Марганец неметалл. Марганец

Этот элемент в виде пиролюзита (диоксид марганца, MnO 2) использовался доисторическими пещерными художниками пещеры Ласко, во Франции, ещё около 30 000 лет назад. В более поздние времена в древнем Египте производители стекла использовали минералы, содержащие этот металл для удаления бледно-зеленоватого оттенка натурального стекла.

Отличные руды были найдены в регионе Магнезия, что в северной Греции, к югу от Македонии, и именно тогда началась путаница с названием. Различные руды из региона, которые включали как магний, так и марганец просто назывались магнезией. В XVII веке термин магнезия альба или белая магнезия была принята для магниевых минералов, в то время как название чёрная магнезия использовалась для более тёмных оксидов марганца.

Кстати, знаменитые магнитные минералы, обнаруженные в этом регионе, были названы камнем магнезии, который, в конце концов, стал сегодняшним магнитом. Путаница продолжалась ещё некоторое время пока в конце XVIII века группа шведских химиков пришла к выводу, что марганец является отдельным элементом. В 1774 году, член группы, представил эти выводы в Стокгольмскую академию, а в том же году Юхан Готлиб Ган, стал первым человеком, который получил чистый марганец и доказал, что это отдельный элемент .

Марганец - химический элемент, характеристики марганца

Это тяжёлый, серебристо-белый металл, который на открытом воздухе медленно темнеет. Твёрдый, и более хрупкий, чем железо, он имеет удельный вес 7,21 и температуру плавления 1244 °C. Химический символ Mn, атомный вес 54,938, атомный номер 25. В составе формул читается как марганец, например, KMnO 4 - калий марганец о четыре. Это очень распространённый элемент в горных породах, его количество оценивается как 0,085% от массы земной коры.

Существует более 300 различных минералов , содержащих этот элемент. Крупные земные месторождения находятся в Австралии, Габоне, Южной Африке, Бразилии и России. Но ещё больше находиться на океанском дне в основном на глубине от 4 до 6 километров, поэтому его добыча там не является коммерчески жизнеспособной.

Минералы окисленного железа (гематит, магнетит, лимонит и сидерит) содержат 30% этого элемента. Другим потенциальным источником являются глина и красные грязевые отложения, в которых есть узелки с содержанием до 25%. Наиболее чистый марганец получают путём электролиза водных растворов.

Марганец и хлор находятся в VII группе периодической таблицы, но хлор - в главной подгруппе, а марганец - в побочной, к которой относятся ещё технеций Тс и рений Ке - полные электронные аналоги. Марганец Мп, технеций Тс и рений Ке - полные электронные аналоги с конфигурацией валентных электронов.

Этот элемент присутствует в небольших количествах и в сельскохозяйственных почвах. Во многих сплавах меди, алюминия, магния, никеля различное его процентное содержание, даёт им конкретные физические и технологические свойства:

• устойчивость к износу;
• теплоустойчивость;
• устойчивость к коррозии;
• плавкость;
• электрическое сопротивление и т. д.

Валентности марганца

Степени окисления марганца от 0 до +7. В двухвалентной степени окисления марганец имеет отчётливо металлический характер и высокую склонность к образованию сложных связей. При четырехвалентном окислении преобладает промежуточный характер между металлическими и неметаллическими свойствами, в то время как шестивалентный и семивалентный обладают неметаллическими свойствами.

Оксиды:

Формула. Цвет

Биохимия и фармакология

Марганец является элементом, широко распространённым в природе, он присутствует в большинстве тканей растений и животных. Самые высокие концентрации находятся:

• в апельсиновой корке;
• в винограде;
• в ягодах;
• в спарже;
• в ракообразных;
• в брюхоногих;
• в двустворчатых.

Одни из наиболее важных реакций в биологии, фотосинтезе, полностью зависят от этого элемента. Это звёздный игрок в реакционном центре фотосистемы II, где молекулы воды превращаются в кислород. Без него невозможен фотосинтез .

Он является важным элементом во всех известных живых организмах. Например, фермент, ответственный за превращение молекул воды в кислород во время фотосинтеза, содержит четыре атома марганца.

Средний человеческий организм содержит около 12 миллиграммов этого металла. Мы получаем около 4 миллиграммов каждый день из таких продуктов, как орехи, отруби, злаки, чай и петрушка. Этот элемент делает кости скелета более прочными. Он также важен для усвоения витамина B1.

Польза и вредные свойства

Этот микроэлемент , имеет большое биологическое значение: он действует в качестве катализатора в биосинтезе порфиринов, а затем гемоглобина у животных и хлорофилла в зелёных растениях. Его присутствие также является необходимым условием для активности различных митохондриальных ферментных систем, некоторых ферментов метаболизма липидов и окислительных процессов фосфорилирования.

Пары или питьевая вода, загрязнённая солями этого металла, приводит к ирритативным изменениям дыхательных путей, хронической интоксикации с прогрессирующей и необратимой тенденцией, характеризующейся поражением базальных ганглиев центральной нервной системы, а затем нарушению экстрапирамидного типа аналогичного болезни Паркинсона.

Такое отравление часто имеет профессиональный характер. Ему подвержены рабочих занятые на обработке этого металла и его производных, а также работники химической и металлургической промышленности. В медицине, его используют в форме перманганата калия как вяжущее, местное антисептическое средство, а также в качестве антидота ядов природы алкалоидов (морфин, кодеин, атропин и т. д.).

Некоторые почвы имеют низкий уровень этого элемента, поэтому его добавляют к удобрениям и дают в качестве пищевой добавки для пасущихся животных.

Марганец: применение

В виде чистого металла, за исключением ограниченного использования в области электротехники, этот элемент не имеет других практических применений, в то же время широко используется для приготовления сплавов, производства стали и пр.

Когда Генри Бессемер изобрёл процесс производства стали в 1856 году, его сталь разрушалась из-за горячей прокатки. Проблема была решена в том же году, когда было обнаружено, что добавление небольших количеств этого элемента к расплавленному железу решает эту проблему. Сегодня фактически около 90% всего марганца используется для производства стали.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

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.

Хром Марганец > Железо Mn v Tc
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) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация
Радиус атома
Химические свойства
Ковалентный радиус
Радиус иона	(+7e) 46 (+2e) 80 пм
Электроотрицательность	1,55 (шкала Полинга)
Электродный потенциал
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. )
Температура плавления
Температура кипения
Теплота плавления	13,4 кДж/моль
Теплота испарения	221 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,3 Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,39 смі/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая
Параметры решётки
Температура Дебая
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 6,87 Вт/(м·К)

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+, (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

· Давление паров: 121 Па при 1244 °C

· Молярный объём: 7,35 смі/моль

2. Химическ ая активность простого вещества

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

Окисленная форма	Восстановленная форма	Среда	E 0 , В

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 + 2O 2 = Mn 3 O 4 ;

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

4Mn + 3O 2 = 2Mn 2 O 3

ниже 450°С образуется оксид марганца (IV):

Mn + O 2 = MnO 2 .

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

2Mn + 3F 2 = 2MnF 3 (MnF 4);

Mn + Cl 2 = MnCl 2 .

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

2Mn + N 2 = 2MnN (возможно образование MnN 6 , Mn 5 N 2 , Mn 4 N, Mn 3 N 2 и других нитридов);

Mn + P = MnP (возможно образование MnP 3 , Mn 2 P, Mn 3 P, Mn 3 P 2 и других фосфидов);

3Mn + С = Mn 3 С (возможно образование Mn 5 С 2 , Mn 15 С 4 , Mn 2 С 7 и других карбидов);

Mn + Si = MnSi (возможно образование Mn 3 Si, Mn 5 Si 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 + 2H 2 O = MnO 2 + 2H 2 .

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 = MnCl 2 + H 2 ;

Mn + H 2 SO 4 = MnSO 4 + H 2 ;

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

3Mn + 8HNO 3 = 3Mn(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

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

Mn + 2H 2 SO 4 = MnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;

Mn + 4HNO 3 = Mn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

4. Восстановление металлов из оксидов

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

5Mn + Nb 2 O 5 = 5MnO + 2Nb.

3 . Способность к комплексоо бразованию (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.

где n = 1, 2, 4 и 6.

Гексагидрат образуется при температуре ниже 13°С.

С аммиаком образует аддукты вида

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 .

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, 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*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

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 (T 1), 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.

C 22 H 28 MnN 4 O 14 P 2

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

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

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 .

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 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:

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 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 . 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

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 .

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

...

Подобные документы

Историческая справка. Применение марганца. Получение марганца. Соединения марганца в биологических системах. Объем производства марганцевой руды по предприятиям. Марганцевые удобрения. Заболевание вызываемые токсином Марганца.

реферат , добавлен 05.11.2004


Общая характеристика марганца, его основные физические и химические свойства, история открытия и современные достижения в исследовании. Распространенность в природе данного химического элемента, направления его применения в промышленности, получение.

контрольная работа , добавлен 26.06.2013


История открытия, физические, химические свойства, распространённость в природе, получение, применение. Соединения марганца в биологических системах. Объем производства марганцевой руды по Орджоникидзевскому и Марганцевому горно-обогатительным комбинатам.

презентация , добавлен 15.06.2014


Переходные металлы - элементы побочных подгрупп периодической системы химических элементов. Элементы VIIB и VIIIB группы: химические и физические свойства. Соединения марганца. Применение перманганата калия. Соединения кобальта и никеля и их свойства.

презентация , добавлен 02.05.2013


Слоистые двойные гидроксиды (СДГ), их структура и методы синтеза. Изучение сорбции марганца(II) на образцах Mg,Al-CO3 СДГ в статических условиях. Кинетика сорбции марганца(II). Зависимость оптической плотности от времени сорбции марганца(II) из раствора.

курсовая работа , добавлен 13.10.2017


Химические свойства марганца и его соединений. Промышленное получение марганца. История открытия хрома, общие сведения. Нормы потребления марганца и хрома, их биологическая роль. Влияние недостатка или переизбытка микроэлементов на организм человека.

реферат , добавлен 20.01.2015


Свойства осадочных месторождений марганцевых руд. Свойства монооксида марганца. Разложение солей двухвалентного марганца. Промышленное получение марганца. Добыча и обогащение руд. Электролиз водных растворов сульфата марганца. Ресурсы марганцевых руд.

реферат , добавлен 01.03.2011


Происхождение, методы получения и физико-химические свойства висмута - химического элемента V группы периодической системы Д.И. Менделеева. Содержание в земной коре и в воде, добыча и производство. Применение в промышленности, машиностроении и в медицине.

курсовая работа , добавлен 01.05.2011


Очистка воды от марганца. Безреагентные и реагентные методы деманганации воды. Глубокая аэрация с последующим фильтрованием. Использование катализаторов окисления марганца. Удаление марганца из подземных вод. Технология применения перманганата калия.

реферат , добавлен 09.03.2011


Гравиметрические методы определения марганца в виде окиси, сульфида, фосфата, пикролоната. Исследование элемента с помощью перманганатометрии, йодометрии, потенциометрического титрования. Анализ растворов фотометрическими и люминесцентными методами.

Введение

Один и самых распространенных химических элементов на Земле, марганец, имеет 25 номер в периодической системе Д.И. Менделеева лишь по счету, но никак не по своему значению. Невозможно представить современный мир без этого металла. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40) марганец занимает по распространенности в земной коре третье место вслед за железом и титаном. Оксиды марганца и его порошок находят широкое распространение как в лаборатории, так и в крупной промышленности.

Марганец - d-элемент VII группы периодической системы. Для марганца характерны разные степени окисления: от нулевой в Mn2 (CO) до +7 в KMnO4 и Mn2O10. В ряду напряжений марганец располагается до водорода. Он довольно активно взаимодействует с разбавленной HCl и H2SO4.

Для химии марганца очень характерны окислительно-восстановительные реакции. При этом кислая среда способствует образованию катионных комплексов Mn (II), а сильнощелочная среда - анионных комплексов Mn (VI). В нейтральной среде (а также слабокислой и слабощелочной) при окислительно-восстановительных процессах, образуются производные Mn (IV) (чаще всего MnO2).

Однако, несмотря на все его полезные и нужные свойства, соединения марганца могут оказывать на организм человека токсичное действие и даже привести к летальному исходу.

1. История открытия

Соединения марганца были известны человеку еще с древнейших времен. Они применялись при изготовлении стекла и посуды из глины. Одним из таких веществ был пиролюзит MnO2. Знаменитый металлург, итальянец по национальности, В. Бирингуччио в своих публикациях писал, что пиролюзит окрашивает стекло в фиолетовый цвет. Еще одним из интересных свойств данного минерала было то, что он устранял мутность стекол желтого и зеленого цветов.

Предположительно, что первым металлический марганец был получен ученым И. Каймом (Австрия). Это он сделал проведя спекание смеси, которая состояла из двух частей смеси угля с карбонатом калия и одной части пиролюзита. Полученные кристаллы были хрупкими и были голубовато-белого цвета. По всей видимости он был загрязнён различными примесями. Ученый проведя анализ кристаллов, только констатировал, что он не содержит железа. Свои исследования он так и не довел до конца.

Дальнейшая история марганца была связана с первооткрывателем никеля Т. Бергманом. Но он, хотя и пытался получить металл марганец, этого так и не сделал.

Третьим ученым, котрый предпринял попытку получить из пиролюзита марганец был К. Шееле. В 1774 году он выступил с докладом в Стокгольмской академии «Относительно марганца и его свойств», который подвел результаты его работы в течении трех лет. В ней он поведал о существовании двух металлов: бария и марганца.

Интересными датами в истории марганца можно считать 16 мая и 27 июня 1774 года. В мае Шееле отправил своему соотечественнику И. Гану очищенный пиролюзит, предложив ему провести разложение минерала. Ган поместил в угольный тигель смесь минерала и сильно раздробленным углем и прокаливал в течении часа. На дне тигля находился небольшой королек металла, масса которого была почти в три раза меньше, чем масса исходного минерала. Ган отправил его Шееле, который изучив его пришел к выводу, что был получен полуметалл, схожий с железом. Таким образом, можно сказать, что И. Гану принадлежит пальма первенства в открытии нового элемента. Недостатком было то, что полученный металл содержал больщие количества угля.

Независимо от них, не зная публикаций Шееле и Гана, в 1785 году марганец был получен немецким ученым-химиком И. Илземаном. Получил он его нагреванием смеси пиролюзита, плавикового шпата, извести и порошка из угля. Но образец металла получился даже более загрязненным чем у Шееле и Гана.

Первоначально вновь полученный металл назывался манганезиумом. Но когда был получен магний, которому дали название магнезиум, для избежания путаницы, название марганца переименовали на манганум.

. Распространенность в природе

химический марганец элемент

Марганец - 14-й элемент по распространённости на Земле, а после железа - второй тяжёлый металл, содержащийся вземной 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.

Мировые запасы марганцевых руд представлены на 90 % оксидными (38 %) и оксидно-карбонатными (52 %) рудами.

В ЮАР около 95 % запасов сосредоточено в уникальной марганцево-железорудной зоне Куруман. Наиболее крупные месторождения Маматван (среднее содержание марганца 38 %), Весселс (47 %) Миддельплаатц (36 %)

В Китае, запасы марганца представлены мелкими, но многочисленными залежами оксидных руд. Среднее содержание в рудах 20-40 %. В стране постоянно проводятся поиски и разведка новых месторождений марганца с целью ослабить зависимость страны от импорта высококачественных руд.

В Казахстане более 90 % находится в Центрально-Казахстанском районе, в месторождениях Каражал и Ушкатын. Запасы около 85 млн. т (среднее содержание марганца 22 %).

Месторождения Украины находятся в Южно-Украинском марганцеворудном бассейне. Это месторождения Никопольской группы и Большетокмакское, содержащие 33 и 67 % подтвержденных запасов Украины. Украина обладает также и одним из самых мощных в Европе комплексов по переработке руды и производству марганцевых ферросплавов, включающим Никопольский, Запорожский и Стахановский заводы.

В Грузии основной сырьевой базой является Чиатурское месторождение. Оксидные руды составляют 28 % (среднее содержание марганца 26 %) подтвержденных запасов, карбонатные (среднее содержание марганца 18 %-72 %).

В России марганец является остродефицитным сырьем, имеющим стратегическое значение. Кроме указанных Усинского и Полуночного месторождений также известны Южно-Хинганские Малого Хингана в Еврейской области, Порожненское на Енисейском Кряже, Рогачево-Тайнинская площадь (260 млн т. карбонатных руд, с содержанием 8-15 %) и недоизученное Северо-Тайнинское рудное поле (5 млн т. окисных руд, с содержанием 16-24 %) на Новой Земле.

Минералы марганца:

·пиролюзит MnO2·x H2O, 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 m MnO MnO2 n H2O (45-60 % марганца);

·пурпурит Mn3+, (36,65 % марганца).

3. Получение

Чистый марганец может быть получен электролизом растворов его солей. Однако, поскольку 90 % всей добычи марганца потребляется при изготовлении различных сплавов на основе железа, из руд обычно выплавляют прямо его высокопроцентный сплав с железом - ферромарганец.

Так же чистый марганец можно получить алюминотермическим методом, восстанавливая оксид Mn2O3, образующийся при прокаливании пиролюзита:

4. Физические свойства

Марганец - серебристо-белый твёрдый хрупкий металл. Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых термодинамически устойчива в определённом интервале температур. Ниже 7070 С устойчив a-марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 7070 С обусловливает его хрупкость.

Некоторые физические константы марганца приведены ниже:

Плотность, г/см37,44

Т. Пл., 0С 1245

Т. кип., 0С~2080, Дж/град·моль32,0

DHвозг.298, кДж/моль. 280Mn2+ + 2e = Mn, В - 1,78

Твёрдость

по шкале Бринелля: Мн/м²

по шкале Мооса: 4

Давление паров: 121 Па при 1244 °C

Молярный объём: 7,35 см³/моль.

В ряду напряжений марганец располагается до водорода. Он довольно активно взаимодействует с разбавленной HCl и H2SO4. В соответствии с устойчивыми степенями окисления взаимодействие марганца с разбавленными кислотами приводит к образованию катионного аквокомплекса 2+:

Mn + 2OH3 - + 4H2O = 2+ + H2

Вследствие довольно высокой активности, марганец легко окисляется, в особенности в порошкообразном состоянии, при нагревании кислородом, серой, галогенами. Компактный металл на воздухе устойчив, так как покрывается оксидной плёнкой (Mn2O3), которая, в свою очередь, препятствует дальнейшему окислению металла. Ещё более устойчивая плёнка образуется при действии на марганец холодной азотной кислоты.

Для Mn2+ менее характерно комплексообразование, чем для других d-элементов. Это связано с электронной конфигурацией d5 иона Mn2+. В высокоспиновом комплексе электроны заполняют по одному все d-орбитали:

В результате, на орбиталях содержатся d-электроны как с высокой, так и с низкой энергией; суммарный выигрыш энергии, обусловленный действием поля лигандов, равен нулю.

. Химические свойства

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

При окислении на воздухе пассивируется. Порошкообразный марганец сгорает в кислороде (Mn + O2 → MnO2). Марганец при нагревании разлагает воду, вытесняя водород (Mn + 2H2O →(t) Mn(OH)2 + H2), образующийся гидроксид марганца замедляет реакцию.

Марганец поглощает водород, с повышением температуры его растворимость в марганце увеличивается. При температуре выше 1200 °C взаимодействует с азотом, образуя различные по составу нитриды.

Углерод реагирует с расплавленным марганцем, образуя карбиды Mn3C и другие. Образует также силициды, бориды, фосфиды.соляной и серной кислотами реагирует по уравнению:

С концентрированной серной кислотой реакция идёт по уравнению:

С разбавленой азотной кислотой реакция идёт по уравнению:

В щелочном растворе марганец устойчив.

Марганец образует следующие оксиды: MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3 (не выделен в свободном состоянии) и марганцевый ангидрид Mn2O7.2O7 в обычных условиях жидкое маслянистое вещество тёмно-зелёного цвета, очень неустойчивое; в смеси с концентрированной серной кислотой воспламеняет органические вещества. При 90 °C Mn2O7 разлагается со взрывом. Наиболее устойчивы оксиды Mn2O3 и MnO2, а также комбинированный оксид Mn3O4 (2MnO·MnO2, или соль Mn2MnO4).

При сплавлении оксида марганца (IV) (пиролюзит) со щелочами в присутствии кислорода образуются манганаты:

Раствор манганата имеет тёмно-зелёный цвет. При подкислении протекает реакция:

Раствор окрашивается в малиновый цвет из-за появления аниона MnO4−, и из него выпадает коричневый осадок оксида-гидроксида марганца (IV).

При прокаливании перманганаты разлагаются с выделением кислорода (один из лабораторных способов получения чистого кислорода). Реакция идёт по уравнению (на примере перманганата калия):

Под действием сильных окислителей ион Mn2+ переходит в ион MnO4−:

Эта реакция используется для качественного определения Mn2+ (см. в разделе «Определение методами химического анализа»).

При подщелачивании растворов солей Mn (II) из них выпадает осадок гидроксида марганца (II), быстро буреющий на воздухе в результате окисления.

Соли MnCl3, Mn2(SO4)3 неустойчивы. Гидроксиды Mn(OH)2 и Mn(OH)3 имеют основной характер, MnO(OH)2 - амфотерный. Хлорид марганца (IV) MnCl4 очень неустойчив, разлагается при нагревании, чем пользуются для получения хлора:

6. Применение в промышленности

Марганец содержится во всех видах стали и чугуна. Способность марганца давать сплавы с большинством известных металлов используется для получения не только различных сортов марганцевой стали, но и большого числа нежелезных сплавов (манганинов). Из них особенно замечательными являются сплавы марганца с медью (марганцевая бронза). Она, подобно стали, может закаляться и в то же время намагничиваться, хотя ни марганец, ни медь не обнаруживают заметных магнитных свойств.

Марганец в виде ферромарганца применяется для «раскисления» стали при её плавке, то есть для удаления из неё кислорода. Кроме того, он связывает серу, что также улучшает свойства сталей. Введение до 12-13 % Mn в сталь (так называемая Сталь Гадфильда), иногда в сочетании с другими легирующими металлами, сильно упрочняет сталь, делает её твердой и сопротивляющейся износу и ударам (эта сталь резко упрочняется и становится тверже при ударах). Такая сталь используется для изготовления шаровых мельниц, землеройных и камнедробильных машин, броневых элементов и т. д. В «зеркальный чугун» вводится до 20 % Mn.

Сплав 83 % Cu, 13 % Mn и 4 % Ni (манганин) обладает высоким электросопротивлением, мало изменяющимся с изменением температуры. Поэтому его применяют для изготовления реостатов и пр.

По принятым в нашей стране стандартам все элементы, легирующие сталь, имеют «собственную» букву. Так, в марку стали, содержащей кремний, обязательно входит буква С, хром обозначается буквой X, никель - буквой Н, ванадий - буксой Ф, вольфрам - буквой В, алюминий - буквой Ю, молибден - буквой М. Марганцу присвоена буква Г. Лишь углерод буквы не имеет, и у большинства сталей цифры в начале марки означают его содержание, выраженное в сотых долях процента. Если за буквой нет никаких цифр, то, значит, элемент, обозначенный этой буквой, содержится в стали в количестве около 1 %. Расшифруем для примера состав конструкционной стали 30ХГС: индексы показывают, что в ней 0,30 % углерода, 1 % хрома, 1 % марганца и 1 % кремния.

Марганец обычно вводят в сталь вместо с другими элементами - хромом, кремнием, вольфрамом. Однако есть сталь, в состав которой, кроме железа, марганца и углерода, ничего не входит. Это так называемая сталь Гадфилда. Она содержит 1…1,5 % углерода и 11…15 % марганца. Сталь этой марки обладает огромной износостойкостью и твердостью. Ее применяют для изготовления дробилок, которые перемалывают самые твердые породы, деталей экскаваторов и бульдозеров. Твердость этой стали такова, что она не поддается механической обработке, детали из нее можно только отливать.

Марганец вводят в бронзы и латуни.

Значительное количество диоксида марганца потребляется при производстве марганцево-цинковых гальванических элементов, MnO2 используется в таких элементах в качестве окислителя-деполяризатора.

Соединения марганца также широко используются как в тонком органическом синтезе (MnO2 и KMnO4 в качестве окислителей), так и промышленном органическом синтезе (компоненты катализаторов окисления углеводородов, например, в производстве терефталевой кислоты окислением p-ксилола, окисление парафинов в высшие жирные кислоты).

Арсенид марганца обладает гигантским магнитокалорическим эффектом (усиливающимся под давлением). Теллурид марганца перспективный термоэлектрический материал (термо-э.д.с 500 мкВ/К).

Интересными свойствами обладает сплав, называемый нормальным манганином, содержащий 11 - 13 % марганца, 2,5-3,5 % никеля и 86 % меди. Отличаясь высоким электросопротивлением и малой термоэлектродвижущей силой в паре с медью, этот сплав особенно пригоден для изготовления катушек сопротивления. Способность манганина изменять сопротивление в зависимости от давления, под которым находится сплав, используется при изготовлении электрических манометров. В самом деле, чем измерить давление, например, в 15-25-30 тыс. атмосфер? Никакой обычный манометр не может выдержать такого давления. Жидкость или газ вырываются сквозь стенки трубки, как бы прочны они ни были, с силою взрыва. Иногда даже не удается найти микроотверстий, через которые прорывается содержимое манометрической трубки. В этих случаях манганин является незаменимым. Измеряя электрическое сопротивление манганина, находящегося под определяемым давлением, можно по заранее вычерченному графику зависимости сопротивления от давления вычислить последнее с любой степенью точности.

Из соединений марганца, нашедших применение в практической деятельности человека, следует указать на двуокись марганца и марганцевокислый калий (перманганат калия), наиболее известный, особенно у медиков, под названием «марганцовки». Двуокись марганца находит применение в гальванических элементах типа Лекланше, получении хлора, приготовлении каталитических смесей (гопкалит в противогазах). Марганцевокислый калий широко применяется в медицине как антисептическое средство для промывания ран, смазывания ожогов и т. д., для промывания желудка при отравлении фосфором, алкалоидами, солями синильной кислоты. Также широко применяется перманганат калия в химии при аналитических исследованиях, получении хлора, кислорода и др.

Впрочем, марганцем улучшают свойства не только железа. Так, сплавы марганца с медью обладают высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Из этих сплавов делают лопатки турбин, а из марганцовистых бронз - винты самолетов и другие авиадетали.

7. Биохимическая роль

Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше. Например, в листьях свёклы содержится до 0,03 %, в организме рыжих муравьёв - до 0,05 %, а в некоторых бактериях даже до нескольких процентов Mn. В организме человека больше всего марганца (до 0,0004 %) содержит сердце, печень и надпочечники. Влияние его на жизнедеятельность, по-видимому, очень разнообразно и сказывается главным образом на росте, образовании крови и функции половых желёз.

Одним из самых важных для металлургии металлов является марганец. Кроме того, он вообще достаточно необычный элемент, с которым связаны интересные факты. Важный для живых организмов, нужный при получении многих сплавов, химических веществ. Марганец - химический элемент, фото которого можно увидеть ниже. Именно его свойства и характеристики рассмотрим в данной статье. Характеристика химического элемента Если говорить о марганце как об элементе периодической системы, то в первую очередь следует охарактеризовать его положение в ней. Располагается в четвертом большом периоде, седьмой группе, побочной подгруппе. Порядковый номер - 25. Марганец - химический элемент, заряд ядер атомов которого равен +25. Количество электронов такое же, нейтронов - 30. Значение атомной массы - 54,938. Обозначение химического элемента марганца - Mn. Латинское название - manganese. Располагается между хромом и железом, чем объясняется его сходство с ними в физических и химических характеристиках.
Биологическая роль Суточная потребность в марганце для человека составляет 3-5 мг. Дефицит данного элемента приводит к угнетению нервной системы, нарушению сна и беспокойству, головокружению. Роль его до конца еще не изучена, однако ясно, что, прежде всего, он оказывает влияние на: рост; деятельность половых желез; работу гормонов; образование крови. Данный элемент присутствует во всех растениях, животных, человеке, что доказывает его немаловажную биологическую роль.
Интересные сведения об элементе Марганец - химический элемент, интересные факты о котором могут произвести впечатление на любого человека, а также заставить понять, насколько он важен. Приведем самые основные из них, которые нашли свой отпечаток в истории данного металла. В тяжелые времена гражданской войны в СССР одним из первых экспортных продуктов была руда, содержащая большое количество марганца. Если диоксид марганца сплавить с гидроксидом калия и селитрой, а затем продукт растворить в воде, то начнутся удивительные превращения. Сначала раствор окрасится в зеленый цвет, затем окраска сменится на синий, после - фиолетовый. Наконец, станет малиновой и постепенно выпадет бурый осадок. Если же смесь встряхнуть, то снова восстановится зеленый цвет и все произойдет заново. Именно за это марганцовка и получила свое название, которое переводится, как "минеральный хамелеон". Если в землю вносить удобрения, содержащие марганец, то у растений повысится производительность и возрастет скорость фотосинтеза. Озимая пшеница будет лучше формировать зерна. Самая большая глыба минерала марганца родонита весила 47 тонн и была найдена на Урале. Существует тройной сплав, который называется манганин. Он состоит из таких элементов, как медь, марганец и никель. Его уникальность в том, что он обладает большим электрическим сопротивлением, которое не зависит от температуры, но находится под влиянием давления. Конечно, это не все, что можно сказать об этом металле. Марганец - химический элемент, интересные факты о котором достаточно разнообразны. Особенно если говорить о тех свойствах, которыми он наделяет различные сплавы.