Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова
Медицинский институт
Кафедра фармакологии и фармации
РЕФЕРАТ
Марганец
Выполнила: студентка 1 курса,
группы Фарм-101-1
Корнилова Наталья Михайловна
Якутск 2014
1. Марганец. Общая характеристика
Марганец — элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 25. Обозначается символом Mn (лат. Manganum, манганум, в составе формул по-русски читается как марганец, например, KMnO4 — калий марганец о четыре).
Простое вещество марганец — металл серебристо-белого цвета. Наряду с железом и его сплавами относится к чёрным металлам. Известны пять аллотропных модификаций марганца — четыре с кубической и одна с тетрагональной кристаллической решёткой.
|
25 Хром < Марганец > Железо Mn v Tc 25Mn |
||
|
Внешний вид простого вещества |
||
|
Твёрдый, хрупкий металл серебристо-белого цвета |
||
|
Свойства атома |
||
|
Имя, символ, номер |
Марганец / Manganum (Mn), 25 |
|
|
Атомная масса (молярная масса) |
54,938045(5) [1] а. е. м. (г/моль) |
|
|
Электронная конфигурация |
[Ar] 3d 5 4s2 |
|
|
Радиус атома |
135 пм |
|
|
Химические свойства |
||
|
Ковалентный радиус |
117 пм |
|
|
Радиус иона |
(+7e) 46 (+2e) 80 пм |
|
|
Электроотрицательность |
1,55 (шкала Полинга) |
|
|
Электродный потенциал |
-1,180 В |
|
|
Степени окисления |
7, 6, 5, 4, 3, 2, 0, +1 |
|
|
Энергия ионизации (первый электрон) |
716,8 (7,43) кДж/моль (эВ) |
|
|
Термодинамические свойства простого вещества |
||
|
Плотность (при н. у.) |
7,21 г/смі |
|
|
Температура плавления |
1 517 K |
|
|
Температура кипения |
2 235 K |
|
|
Теплота плавления |
13,4 кДж/моль |
|
|
Теплота испарения |
221 кДж/моль |
|
|
Молярная теплоёмкость |
26,3 [2] Дж/(K·моль) |
|
|
Молярный объём |
7,39 смі/моль |
|
|
Кристаллическая решётка простого вещества |
||
|
Структура решётки |
кубическая |
|
|
Параметры решётки |
8,890 Е |
|
|
Температура Дебая |
400 K |
|
|
Прочие характеристики |
||
|
Теплопроводность |
(300 K) 6,87 [3] Вт/(м·К) |
|
Рис. 1
марганец химическая активность комплексообразование
История открытия
Один из основных минералов марганца — пиролюзит — был известен в древности как чёрная магнезия и использовался при варке стекла для его осветления. Его считали разновидностью магнитного железняка, а тот факт, что он не притягивается магнитом, Плиний Старший объяснил женским полом чёрной магнезии, к которому магнит «равнодушен». В 1774 г. шведский химик К. Шееле показал, что в руде содержится неизвестный металл. Он послал образцы руды своему другу химику Ю. Гану, который, нагревая в печке пиролюзит с углем, получил металлический марганец. В начале XIX века для него было принято название «манганум» (от немецкого Manganerz — марганцевая руда).
Распространённость в природе
Марганец — 14-й элемент по распространённости на Земле, а после железа — второй тяжёлый металл, содержащийся в земной коре (0,03 % от общего числа атомов земной коры).
Весовое количество марганца увеличивается от кислых (600 г/т) к основным породам (2,2 кг/т).
Сопутствует железу во многих его рудах, однако встречаются и самостоятельные месторождения марганца. В чиатурском месторождении (район Кутаиси) сосредоточено до 40 % марганцевых руд. Марганец, рассеянный в горных породах, вымывается водой и уносится в Мировой океан. При этом его содержание в морской воде незначительно (10?7-10?6%), а в глубоких местах океана его концентрация возрастает до 0,3 % вследствие окисления растворённым в воде кислородом с образованием нерастворимого в воде оксида марганца, который в гидратированной форме (MnO2·xH2O) и опускается в нижние слои океана, формируя так называемые железо-марганцевые конкреции на дне, в которых количество марганца может достигать 45 % (также в них имеются примеси меди, никеля, кобальта).
Такие конкреции могут стать в будущем источником марганца для промышленности.
В России является остродефицитным сырьём, известны месторождения: «Усинское» в Кемеровской области, «Полуночное» в Свердловской, «Порожинское» в Красноярском крае, «Южно-Хинганское» в Еврейской автономной области, «Рогачёво-Тайнинская» площадь и «Северо-Тайнинское» поле на Новой Земле.
Минералы марганца
- пиролюзит MnO2·xH2O, самый распространённый минерал (содержит 63,2 % марганца);
- манганит (бурая марганцевая руда) MnO(OH) (62,5 % марганца);
- браунит 3Mn2O3·MnSiO3 (69,5 % марганца);
- гаусманит (MnIIMn2III)O4;
- родохрозит (марганцевый шпат, малиновый шпат) MnCO3 (47,8 % марганца);
- псиломелан mMnO * MnO2 * nH2O (45-60 % марганца);
- пурпурит Mn3+[PO4], (36,65 % марганца).
Физические свойства
- Работа выхода электрона: 4,1 эВ
- Коэффициент линейного температурного расширения: 0,000022 см/см/°C (при 0 °C)
- Электропроводность: 0,00695·106 Ом?1·см?1
- Теплопроводность: 0,0782 Вт/см·K
- Энтальпия атомизации: 280,3 кДж/моль при 25 °C
- Энтальпия плавления: 14,64 кДж/моль
- Энтальпия испарения: 219,7 кДж/моль
- Твёрдость
- по шкале Бринелля: Мн/мІ
- по шкале Мооса: 4[4]
- Давление паров: 121 Па при 1244 °C
- Молярный объём: 7,35 смі/моль
2. Химическая активность простого вещества
Таблица — Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду
|
Окисленная форма |
Восстановленная форма |
Среда |
E0 , В |
|
|
Mn 2+ |
Mn |
H + |
?1,186 |
|
|
Mn 3+ |
Mn 2+ |
H + |
+1,51 |
|
|
MnO 2 |
Mn 3+ |
H + |
+0,95 |
|
|
MnO 2 |
Mn 2+ |
H + |
+1,23 |
|
|
MnO 2 |
Mn(OH) 2 |
OH ? |
?0,05 |
|
|
MnO 4 2? |
MnO 2 |
H + |
+2,26 |
|
|
MnO 4 2? |
MnO 2 |
OH ? |
+0,62 |
|
|
MnO 4 ? |
MnO 4 2? |
OH ? |
+0,56 |
|
|
MnO 4 ? |
H 2 MnO4 |
H + |
+1,22 |
|
|
MnO 4 ? |
MnO 2 |
H + |
+1,69 |
|
|
MnO 4 ? |
MnO 2 |
OH ? |
+0,60 |
|
|
MnO 4 ? |
Mn 2+ |
H + |
+1,51 |
|
Характерные степени окисления марганца:0, +2, +3, +4, +6, +7 (+1, +5 мало характерны).
1.
Легко окисляется кислородом воздуха с образованием оксидов различного состава:
выше 800°С образуется смешанный оксид марганца (II, III):
3Mn + 2O 2 = Mn3 O4 ;
при температуре 450 — 800°С получается оксид марганца (III):
4Mn + 3O 2 = 2Mn2 O3
ниже 450°С образуется оксид марганца (IV):
Mn + O 2 = MnO2 .
С галогенами, кроме фтора, дает галогениды марганца (II):
2Mn + 3F 2 = 2MnF3 (MnF4 );
Mn + Cl 2 = MnCl2 .
При нагревании реагирует с серой, азотом, фосфором, углеродом, кремнием:
- Mn + S = MnS;
2Mn + N 2 = 2MnN (возможно образование MnN6 , Mn5 N2 , Mn4 N, Mn3 N2 и других нитридов);
Mn + P = MnP (возможно образование MnP 3 , Mn2 P, Mn3 P, Mn3 P2 и других фосфидов);
3Mn + С = Mn 3 С (возможно образование Mn5 С2 , Mn15 С4 , Mn2 С7 и других карбидов);
Mn + Si = MnSi (возможно образование Mn 3 Si, Mn5 Si и других силицидов).
Водород поглощает с образованием твердых растворов.
2.
При комнатной температуре очень медленно взаимодействует с водой, при нагревании с умеренной скоростью:
Mn + 2H 2 O = MnO2 + 2H2 .
3.
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 + H2 ;
Mn + H 2 SO4 = MnSO4 + H2 ;
с разбавленной азотной кислотой образует нитрат марганца (II) и оксид азота (II):
3Mn + 8HNO 3 = 3Mn(NO3 )2 + 2NO + 4H2 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 SO4 = MnSO4 + SO2 + 2H2 O;
Mn + 4HNO 3 = Mn(NO3 )2 + 2NO2 + 2H2 O.
4.
Марганец — активный металл, способен вытеснять металлы из их оксидов:
5Mn + Nb 2 O5 = 5MnO + 2Nb.
3. Способность к комплексообразованию (карбонилы марганца)
Декакарбонилдимарганец — неорганическое соединение, карбонильный комплекс марганца состава Mn2(CO)10. Жёлтые кристаллы, не растворимые в воде.
Получение:
Действие на хлорид марганца(II) монооксидом углерода под давлением:
Физические свойства
Декакарбонилдимарганец образует диамагнитные жёлтые кристаллы, не растворимые в воде, растворимые в органических растворителях.
Химические свойства
Разлагается при нагревании:
Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами:
В растворе в диоксане реагирует с щелочными металлами:
При реакции бензольного раствора с амальгамой натрия образуется водородсодержащий карбонил:
Тот же результат получится при реакции с водородом под давлением:
Применение
Получение порошкообразного марганца.
Нанесение магранцевых покрытий.
4. Соединения марганца
Оксид маганца(II) — MnO — низший оксид марганца, монооксид.
Физические свойства
Температура плавления 1569 °C. Температура кипения 3127 °C* (*-возгоняется с диссоциацией) Известны две сингонии кристаллов оксида марганца(II):
- кубическая (а = 0,4448 нм);
- гексагональная модификация (устойчивая до 155,3 °C);
- Антиферромагнетик с точкой Нееля 122 К, полупроводник.
Молярная масса 70,94 г/моль. Цвет кристаллов — зелёный или серо-зелёный. У кубической сингонии плотность 5,18 г/см3.
Химические свойства
Не растворим в воде. Легко окисляется с образованием хрупкой оболочки MnO2. Восстанавливается до марганца при нагревании с водородом или активными металлами.
Геологические свойства
В природе встречается редко. Входит в состав манганозита.
Получение
Оксид марганца(II) можно получить прокаливанием при температуре 300 °C кислородсодержащих солей марганца(II) в атмосфере инертного газа. Из распространённого MnO2 его получают через частичное восстановление при температурах 700-900 °C водородом или угарным газом.
Применение
Применяется как катализатор при дегидрогенизации пиперидина.
Используется для десульфуризации металлов.
Компонент многих керамических материалов.
Соли марганца(II) широко используются как катализаторы окислительных процессов. Например, добавление солей в льняное масло ускоряет окисление последнего кислородом воздуха, таким образом ускоряя высыхание краски. Льняное масло, содержащее соли марганца(II), (сиккатив) называют олифой.
Ацетат марганца(II) — неорганическое соединение, соль металла марганца и уксусной кислоты с формулой Mn(CH3COO)2, светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, образуеткристаллогидрат.
Получение
Безводную соль получают действием ледяной уксусной кислотой на нитрат марганца(II):
Кристаллогидрат получают действием уксусной кислоты на карбонат марганца(II):
Физические свойства
Ацетат марганца(II) образует светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, плохо растворимые в этаноле. На воздухе легко окисляются.
Образует кристаллогидрат состава Mn(CH3COO)2*4H2O.
Применение
Катализатор окисления в органическом синтезе.
Бромид марганца(II) — неорганическое соединение, соль металла марганца и бромистоводородной кислоты с формулой MnBr2, светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, образуеткристаллогидраты.
Получение
Действие паров брома на порошкообразный марганец:
Действие бромистоводородной кислоты на карбонат марганца
Физические свойства
Бромид марганца(II) образует светло-розовые кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа P 3m1, параметры ячейки a = 0,3820 нм, c = 0,6188 нм, Z = 1.
Хорошо растворяется в воде.
Образует кристаллогидраты состава
MnBr2*n H2O,
где n = 1, 2, 4 и 6.
Гексагидрат образуется при температуре ниже 13°С.
С аммиаком образует аддукты вида
MnBr2*n NH3,
где n = 1, 2, 6.
Химические свойства
Кристаллогидрат при нагревании ступенчато теряет воду:
Гексахлороманганат(II) калия — неорганическое соединение, комплексная соль калия, марганца и соляной кислоты с формулой K4MnCl6, жёлтые кристаллы.
Получение
В природе встречается минерал хлорманганокалит — K4MnCl6 [1].
Физические свойства
Гексахлороманганат(II) калия образует жёлтые кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа R c, параметры ячейки a = 1,193 нм, c = 1,479 нм, Z = 6.
Гексацианоманганат(III) калия — неорганическое соединение, комплексная соль калия, марганца и синильной кислоты с формулой K3Mn(CN)6, красные кристаллы, образуеткристаллогидраты.
Получение
Добавление фосфата марганца к горячему раствору цианистого калия:
Физические свойства
Гексацианоманганат(III) калия образует красные кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P cnb, параметры ячейки a = 1,060 нм, b = 1,355 нм, c = 0,860 нм, Z = 4.
Образует кристаллогидрат состава K3Mn(CN)6*3H2O.
Гексацианоферрат(II) марганца — неорганическое соединение, соль марганца и железистосинеродистой кислоты с формулой Mn2[Fe(CN)6], не растворяется в воде, образуеткристаллогидрат — светло-зелёные кристаллы.
Получение
Реакция железистосинеродистой кислоты и хлорида марганца(II):
Физические свойства
Гексацианоферрат(II) марганца образует кристаллогидрат состава Mn2[Fe(CN)6]*7H2O — светло-зелёные или светло-розовые кристаллы, которые при хранении на воздухе из-за окисления приобретают светло-кофейный цвет.
Не растворяется в воде.
Гидроксид марганца(II) — неорганическое соединение, гидроокись металла марганца с формулой Mn(OH)2, светло-розовые кристаллы, не растворимые в воде.
Описание
Гидроксид марганца(II) — студнеобразный светло-розовый осадок. Нерастворим в воде. Проявляет слабо основные свойства. Окисляется на воздухе.
Гидроксид марганца(II) образует светло-розовые кристаллы триклинной сингонии, пространственная группа P 3m1, параметры ячейки a = 0,334 нм, c = 0,468 нм, Z = 1.
Химические свойства
Гидроксид марганца (II) легко окисляется на воздухе до бурого оксогидроксида марганца, который далее разлагается на оксид марганца (IV):
Гидроксид марганца (II) обладает основными свойствами. Он реагирует с кислотами и кислотными оксидами:
Гидроксид марганца (II) обладает восстановительными свойствами. В присутствии сильных окислителей он может окисляться до перманганата:
Получение
Образуется гидроксид марганца (II) при взаимодействии его солей со щелочами:
Гидроортофосфат марганца(II) — неорганическое соединение, кислая соль металла марганца и ортофосфорной кислоты с формулой MnHPO4, бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде, образует кристаллогидраты.
Получение
Действие гидрофосфата натрия на сульфат марганца(II):
Физические свойства
Гидроортофосфат марганца(II) образует бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде.
Образует кристаллогидраты состава MnHPO4*n H2O, где n = 1/2, 3.
Химические свойстваКристаллогидраты при нагревании ступенчато разлагаются:
При нагревании превращается в пирофосфат марганца(II):
Динитрид пентамарганца — неорганическое соединение металла марганца и азота с формулой Mn3N2, серые кристаллы.
Получение
Сжигание пирофорного марганца в атмосфере чистого азота при давлении 10 ат:
Физические свойства
Динитрид пентамарганца образует серые кристаллы.
Диборид марганца — неорганическое соединение металла марганца и бора с формулой MnB2, серо-фиолетовые кристаллы.
Получение
Спекание бора и марганца:
Физические свойства
Диборид марганца образует серо-фиолетовые кристаллы.
Дисилицид марганца — неорганическое соединение металла марганца и кремния с формулой MnSi2, серые кристаллы, не растворимые в воде.
Физические свойства
Дисилицид марганца образует серые кристаллы тетрагональной сингонии, параметры ячейки a = 0,5513 нм, c = 1,7422 нм, Z = 16.
Не растворяется в воде.
Дифосфид тримарганца — неорганическое соединение металла марганца и фосфора с формулой Mn3P2, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.
Получение
Спекание порошкообразного марганца и красного фосфора:
Физические свойства
Дифосфид тримарганца образует тёмно-серые кристаллы.
Не растворяется в воде.
Иодид марганца(II) — неорганическое соединение, соль металла марганца и иодистоводородной кислоты с формулой MnI2, светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, образуеткристаллогидраты.
Получение
Действие раствора иода в эфире на порошкообразный марганец:
Физические свойства
Иодид марганца(II) образует светло-розовые кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа P 3m1, параметры ячейки a = 0,416 нм, c = 0,682 нм, Z = 1.
На воздухе кристаллы со временем темнеют.
Растворяется в воде.
Образует кристаллогидраты состава MnI2*n H2O, где n = 1, 2, 4, 6 и 8.
С аммиаком образует аддукты вида MnI2*n NH3, где n = 2, 6.
Ферромагнетик.
Карбид тримарганца — неорганическое соединение металла марганца и углерода с формулой Mn3C, чёрные кристаллы, разлагается в воде.
Получение
Нагревание оксида марганца(II,III) с углём:
Нагревание марганца с углём в вакууме:
Физические свойства
Карбид тримарганца образует чёрные кристаллы.
Химические свойства
Реагирует с водой:
Карбонат марганца — сложное вещество, химическая формула — MnCO3. Представляет собой бледно розовые кристаллы, в присутствии кислорода и воды приобретает бурую окраску. Обладает гексагональной химической решеткой. Соединение используется в металлургической и химической промышленности. В природе встречается в виде минерала pодохрозита.
Химические свойства
При температуре 200 °C разлагается:
- MnCO3 > MnO + CO2 (используется в производстве сухих батареек)
Применение
Используется, как удобрение, для восполнения недостатка марганца.
Мангафодипир (продаётся под брендовым названием Тесласкан в виде тринатрия мангафодипира) — контрастный агент для внутривенного введения для улучшения контраста при проведении магнинтно-резонансной томографии (МРТ) печени.
Состоит из двух частей — парамагнитных ионов марганца (II) и хелатобразующего агента фодипир (дипиридоксилдифосфат, DPDP).
Нормальные ткани печени поглощают марганец в больших количествах по сравнению с ненормальными или имеющими раковые образования. Марганец позволяет сократить время продольной релаксации (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 H28 MnN4 O14 P2
Метасиликат марганца(II) — неорганическое соединение, соль металла марганца и кремневой кислоты с формулой MnSiO3, розовые кристаллы, не растворимые в воде.
Нахождение в природе
В природе встречается минерал родонит — силикат марганца с примесями.
Получение
Соединение можно получить взаимодействием растворимых солей марганца и силикатов щелочных металлов:
Физические свойства
Метасиликат марганца(II) образует розовые кристаллы триклинной сингонии, параметры ячейки a = 0,777 нм, b = 1,202 нм, c = 0,674 нм, б = 92,38°, в = 94,07°, г = 105,48°.
Не растворяется в воде.
Нитрат марганца — неорганическое соединение, соль металла марганца и азотной кислоты с формулой Mn(NO3)2, светло-розовые кристаллы, растворимые в воде, образует кристаллогидраты.
Получение
Действие разбавленной азотной кислоты на гидроксид или карбонат марганца:
Физические свойства
Нитрат марганца образует светло-розовые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Также растворим в диоксане, тетрагидрофуране, ацетонитриле.
Образует кристаллогидраты состава
Mn(NO3)2*n H2O,
где n = 1, 2, 3, 4 и 6.
Кристаллогидрат Mn(NO3)2*6H2O плавится при 28,5 °С в собственной кристаллизационной воде, имеет плотность 1,82 г/смі.
С аммиаком образует аддукт вида
Mn(NO3)2*9NH3.
Химические свойства
Разлагается при нагревании:
Применение
Для получения высокочистого оксида марганца(IV).
В оксидных катализаторах.
Компонент микроудобрений.
Сиккатив.
Оксид марганца(II,III) — неорганическое соединение, окисел металла марганца с формулой Mn3O4, коричнево-чёрные кристаллы, не растворяется в воде.
Получение
В природе встречается минерал гаусманит — Mn3O4 с примесями.
Физические свойства
Оксид марганца(II,III) образует коричнево-чёрные кристаллы тетрагональной сингонии, пространственная группа I 41/amd, параметры ячейки a = 0,575 нм, c = 0,942 нм, в = 103,9°, Z = 4.
При 1160°С происходит переход в фазу кубической сингонии.
Парамагнетик.
Ортосиликат марганца(II) — неорганическое соединение, соль металла марганца и кремневой кислоты с формулой Mn2SiO4, серовато-розовые кристаллы, не растворимые в воде.
Получение
В природе встречается минерал тефроит — силикат марганца с примесями.
Реакция хлорида марганца(II) и ортосиликата натрия:
Физические свойства
Ортосиликат марганца(II) образует серовато-розовые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P mnb, параметры ячейки a = 0,6221 нм, b = 1,062 нм, c = 0,4862 нм, Z = 4.
Не растворяется в воде.
Ортофосфат марганца(II) — неорганическое соединение, соль металла марганца и ортофосфорной кислоты с формулой Mn3(PO4)2, бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде, образует кристаллогидраты.
Получение
Тригидрат ортофосфата марганца встречается в природе в виде минерала реддингит.
Действие гидрофосфата натрия на растворимые соли марганца:
Физические свойства
Ортофосфат марганца(II) образует бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде.
Образует кристаллогидраты состава Mn3(PO4)2*n H2O, где n = 1, 2, 3, 7.
Химические свойства
Кристаллогидраты при нагревании ступенчато разлагаются:
Силицид димарганца — неорганическое соединение металла марганца и кремния с формулой Mn2Si, серые кристаллы, не растворимые в воде.
Физические свойства
Силицид димарганца образует серые кристаллы.
Не растворяется в воде.
Силицид марганца — неорганическое соединение металла марганца и кремния с формулой MnSi, серые кристаллы, не растворимые в воде.
Физические свойства
Силицид марганца образует серые кристаллы кубической сингонии, пространственная группа P 213, параметры ячейки a = 0,4548 нм, Z = 4.
Не растворяется в воде.
Сульфат димарганца-дикалия — неорганическое соединение, комплексная соль калия, марганца и серной кислоты с формулой K2Mn2(SO4)3.
Получение
В природе встречается минерал манганолангбейнит — K2Mn2(SO4)3 с примесями [1].
Диффузия в геле растворов сульфатов калия и марганца:
Физические свойства
Сульфат димарганца-дикалия образует кристаллы кубической сингонии, пространственная группа P 213, параметры ячейки a = 1,01194 нм, Z = 4.
Сульфат марганца-дикалия — неорганическое соединение, комплексная соль калия, марганца и серной кислоты с формулой K2Mn(SO4)2, образует кристаллогидраты.
Физические свойства
Сульфат марганца-дикалия образует кристаллы.
Образует кристаллогидраты состава K2Mn(SO4)2*n H2O, где n = 2, 4 и 6.
Кристаллогидрат состава K2Mn(SO4)2*2H2O — триклинная сингония, пространственная группа P 1, параметры ячейки a = 0,6574 нм, b = 0,7332 нм, c = 1,0700 нм, б = 72,89°, в = 73,91°, г = 69,77°, Z = 2.
Кристаллогидрат состава K2Mn(SO4)2*4H2O — моноклинная сингония, пространственная группа C 2/m, параметры ячейки a = 1,1986 нм, b = 0,957 нм, c = 0,995 нм, в = 95°, Z = 4.
Сульфат марганца (II) (марганцевый купорос) — неорганическое соединение, соль металла марганца и серной кислоты с химической формулой MnSO4, хорошо растворимо в воде, образует кристаллогидраты.
Описание
Белый порошок, при прокаливании плавится и разлагается. Кристаллогидрат MnSO4
- 5H2O — красно-розовый, техническое название марганцевый купорос. Хорошо растворим в воде, светло-розовая окраска раствора отвечает аквакомплексу [Mn(H2O)6]2+; гидролизуется по катиону.
Применяется для получения Mn, MnO2 и других соединений марганца, как микроудобрение и аналитический реагент.
Химические свойства
Реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Слабый восстановитель, реагирует с типичными окислителями.
Взаимодействие с растворами щелочей:
Окисляется диоксидом свинца:
Сульфид марганца(II) — неорганическое соединение, соль металла марганца и сероводородной кислоты с формулой MnS, зелёные или красновато-бурые кристаллы, не растворимые в воде, образует кристаллогидрат, характеризуется полиморфизмом.
Получение
В природе встречается минерал алабандин (марганцевая обманка) — б-MnS с различными примесями.
Сплавление марганца и серы:
Осаждение растворимой соли двухвалентного марганца гидросульфидом аммония в инертной атмосфере (образуется б-MnS):
Осаждение растворимой соли двухвалентного марганца сероводородом в буферном растворе ацетата натрия (образуется в-MnS):
Восстановление сульфата марганца углеродом (кокс):
Физические свойства
Сульфид марганца(II) образует кристаллы трёх модификаций:
б-MnS, зелёные кристаллы, кубическая сингония, пространственная группа F m3m, параметры ячейки a = 0,5211 нм, Z = 4.
в-MnS, красные кристаллы, кубическая сингония, пространственная группа F 43m, параметры ячейки a = 0,559 нм, Z = 4.
г-MnS, красные кристаллы, гексагональная сингония, пространственная группа P 63mc, параметры ячейки a = 0,398, c = 0,643 нм, Z = 2.
в-MnS и г-MnS модификации являются метастабильными и при нагревании до 200-300°С переходят в б-MnS фазу.
Образует кристаллогидрат состава 3MnS*H2O, серо-розовые кристаллы.
Химические свойства
Растворяется в разбавленных растворах щелочей:
Реагирует с разбавленными кислотами:
Окисляется горячими концентрированными серной и азотной кислотами:
При нагревании окисляется кислородом воздуха:
Тиоцианат марганца(II) — неорганическое соединение, соль металла марганца и роданистоводородной кислоты с формулой Mn(SCN)2, жёлтые кристаллы, растворимые в воде, образуеткристаллогидраты.
Получение
Обменной реакцией тиоцианата бария и сульфата марганца(II):
Действие роданистоводородной кислоты на карбонат марганца(II):
Безводную соль получают дегидратацией кристаллогидрата при нагревании:
Физические свойства
Тиоцианат марганца(II) образует жёлтые кристаллы, растворимые в воде.
Образует кристаллогидраты состава Mn(SCN)2*n H2O, где n = 2, 3, 4.
Химические свойства
Разлагается при нагревании:
Фосфид димарганца — неорганическое соединение металла марганца и фосфора с формулой Mn2P, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.
Получение
Спекание порошкообразного марганца и красного фосфора:
Физические свойства
Фосфид димарганца образует тёмно-серые кристаллы тригональной сингонии, пространственная группа P 321, параметры ячейки a = 0,6070 нм, c = 0,3451 нм, Z = 3.
Не растворяется в воде.
Фосфид марганца — неорганическое соединение металла марганца и фосфора с формулой MnP, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.
Получение
Спекание порошкообразного марганца и красного фосфора:
Физические свойства
Фосфид марганца образует тёмно-серые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P nma, параметры ячейки a = 0,5249 нм, b = 0,3167 нм, c = 0,5905 нм, Z = 4.
Не растворяется в воде.
Фосфид тримарганца — неорганическое соединение металла марганца и фосфора с формулой Mn3P, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.
Получение
Спекание порошкообразного марганца и красного фосфора:
Физические свойства
Фосфид тримарганца образует тёмно-серые кристаллы тетрагональной сингонии, пространственная группа I 4, параметры ячейки a = 0,9160 нм, c = 0,4599 нм, Z = 8.
Не растворяется в воде.
Марганца(II) фторид — неорганическая соль.
Свойства
Вещество растворяется в сильных кислотах при нагревании, плохо растворимо в воде, этаноле, диэтиловом эфире. Образует тетрагидрат.
Получение
Образуется при разложении (NH4)2[MnF4] в атмосфере СО2 при 300 °С; взаимодействием Mn c HF при температуре 600-800 °С.
Применение
Применяется как фторирующий агент и как антиферромагнитный материал.
Хлорид марганца(II) — неорганическое соединение, соль металла марганца и соляной кислоты с формулой MnСl2. Кристаллы розового цвета. Хорошо растворяется в воде. Образуеткристаллогидраты.
Получение
В лаборатории получают растворением ферромарганца, металлического марганца или диоксида марганца в соляной кислоте с последующим осаждением примеси железа пастой MnCO3.
При выделении из водных растворов образует кристаллогидраты MnСl2*4H2O и MnСl2*2H2O.
Свойства
При 650 °C возгоняется и в присутствии влаги разлагается. В воде хорошо растворим (42,3 г/100 мл)
Применение
В производстве батареек.
В синтезе металлоорганических соединений марганца.
Арсенид марганца — неорганическое соединение металла марганца и мышьяка с формулой MnAs, тёмно-серые кристаллы, не растворимые в воде.
Получение
Спекание порошкообразного марганца и мышьяка:
Физические свойства
Арсенид марганца образует тёмно-серые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P nam, параметры ячейки a = 0,563 нм, b = 0,638 нм, c = 0,362 нм, Z = 4.
Не растворяется в воде.
Ацетилацетонат марганца(III) — хелатное соединение металла марганца, формулой [Mn(C5H7O2)3]. При нормальных условиях представляет собой блестящие чёрные кристаллы, плохо растворимые в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях.
Получение
Вещество можно получить по уравнению:
Действие ацетилацетона на ацетат марганца(III):
Реакция суспензии MnOOH c ацетиацетоном в водном растворе.
Физические свойства
Ацетилацетонат марганца(III) образует блестящие чёрные кристаллы, плавится при 172 °С. Растворяется в бензоле, хлороформе, эфирах и др. Плохо растворяется в воде.
Манганат натрия — неорганическое соединение, соль металла натрия и марганцоватой кислоты с формулой Na2MnO4, чёрные кристаллы, разлагается в воде, образует кристаллогидраты.
Получение
Окисление соединений марганца нитратами:
Окисление кислородом воздуха щелочных расплавов оксида марганца(IV):
Разложение перманганата натрия в щелочном растворе:
Физические свойства
Манганат натрия образует чёрные кристаллы.
Образует зелёные кристаллогидраты состава
Na2MnO4*n H2O,
где n = 4, 6, 10.
Химические свойства
Разлагается при нагревании:
Реагирует с водой:
Реагирует с разбавленными кислотами:
Марганцомвая кислотам — сильная неорганическая кислота с химической формулой HMnO4. В чистом виде не выделена, существует в виде раствора. Соли марганцовой кислоты называютсяперманганаты. Самым известным производным марганцовой кислоты является перманганат калия (марганцовка).
Физические свойства
Марганцовая кислота не выделена в свободном виде. Максимальная концентрация в водном растворе составляет 20 %. Растворы марганцовой кислоты имеют фиолетовую окраску. При температуре ниже 20 °C образует кристаллогидрат , имеющий ионное строение .
Химические свойства
Марганцовая кислота в растворе медленно разлагается, при этом выделяется кислород и выпадает осадок диоксида марганца:
Проявляет общие для сильных кислот свойства, например вступает в реакции нейтрализации с сильными и слабыми основаниями:
Марганцовая кислота, как и её соли (перманганаты), является очень сильным окислителем, например в реакциях:
Получение
Марганцовая кислота может быть получена взаимодействием оксида марганца(VII) с водой на холоде:
Метагидроксид марганца — неорганическое соединение, оксогидроксид металла марганца с формулой MnO(OH), буро-чёрные кристаллы, не растворимые в воде.
Получение
В природе встречается минерал манганит — MnO(OH) с различными примесями.
Растворение оксида марганца(IV) в концентрированном холодном едком натре:
Осаждение щелочами из раствора солей трёхвалентвого марганца:
Физические свойства
Метагидроксид марганца образует парамагнитные буро-чёрные кристаллы моноклинной сингонии, пространственная группа P 21/b, параметры ячейки a = 0,527 нм, b = 0,524 нм, c = 0,527 нм, в = 114,50°, Z = 4.
Есть упоминание о существовании другой модификации ромбической сингонии, пространственная группа P bnm, параметры ячейки a = 0,453 нм, b = 0,927 нм, c = 0,287 нм, Z = 4.
Не растворяется в воде, р ПР = 36,0.
Химические свойства
Разлагается при нагревании в вакууме:
Реагирует с кислотами:
Реагирует с перегретыми растворами щелочей (под давлением):
Окисляет концентрированную горячую соляную кислоту:
Окисляется кислородом воздуха при нагревании:
В присутствии влаги медленно окисляется при комнатной температуре:
Восстанавливается водородом:
Оксид марганца(IV) (диоксид марганца) MnO2 — порошок тёмно-коричневого цвета, нерастворимый в воде. Наиболее устойчивое соединение марганца, широко распространённое в земной коре (минерал пиролюзит).
Химические свойства
При обычных условиях ведет себя довольно инертно. При нагревании с кислотами проявляет окислительные свойства, например, окисляет концентрированную соляную кислоту до хлора:
С серной и азотной кислотами MnO2 разлагается с выделением кислорода:
При взаимодействии с сильными окислителями диоксид марганца окисляется до соединений Mn7+ и Mn6+:
Диоксид марганца проявляет амфотерные свойства. Так, при окислении сернокислого раствора соли MnSO4 перманганатом калия в присутствии серной кислоты образуется чёрный осадок соли Mn(SO4)2.
При сплавлении с щелочами и основными оксидами MnO2 выступает в роли кислотного оксида, образуя соли манганиты:
Является катализатором разложения пероксида водорода:
Получение
В лабораторных условиях получают термическим разложением перманганата калия:
Также можно получить реакцией перманганата калия с пероксидом водорода. На практике образовавшийся MnO2 каталитически разлагает пероксид водорода, вследствие чего реакция до конца не протекает.
При температуре выше 100 °C восстановлением перманганата калия водородом:
- Оксид марганца(VII) Mn2O7 — зеленовато-бурая маслянистая жидкость (tпл=5,9 °C), неустойчив при комнатной температуре;
- сильный окислитель, при соприкосновении с горючими веществами воспламеняет их, возможно со взрывом. Взрывается от толчка, от яркой вспышки света, при взаимодействии с органическими веществами. Получить оксид марганца(VII) Mn2O7 можно действием концентрированной серной кислоты на перманганат калия:
Полученный оксид марганца(VII) неустойчив и разлагается на оксид марганца(IV) и кислород:
Одновременно выделяется озон:
Оксид марганца(VII) взаимодействует с водой, образуя марганцовую кислоту:
Перманганамт камлия (лат. Kalii permanganas, распространённое название в быту — марганцовка) — марганцовокислый калий, калиевая соль марганцевой кислоты. Химическая формула — KMnO4. Прекурсор (IV список прекурсоров ПККН).
Представляет собой тёмно-фиолетовые, почти чёрные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор малинового цвета.
Внешний вид: тёмно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском
Химические свойства
Является сильным окислителем. В зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде — до соединений марганца(II), в нейтральной — до соединений марганца(IV), в сильно щелочной — до соединений марганца(VI).
Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия):
в кислой среде:
в нейтральной среде:
в щелочной среде:
в щелочной среде на холоде:
Однако надо отметить, что последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.
При соприкосновении с концентрированной серной кислотой перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII):
при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца MnO3HSO4. По реакции с фторидом йода(V) можно получить аналогичный оксофторид:
При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода).
Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:
На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:
Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:
Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) K2MnO4 на MnO2 и KMnO4.
Водные растворы перманганата калия термодинамически нестабильны, но кинетически довольно устойчивы. Их сохранность резко повышается при хранении в темноте.
Применение
Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.
Медицинское применение
Разбавленные растворы (около 0,1 %) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. В качестве рвотного средства для приёма внутрь при отравлениях морфином, аконитином и некоторыми другими алкалоидами используют разбавленный (0,02-0,1%) раствор перманганата калия [1] .
Фармакологическое действие
Антисептическое средство. При соприкосновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения — альбуминаты (за счёт этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах — раздражающее, прижигающее и дубящее действие).
Обладает также дезодорирующим эффектом. Эффективен при лечении ожогов и язв. Способность калия перманганата обезвреживать некоторые яды лежит в основе использования его растворов для промывания желудка при отравлениях неизвестным ядом и пищевых токсикоинфекциях. При попадании внутрь всасывается, оказывая действие (приводит к развитию метгемоглобинемии).
Показания
Смазывание язвенных и ожоговых поверхностей — инфицированные раны, язвы и ожоги кожи. Полоскание полости рта и ротоглотки — при инфекционно-воспалительных заболеваниях слизистой оболочки полости рта и ротоглотки (в том числе при ангинах).
Для промывания и спринцеваний при гинекологических и урологических заболеваниях — кольпиты и уретриты. Для промываний — желудка при отравлениях, вызванных приёмом внутрь алкалоидов (морфин, аконитин, никотин), синильной кислотой, фосфором, хинином; кожи — при попадании на неё анилина; глаз — при поражении их ядовитыми насекомыми.
Противопоказания
Гиперчувствительность.
Побочные действия
Аллергические реакции, при использовании концентрированных растворов — ожоги и раздражение. Симптомы при передозировке : резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки — отёчная, тёмно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отёк гортани, развитие механической асфиксии, ожогового шока, двигательного возбуждения, судорог, явлений паркинсонизма, геморрагического колита, нефропатии, гепатопатии. При пониженной кислотности желудочного сока возможно развитие метгемоглобинемии с выраженным цианозом и одышкой. Смертельная доза для детей — около 3 г, для взрослых — 0,3-0,5 г/кг. Лечение: метиленовый синий (50 мл 1 % раствора), аскорбиновая кислота (в/в — 30 мл 5 % раствора), цианокобаламин — до 1 мг, пиридоксин (в/м — 3 мл 5 % раствора).
Способ применения и дозы
Наружно, в водных растворах для промывания ран (0,1-0,5 %), для полоскания рта и горла (0,01-0,1 %), для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей (2-5 %), для спринцевания (0,02-0,1 %) в гинекологической и урологической практике, а также промывания желудка при отравлениях.
Предосторожности
Активно взаимодействует при нагреве и даже при комнатной температуре, с большинством восстановителей, например, органическими веществами (сахарозой, танинами, глицерином и многими другими) легкоокисляющимися веществами, поэтому, при смешивании происходит саморазогревание, что иногда вызывает самовоспламенение смеси (с концентрированным раствором глицерина, или безводным — всегда) и может привести к взрыву.
Очень опасно растирание сухого перманганата калия с органическими веществами и порошками активных металлов и неметаллов (кальцием, алюминием, магнием, фосфором, серой и др.) — весьма вероятен взрыв.
Другие сферы применения
Применяется для определения перманганатной окисляемости при оценке качества воды согласно ГОСТ 2761-84 по методу Кубеля .
- Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
- Растворы (концентрации примерно 3 г/л) широко применяются при тонировании фотографий.
- В пиротехнике применяют в качестве сильного окислителя.
- Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в космических жидкостно-ракетных двигателях.
- Водный раствор перманганата калия используется для травления дерева, в качестве морилки.
— Водный раствор применяется также для выведения татуировок. Результат достигается посредством химического ожога, при котором отмирают ткани, в которых содержится красящее вещество. Данный метод немногим отличается от простого срезания кожи, обычно он менее эффективен и более неприятен, так как ожоги заживают намного дольше. Татуировка не удаляется полностью, на её месте остаются шрамы.
- Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении мета- и парафталевых кислот из мета- и параксилолов, соответственно.
Получение
Химическое или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирование манганата калия. Например:
Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и эндотермична, она является основным промышленным способом получения перманганата калия.
14 июня 2013 года на Украине перманганат калия был признан прекурсором и внесён в список наркотических веществ.
Фторид марганца(IV) — неорганическое соединение, соль металла марганца и плавиковой кислоты с формулой MnF4, голубые кристаллы.
Получение
Быстрое охлаждение паров, образующихся при действии фтора на фторид марганца(III):
Физические свойства
Фторид марганца(IV) образует голубые кристаллы.
Химические свойства
Разлагается при нагревании:
Хлорид марганца(IV) — неорганическое соединение, соль металла марганца и соляной кислоты с формулой MnCl4, красновато-коричневые кристаллы.
Получение
Растворение оксида марганца(IV) в ацетилхлориде:
Обработка суспензии оксида марганца(IV) в эфире газообразным хлористым водородом:
Физические свойства
Хлорид марганца(IV) образует красновато-коричневые кристаллы.
Химические свойства
Разлагается при нагревании:
