Valence de mangan. Proprietățile elementelor chimice

În sistemul IV prezentat elementelor chimice numerotate 25 este din metal - mangan, împreună cu technețiu și reniu aceasta face subgrupă saptea incidentală a grupului. Elementul este distribuit pe scară largă în scoarța pământului și face parte din diferite roci: pyrolusit, brownite, gausmanite. Manganul, a cărui valență poate fi egală cu II, III, IV, VI, VII, formează un număr mare de compuși. Acestea sunt, de exemplu, oxizi, acizi și săruri, care joacă un rol important în industria metalurgică. În acest articol vom afla proprietățile, metodele de producție și aplicare în diferite industrii, în medicină și în viața de zi cu zi.

Caracteristici fizice

Conform poziției în sistemul periodic al elementelor chimice Mendeleev, metal se referă la d-elemente a căror valență este nu numai ultimul strat de energie doi electroni, dar, de asemenea, particulele negative, situate la al treilea nivel. După cum se știe, toate d-elementele prezintă proprietăți fizico-chimice ale metalelor tipice. Manganul nu face excepție. Are o culoare alb-argintie, solida si grea (densitatea este de 7,44 g / cm³), la o temperatură sub 727 ° devine fragilă. Grinzile de cristal pot forma patru modificări: alfa-, beta-, în sus și în formă cubică. Toate acestea sunt formațiuni rezistente într-un anumit interval de temperatură.

Poziția în seria de activități a metalelor

Proprietățile fizico-chimice ale mangan nu depinde numai de locul său în tabelul periodic al elementelor chimice, dar, de asemenea, pe poziția sa într-o serie de activitate din metal, creat de oamenii de știință ruși NN Beketov. În el manganul are un potențial electrod standard egal cu -1.179 V. Elementul este situat între aluminiu și zinc. Aceasta indică capacitatea atomilor de Mn de a deplasa ionii de hidrogen din soluțiile apoase de acid în procesele de oxidare-reducere. Valența manganului în astfel de reacții este de obicei egală cu II. Elementul reacționează activ cu soluții diluate de acizi nitrați și clorură. De asemenea, metalul participă la reacția de substituție cu concentrat fierbinte acid sulfat. În produse se detectează dioxidul de sulf și apa. În plus, se formează sare - sulfat de mangan. În el, valența atomului de metal este de două. Dar în frigul de sulf acid mangan nu se dizolvă datorită formării pe suprafața sa a unui film de oxid de protecție (pasivare metalică).

Caracteristicile compușilor bivalenți divalenți

Sub influența acizilor asupra compușilor naturali care conțin ioni Mn²⁺ sau în procesul de dizolvare a unei substanțe simple - se formează metal în soluții diluate de acizi anorganici, se formează săruri ale manganului bivalent. De exemplu, cristalele de clorură de mangan de culoare roz pot fi obținute prin acțiune soluție de acid clorhidric pe oxid de mangan, a cărui valență este IV. În laborator, acționând asupra sărurilor corespunzătoare cu alcalii, un precipitat alb de hidroxid Mn (OH)₂. Într-un tub de testare deschis în aer, este oxidat, transformându-se într-o substanță maro. Un compus binar, un oxid bivalent divalent, este un produs al reducerii de hidrogen a oxizilor metalici cu o stare de oxidare de +4 sau +7.

Proprietățile amfoterice ale dioxidului de mangan

Cu valența crescândă în compușii cu oxigen metalic, se evidențiază slăbirea proprietăților de bază și întărirea proprietăților acide. Astfel, un compus cu formula Mn₂O₃ și monoxid de mangan, în care valența atomului de metal este egală cu II, are o natură de bază, dioxidul este amfoteric și Mn₂O₇ este anhidrida acidului manganic. Într-un mediu în care pH-ul este mai mic de 7, dioxidul se comportă ca un oxidant puternic. În această calitate se utilizează în celule galvanice și în producția industrială de clor din acid clorhidric. Capacitatea de reducere a dioxidului de mangan în reacții este foarte slabă.

Compușii cei mai importanți ai manganului hexavalent și semivalent

Prin fuziunea dioxidului de metal cu sărurile sale - nitrați și carbonați, este posibil să se obțină o substanță solidă de culoare verde. Se dizolvă bine în apă. Evaporarea soluției produce un compus cristalin verde închis - manganat de potasiu, valența de mangan în care este egală cu VI. În reacțiile cu oxidanți puternici - fluor, clor, substanța se transformă într-o sare a acidului manganos - permanganat de potasiu. Cristalele sale violete închise sunt bine cunoscute, iar în viața de zi cu zi se numește permanganat de potasiu. Soluția sa are o culoare purpurie și la concentrații scăzute este utilizată ca un dezinfectant excelent pentru uz extern. În cursul școlii de chimie, procesele de oxidare-reducere în care se utilizează permanganatul de potasiu ca oxidant sunt studiate în detaliu. În funcție de reacția soluției (neutru, acid sau alcalin), diferiți compuși se găsesc în produse.

De exemplu, într-un mediu acid, atunci când interacționează cu sulfit de potasiu, ionii Mn⁺⁷ restaurat la Mn⁺², se obține sulfat de mangan. Într-un mediu neutru se observă precipitarea unui precipitat maro, iar valența de mangan în oxidul care se formează va fi egală cu IV. În mediul alcalin, reacția sulfatului de potasiu și a sării de acid mangan conduce la apariția ionilor de manganat de potasiu în soluție.

Pregătirea și utilizarea metalelor

Probele cele mai pure de mangan pot fi obținute prin electroliza unei soluții a sulfatului său, care se formează în timpul restaurării pirolusitelor, brownitelor sau hășmanitelor. Așa cum am spus mai devreme, valența manganului în compușii care alcătuiesc minereurile este II. O metodă mai ieftină, comparativ cu electroliza intensivă, poate fi considerată un proces silicotermic. Se compune din reacția de reducere a oxizilor de mangan cu siliciu, care se efectuează în cuptoare electrice. Totuși, puritatea metalului rezultat este redusă. Cel mai solicitat mangan în producția de oțeluri de oțel, conținând până la 15%.

Aceste aliaje sunt în mod particular rezistența și rezistența la șocuri și vibrații, așa că au găsit aplicații în fabricarea șinelor de cale ferată, pieselor de mașini și pietre concasare ciocane. Dacă compoziția aliajului nu este numai mangan, ci și magneziu, atunci acesta dobândește capacitatea de a rezista factorilor care cauzează diferite tipuri de coroziune. aliaje structurale - argint nichel și alpaca utilizate în construcția de nave, conducte și radiatoare, conțin, de asemenea, o mică parte din mangan. Compoziția electrică a aliajelor, de exemplu, manganin, un conținut de metal de până la 12%, acestea sunt caracterizate prin rezistivitate scăzută și indicator de temperatură larg utilizat în domeniu.