плотность Марганца 7.44 г/см3, температура плавления 1244оС, температура кипения 2150оС. В реакциях проявляет валентность от 2 до 7, наиболее устойчивые степени окисления +2,+4,+7.
Соединения двухвалентного марганца.
Соли двухвалентного марганца можно получить при растворении в разбавленных кислотах: 
Mn+2HCl MnCl2+H2 
При растворении в воде образуется гидроксид Mn(II): 
Mn+2HOH Mn(OH)2+H2 
Гидроксид марганца можно получить в виде белого осадка при действии на растворы солей двухвалентного марганца щелочью: MnSO4+2NaOH Mn(OH)2 +NaSO4Соединения Mn(II) на воздухе неустойчивы, и Mn(OH)2на воздухе быстро буреет, превращаясь в оксид-гидроксид четырёхвалентного марганца.
2Mn(OH)2+O2 MnO(OH)2Гидроксид марганца проявляет только основные свойства и не реагирует со щелочами, а при взаимодействии с кислотами даёт соответствующие соли.
Mn(OH)2+2HCl MnCl2+2H2OОксид марганца может быть получен при разложении карбоната марганца:
MnCO3 MnO+CO2Либо при восстановлении диоксида марганца водородом:
MnO2+H2 MnO+H2OСоединения четырёхвалентного марганца.
Из соединений четырёхвалентного марганца наиболее известен диоксид марганца MnO2 - пиролюзит. Поскольку валентность IV является промежуточной, соединения Mn (VI) образуются как при окислении двухвалентного марганца. Mn(NO3)2 MnO2+2NO2Так и при восстановлении соединений марганца в щелочной среде:
3K2MnO4+2H2O 2KMnO4+MnO2+4KOH 
Последняя реакция является примером реакции самоокисления - самовосстановления, для которых характерно то, что часть атомов одного и того же элемента окисляется, восстанавливая одновременно оставшиеся атомы того же элемента:Mn6++2e=Mn4+ 1
Mn6+-e=Mn7+ 2
В свою очередь MnО2 может окислять галогениды и галоген водороды, например HCl:
MnO2+4HCl MnCl2+Cl2+2H2OДиоксид марганца - твёрдое порошкообразное вещество. Он проявляет как основные, так и кислотные свойства.
Соединения шестивалентного марганца.
При сплавлении MnO2 со щелочами в присутствии кислорода, воздуха или окислителей получают соли шестивалентного Марганца, называемые манганатами.
MnO2+2KOH+KNO3 K2MnO2+KNO2+H2OСоединений марганца шестивалентного известно немного, и из них наибольшее значение соли марганцевой кислоты - манганаты.
Сама марганцевая кислота, как и соответствующей ей триоксид марганца MnO3, в свободном виде не существует вследствии неустойчивости к процессам окисления - восстановления. Замена протона в кислоте на катион металла приводит к устойчивости манганатов, но их способность к процессам окисления - восствновления сохраняется. Растворы манганатов окрашены в зелёный цвет. При их подкислении образуется марганцеватая кислота,разлагается до соединений марганца четырёхвалентного и семивалентного.
Сильные окислители переводят марганец шестивалентный в семивалентный.
2K2MnO4+Cl22 2KMnO4+2KCl Соединения семивалентного марганца.
В семивалентном состоянии марганец проявляет только окислительные свойства. Среди применяемых в лабораторной практике и в промышленности окислителей широко применяется перманганат калия KMnO2, в быту называемый марганцовкой. Перманганат калия представляет собой кристаллы чёрно-фиолетового цвета. Водные растворы окрашены в фиолетовый цвет, характерный для иона MnO4-.
Перманганаты являются солями марганцевой кислоты, которая устойчива только в разбавленных растворах (до 20%). Эти растворы могут быть получены действием сильных окислителей на соединения марганца двухвалентного:
2Mn(NO3) 2+PbO2+6HNO3 2HMnO4+5Pb(NO3) 2+ 2H2O