Лекция (5) (1106715)
Текст из файла
Элементы 7й группыЛекции 8-9Элементы 7 группы3456789101112ScTiVCrMnFeCoNiCuZnYZrNbMoTcRuRhPdAgCdLaHfTaWReOsIrPtAuHgMn марганецTc технецийRe ренийСвойства элементов 7 группыMnTcReАт. №254375Эл. Конф.3d54s24d55s2R(ат.), пм130136137I1, эВ7.447.287.88I2, эВ15.6415.2616.71χ(A-R)1.601.361.46C.O.2,3,4,(5),6,74f145d56s2(2),3,4,5,(6),7 (2),3,4,5,6,7Свойства металлов 7 группыТ.пл.,оСТ.кип.,оСd,г/см3крист.структураMn124520807.43α-MnTc2200460011.49ГПУRe3180590021.03ГПУα-Mnβ-Mnγ-Mnδ-MnE0(Mn+/M0), В–1.18(n = 2)+0.4(n = 2)+0.3(n = 3)α-Mn1000 К1352 К1416 ККПУКПУ/тОЦКα-MnСвойства металлов 7 группыТ.пл.,оСТ.кип.,оСd,г/см3крист.структураMn124520807.43α-MnTc2200460011.49ГПУRe3180590021.03ГПУα-Mnβ-Mnγ-Mnδ-MnE0(Mn+/M0), В–1.18(n = 2)+0.4(n = 2)+0.3(n = 3)α-Mn1000 К1352 К1416 ККПУКПУ/тОЦКα-MnХимические свойства Mn1.
Высокая реакционная способность2Mn + 2NH4Cl + 2H2O = 2MnCl2 + 2NH3·H2O + H2Mn + 2H2O = Mn(OH)2↓ + H22. Растворяется в кислотахMn + 2HCl = MnCl2 + H24Mn + 10HNO3 (разб) = 4Mn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O3. Mn не реагирует с щелочами, пассивируется HNO3(конц)4. Mn не реагирует с H2, не образует гидридовХимические свойства Mn5. Реагирует F2, O2 с образованием Mn3+2Mn + 3F2 = 2MnF3(200 oC)3Mn + 2O2 = Mn3O4(600 oC)6. Реагирует с другими галогенами и многиминеметаллами с образованием Mn2+Mn + Cl2 = MnCl2(200 oC)Mn + S = MnS(600 oC)3Mn + N2 = Mn3N2(1200 oC)Mn + 4P = MnP4(800 oC)Mn3O4Mn2+, P1–, P0Химические свойства Mn7.
Реагирует с углеродом, образуя карбидыMn7C3, Mn3C, Mn5C28. Легко образует сплавы и интерметаллидыMnAl4, MnZn, Mn3Sn9. Растворяется с образованием комплексовMn + 6NaCN + 1/2O2 + H2O = Na4[Mn(CN)6] + 2NaOHMn2+Mn + 6NaCN + H2O = Na5[Mn(CN)6] + NaOH + 1/2H2Mn1+ (!)Химические свойства Tc, Re1. Не растворяются в кислотах-неокислителях и щелочах2.
Растворяются в кислотах-окислителяхRe + 7HNO3 (конц) = HReO4 + 7NO2 + 3H2O3Re + 7HNO3 (30%) = 3HReO4 + 7NO + 2H2O2Re + 7H2SO4 (конц) = 2HReO4 + 7SO2 + 6H2O3. Растворяются на холоду в H2O22Re + 7H2O2 (30%) = 2HReO4 + 6H2O4. Окисляются в расплавах щелочей4Re + 4KOH + 7O2 = 4KReO4 + 2H2OХимические свойства Tc, Re5. Tc, Re реагируют со многими неметаллами4Re + 7O2 = 2Re2O7(+7)горят в кислороде при T > 400 oCRe + 3F2 = ReF6(+6)2Re + 5Cl2 = 2ReCl5(+5)Re + S = ReS2(+4)6.
Не образуют гидридов,не реагируют с Н2ReS2Нахождение в природеМарганец – распространенный элемент (0.028 ат.%)основные минералы:пиролюзитродохрозитбраунитманганитгаусманитβ-MnO2·nH2OMnCO3Mn2O3Mn2O3·nH2OMn3O4родохрозитТехнеций – нет стабильных изотоповТ1/2 (98Тс) = 4·106 лет, β-излучательРений – редкий и рассеянный элемент, извлекается измолибденовых или медных руд при содержании металла> 0.002 %Нахождение в природеСодержание в земной коре, масс.%Марганец – распространенный элемент (0.028 ат.%)основные минералы:пиролюзит (β-MnO2·nH2O),1родохрозит (MnCO3),браунит (Mn2O3),манганит (Mn20,1O3·nH2O),гаусманит (Mn3O4)родохрозитТехнеций – нет стабильных изотопов0,01Т1/2 (98Тс) = 4·106 летSc Ti V Cr элемент,Mn Fe Co извлекаетсяNi Cu ZnРений – редкий и рассеянныйизмолибденовых или медных руд при содержании металла> 0.002 %Нахождение в природеМарганец – распространенный элемент (0.028 ат.%)основные минералы:пиролюзитродохрозитбраунитманганитгаусманитβ-MnO2·nH2OMnCO3Mn2O3Mn2O3·nH2OMn3O4родохрозитТехнеций – нет стабильных изотоповТ1/2 (98Тс) = 4·106 летРений – редкий и рассеянный элемент, извлекается измолибденовых или медных руд при содержании металла> 0.002 %Получение MnОсновные процессы получения Mn:MnO2 + Fe2O3 + 5C = Mn + 2Fe + 5CO (ферромарганец)>30% MnMnO2 = Mn3O4 + O23Mn3O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2O3Очистка:Mn + H2SO4 (50%) = MnSO4 + H22MnSO4 + 2H2O = 2H2SO4 + 2Mn + O2(электролиз раствора, pH = 8.5)(алюмотермия)Получение Tc, Re1.
Tc не получают из природных минералов, новыделяют из продуктов деления уранаСамые устойчивые изотопы99Tc(τ1/2 = 2·105 лет)98Tc (τ61/2 = 4·10 лет)2. Основные процессы получения Re:Основной минерал – молибденит MoS2 (+ ReS2)4ReS2 + 15O2 = 2Re2O7 + 8SO2Re2O7 + 2NH3 + H2O = 2NH4ReO42NH4ReO4 + 4H2 = 2Re + N2 + 8H2OВсего 60 тонн в год в мире(1000 oC)Применение металлов 7 группы1. Mn – для инструментальных и конструкционных сталейвысокой ударной стойкости2.
Mn – бронзы3. Mn – электротехнические сплавы4. Mn2+ – микродобавки к удобрениям5. MnO2 – в электрохимических элементахФерромарганецMn (12%)6. KMnO4 – промышленный окислитель7.99Tc– в медицине для диагностики8. Re – катализаторы в нефтехимической промышленности9. Re – в электротехнике и измерительных приборахДиаграмма Фроста для MnnE, V64pH = 0MnO43–20MnO4–HMnO4–MnO2MnpH = 14Mn2+-2Mn(OH)2-4Mn3+Mn2O30123MnO43–MnO42–MnO24MnO4–5678nRed/Ox свойства Mn1. В кислой среде самая устойчивая с.о. +22. В щелочной среде устойчивы с.о. +3, +4, +63. В кислой среде с.о. Mn+2 сопропорционирует свысшими с.о.
с образованием Mn+34. С.о. +5 всегда неустойчива по отношению кдиспропорционированию5. В кислой среде окислительные свойства выраженысильнее, чем в щелочнойВысшие степени окисления Mn1. Получение:MnO2 + 2KOH + KNO3 = K2MnO4 + KNO2 + H2OMn+4 → Mn+62K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KClMn+6 → Mn+72. Марганцевая кислота:2Mn(NO3)2 + 5PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H2O2KMnO4 + H2SiF6 = K2SiF6 ↓ + 2HMnO44HMnO4 = 4MnO2 + 3O2 + 2H2OАнгидрид Mn2O7Соли - перманганатыC (г/100г H2O)Сильная кислота, Сmax = 20%6040200LiNa K Rb CsВысшие степени окисления Mn3. Окислитель (+7):8KMnO4 + 5K2S + 12H2SO4 = 8MnSO4 + 9K2SO4 + 12H2O2KMnO4 + 3H2SO3 = 2MnO2↓ + K2SO4 + 2H2SO4 + H2O4KMnO4 + 4KOH = 4K2MnO4 + 2H2O + O2MnO4– + 8H+ + 5e– = Mn2+ + 4H2OE = 1.51 BMnO4– + 4H+ + 3e– = MnO2↓ + 2H2OE = 1.69 BMnO4– + 1e– = MnO42–E = 0.56 BВысшие степени окисления Mn4.
Диспропорционирование манганата(VI):3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH3K2MnO4 + 2CO2 = 2KMnO4 + MnO2 + 2K2CO3Кислота H2MnO4 и оксид MnO3 неизвестны5. Окислитель (+6):4K2MnO4 + K2S + 4H2O = 4MnO2 + 8KOH + K2SO46. Манганаты(VI) изоморфны сульфатам и хроматамK2SO4 – K2CrO4 – K2MnO47. Манганаты(VI) парамагнитны, μ ≈ 1.73 мБ (d1)Соединения Mn(V,IV)1. Соединения Mn(V) неустойчивы, сильные окислители2KMnO4 + 2Na2SO3 + 4NaOH = 2Na3MnO4 + Na2SO4 +K2SO4 +2H2O2. Соединения Mn(V) диспропорционируют в кислой инейтральной среде2Na3MnO4 + 2H2O = Na2MnO4 + MnO2 + 4NaOH3Na3MnO4 + 4H2SO4 = NaMnO4 + 2MnO2 + 4Na2SO4 + 2H2O3.
Соединения Mn(IV) слабые окислителиMnO2 + 4HCl (конц) = MnCl2 + Cl2 + 2H2OСоединения Mn(V,IV)4. Соли Mn(IV) легко гидролизуются (не red/ox!):Mn(SO4)2 + 2H2O = MnO2 + 2H2SO45. Известен фторид Mn(IV)Mn + 2F2 = MnF4неустойчивMnF4 = MnF3 + 1/2F2(40 oC)6. Известны комплексы Mn(IV),самые устойчивые – фторидныеMnF2 + F2 + KF = K2[MnF6]K2[MnF6] + SbF3 = K[SbF6] + MnF2 + KFK2MnF6Соединения Mn(V,IV)5.
Mn(IV) (октаэдр, d3) стабилизируется вгетерополисоединениях2KMnO4 + 18K2MoO4 + 13H2O2 = 2K6[MnMo9O32] +26KOH + 8O2E[MnMo9O32]6-Mn4+ (d3)Соединения Mn(III)1. Бинарные соединения:2Mn + 3F2 = 2MnF34MnO2 = 2Mn2O3 + O2200 оС500 oC2. Гидроксид Mn(III)MnO(OH)2MnSO4 + H2O2 + 4NH3 + 2H2O = 2(NH4)2SO4+ 2MnO(OH)коричневыйАмфотерный гидроксидMnO(OH) + 2H2SO4(конц) = H[Mn(SO4)2] + 2H2OMnO(OH) + 3KOH + H2O = K3[Mn(OH)6]Комплексы Mn(III)1. Стабилизация Mn(III) путем образования комплексовKMnO4 + 6KF + 8HCl = K3[MnF6] + 4H2O + 4KClKMnO4 + 2H2SO4 + 2H2O2 = K[Mn(SO4)2] + 2O2 + 4H2OKMnO4 + 8HCl + 2KCl = K3[MnCl6] + 2Cl2 + 4H2O2.
Более устойчивы хелатные комплексы2MnO(OH) + 3H2C2O4 + 3K2C2O4 = 2K3[Mn(C2O4)3] + 4H2O[Mn(C2O4)]3–Комплексы Mn(III)3. Большинство комплексов Mn(III) высокоспиновыеЯн-Теллеровское искажение октаэдра, μ ≈ 4.9 мБEEMn3+ (d4)4. Известны низкоспиновые комплексы, μ ≈ 2.8 мБ2K4[Mn(CN)6] + H2O2 = 2K3[Mn(CN)6] + 2KOHK3[MnF6] + 6KCN = K3[Mn(CN)6] + 6KFСоединения Mn(II)1.
Получение:2MnO2 + 2H2SO4 (70%) = 2MnSO4 + O2 + 2H2OMn + 2HCl = MnCl2 + H22. Гидроксид – сильное основание, pKb = 3.3MnCl2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2NaClMn(OH)2 + 2CH3COOH = Mn(CH3COO)2 + 2H2OMn(OH)2 + 2KOH (конц, 100 oC) = K2[Mn(OH)4]разлагается при разбавленииMn(OH)2MnCl2Соединения Mn(II)3. Mn(II) окисляется в щелочной среде или при нагревании:3MnSO4 = Mn3O4 + 3SO2 + O2Mn(NO3)2 = MnO2 + 2NO2 + H2O4Mn(OH)2 + O2 = 4MnO(OH) + 2H2O4. Mn(II) окисляется в кислой среде только сильнымиокислителями2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3 +5NaNO3 + 7H2OДругие сильные окислители: PbO2, K2S2O8Соединения Mn(II)5. Сходство Mn2+ ↔ Mg2+:Mn(OH)2 (тв) + 2NH4Cl (aq) = MnCl2 + 2NH3·H2OMnCl2 + 2NaHCO3 = MnCO3 + 2NaCl + H2O + CO2MnSO4 + (NH4)2HPO4 + NH3·H2O = NH4MnPO4·H2O↓ +(NH4)2SO4MnSO4 + (NH4)2S = MnS↓ + (NH4)2SO4MnS + CH3COOH = Mn(CH3COO)2 + H2S↑Причина сходства:pKb:Mg(OH)2 = 2.6; Mn(OH)2 = 3.3R:Mg2+ = 72 пм; Mn2+ = 79 пмКомплексы Mn(II)1.
Наиболее устойчивы оксо- и фторо-комплексы:MnSO4 + 6H2O = [Mn(H2O)6]SO44KF + MnF2 = K4[MnF6]2. Большинство комплексов с другими лигандамиразлагаются водой:[Mn(NH3)6]SO4 + 4H2O = Mn(OH)2 + (NH4)2SO4 + 4NH33. Известны тетраэдрические комплексыK2[MnBr4] желто-зеленыйКомплексы Mn(II)4. Октаэдрические комплексы Mn(II)высокоспиновые, неокрашенныеEEMn2+ (d5)μ ≈ 5.9 мБЭСКП = 05. MnCO3 + 6KCN = K4[Mn(CN)6] + K2CO3темно-синий, низкоспиновыйОксиды MnMn2O7(HMnO4)55 oCMnO2500 oCMn2O3кислотныйα-MnO2 пиролюзит900 oCАнтиферромагнитноеупорядочениеMnOMn(OH)2основныйγ-MnO2 рамсделлитMnO:Mn3O41350 oCMn2O3Mn2+Mn3+Mn3O4 ≡ (Mn2+)(Mn3+)2O4Карбонилы MnMnCl2 + CO ––(MeOH)Æ Mn2(CO)10желтый, Mn(0), т.пл.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
