Какие свойства проявляет оксид марганца
Соединения марганца (II). Оксид и гидроксид марганца (II) проявляют только основные свойства. Они нерастворимы в воде, но легко растворяются в кислотах с образованием солей двухвалентного марганца.
Большинство солей двухвалентного марганца хорошо растворимы в воде и подвергаются гидролизу по катиону. К труднорастворимым солям относятся средние соли – сульфид, фосфат и карбонат.
В кристаллическом состоянии соли марганца (II) имеют слабо розовую окраску, в водных растворах – практически бесцветны.
Гидроксид двухвалентного марганца образуется косвенным путём – действием щёлочи на растворы солей. В момент образования образуется белый осадок (чаще наблюдаемый как телесный), который на воздухе постепенно буреет под действием кислорода воздуха:
2Mn(OH)2(т) + 2Н2О(ж) + О2(г) → 2Mn(OH)4(т)
Марганец (II) образует комплексные соединения с координационным числом, равным шести. В водных растворах известны катионные комплексы в виде аквакомплекса [Mn(Н2О)6]2+ и аммиаката [Mn(NН3)6]2+ и анионные – тиоцианатные [Mn(NSC)6]4– и цианидные [Mn(CN)6]4-. Но комплексные соединения двухвалентного марганца неустойчивы и быстро разрушаются в водных растворах.
Соединения марганца (II) проявляют восстановительные свойства, окисляясь в нейтральной среде до марганца (IV), в сильнощелочной – до марганца (VI), а в кислой до марганца (VII):
3MnSO4(в) +2KClO3(в) +12KOH(в)→3K2MnO4(в) +2KCl(в) + 3K2SO4(в) + 6H2O(ж)
2MnSO4(в)+5PbO2(т)+6HNO3(в)→2HMnO4(в)+3Pb(NO3)2(в)+2PbSO4(в)+2H2O(ж)
Если in vitro Mn2+ проявляет восстановительные свойства, то in vivo Mn2+ восстановительные свойства выражены слабо за счёт стабилизирующего влияния биолигандов.
Соединения марганца (III). Соли трёхвалентного марганца окрашены в тёмный цвет и склонны к образованию комплексных солей (ацидокомплексов). Все соли марганца (III) малоустойчивы. В кислом растворе они легко восстанавливаются до солей марганца (II). В нейтральном растворе простые соли легко гидролизуются с образованием гидроксида Mn(III), который быстро переходит на воздухе в гидроксид марганца (IV). Гидроксид марганца (III) – Mn2O3ּН2О или MnО(OH) встречается в природе в виде минерала манганита (бурая марганцевая руда). Искусственно полученный гидроксид марганца (III) применяют в качестве чёрно-бурой краски. Оксид марганца (III) при нагревании до температуры более 940 оС на воздухе или выше 1090 оС в токе кислорода переходит с смешанный оксид Mn3O4 устойчивого состава, что используется в весовом анализе.
Соединения марганца (IV). Оксид Mn(IV) наиболее устойчивое при обычных условиях кислородное соединение марганца. MnO2 и соответствующий ему гидроксид практически нерастворимы в воде.
MnO2 проявляет окислительно-восстановительную двойственность. В кислой среде он действует как сильный окислитель (+ 1,23 В), восстанавливаясь до Mn(II). На этом свойстве основан один из способов получения хлора:
MnO2(т) + 4HCl(в) → MnCl2(в) + Cl2(г) + 2H2O(ж)
В щелочной среде под действием окислителей Mn(IV) окисляется до Mn(VI).
Гидроксид марганца (IV) проявляет амфотерный характер – кислотный и основной в равной степени.
Соли марганца (IV) неустойчивы и разлагаются в водных растворах с образованием солей Mn(II).
Соединения марганца (VI). Оксид шестивалентного марганца в свободном виде не выделен. Гидроксид марганца (VI) проявляет кислотный характер. свободная марганцевая (VI) кислота неустойчива и диспропорционирует в водном растворе по схеме:
3H2MnO4(в) → 2HMnO4(в) + MnO2(т) + 2H2O(ж) .
Манганаты (VI) образуются при сплавлении диоксида марганца со щёлочью в присутствии окислителей и имеют изумрудно-зелёную окраску. В сильно щелочной среде манганаты (VI) довольно устойчивы. При разбавлении щелочных растворов происходит гидролиз, сопровождающийся диспропорционированием:
3К2MnO4(в) + 2H2O(ж) → 2КMnO4(в) + MnO2(т) + 4КOH(в) .
Манганаты (VI) – сильные окислители, восстанавливающиеся в кислой среде до Mn(II), а в нейтральной и щелочной средах – до MnO2. Под действием сильных окислителей манганаты (VI) могут быть окислены до Mn(VII):
2К2MnO4(в) + Cl2(г) → 2КMnO4(в) + 2КCl(в).
При нагревании выше 500 оС манганат (VI) распадается на продукты:
манганат (IV) и кислород:
2К2MnO4(т) → К2MnO3(т) + О2(г).
Соединения марганца (VII).Оксид марганца (VII) – Mn2O7 выделяется в виде темно-зеленой маслянистой жидкости при действии концентрированной серной кислоты на перманганат калия:
2KMnO4(т) + H2SO4(к) = K2SO4(в) + Mn2O7(ж) + H2O(ж).
Оксид марганца (VII) устойчив до 10 оС и разлагается со взрывом по схеме:
Mn2O7(ж) →2MnO2(т) + О3(г).
При взаимодействии Mn2O7 с водой образуется марганцовая кислота HMnO4, которая имеет фиолетово-красную окраску:
Mn2O7(ж) + H2O(ж) = 2HMnO4(в) (только в виде ионов MnO4– и Н+) .
Безводную марганцовую кислоту получить не удалось, в растворе она устойчива до концентрации 20 %. Это очень сильная кислота, кажущаяся степень диссоциации в растворе концентрации 0,1 моль/дм3 равна 93 %.
Марганцовая кислота – сильный окислитель. Еще энергичнее взаимодействует Mn2O7, горючие вещества при соприкосновении с ним воспламеняются.
Соли марганцовой кислоты называются перманганаты. Наиболее важным из них является перманганат калия, он является очень сильным окислителем. С его окислительными свойствами по отношению к органическим и неорганическим веществам часто приходится встречаться в химической практике.
Степень восстановления перманганат-иона зависит от характера среды:
кислая среда Mn (II) (соли Mn2+)
MnO4-+8H++5ē = Mn2++4H2O, Е0 = +1.51 B
Перманганат нейтральная среда Mn (IV) (оксид марганца (IV))
MnO4-+2H2O+3ē=MnO2 +4OH-,Е0 = +1.23 B
щелочная среда Mn (VI) (манганаты M2MnO4)
MnO4-+ē = MnO42-, Е0 = +0.56 B
Как видно, наиболее сильные окислительные свойства перманганаты проявляют в кислой среде.
Образование манганатов происходит в сильнощелочном растворе, обеспечивающем подавление гидролиза K2MnO4. Так как реакция обычно проходит в достаточно разбавленных растворах, конечным продуктом восстановления перманганата в щелочной среде, как и в нейтральной, является MnO2 (см. диспропорционирование).
При температуре около 250 оС перманганат калия разлагается по схеме:
2KMnO4(т) K2MnO4(т) + MnO2(т) + O2(г)
Перманганат калия применяется как антисептическое средство. Водные растворы его различной концентрации от 0,01 до 0,5% применяются для дезинфекции ран, полоскания горла и других антивоспалительных процедурах. Успешно 2 – 5% растворы перманганата калия употребляются при ожогах кожи (кожа подсушивается, и пузырь не образуется). Для живых организмов перманганаты являются ядами (вызывают коагуляцию белков). Их обезвреживание производят 3 %-ным раствором Н2О2, подкисленным уксусной кислотой:
2KMnO4+5Н2О2+6СН3СООН →2Mn(СН3СОО)2+2СН3СООК +8Н2О+ 5O2
Марганец – биологически активный микроэлемент, содержащийся в живых организмах. В организме человека содержится около 12 мг марганца, причём 43% этого количества находится в костях, а остальное – в мягких тканях. Он входит в состав ряда ферментов. Двухвалентный марганец усиливает каталитическую активность большого числа ферментов различных классов – трансфераз, гидролаз, изомераз. Фермент глутаминсинтетаза, содержащий марганец, катализирует биосинтез глутамина из глутаминовой кислоты и аммиака с участием АТФ. Ионы Mn2+стабилизируют конформацию нуклеиновых кислот, участвуют в процессах репликации ДНК, синтезе РНК и белка. Ионы Mn3+ совместно с Fe3+ входит в состав трансферина, супероксиддисмутазы и кислотной фосфатазы – в состав типичных металлопротеинов.
Марганец влияет на кроветворение, рост, размножение, минеральный, липидный и углеводный обмен, развитие скелета.
В токсикологии перманганат калия используется для качественного обнаружения метанола, новокаина, кокаина.
Раствор перманганата калия применяется качестве титранта при количественном определении восстановителей: Fe2+, C2O42-, поли- и оксикарбоновых кислот, альдегидов, муравьиной, мочевой, аскорбиновой кислот методом прямого титрования и ряда окислителей (например, нитратов и нитритов)– методом обратного титрования.
Соединения марганца являются сильными ядами, действующими на центральную нервную систему, поражающими почки, лёгкие, сердце.
Источник
| Оксид марганца IV | |
|---|---|
| Систематическое наименование | Диоксид марганца |
| Хим. формула | MnO2 |
| Состояние | черные тетрагональные кристаллы |
| Молярная масса | 86,9368 г/моль |
| Плотность | 5,026 г/см³ |
| Температура | |
| • разложения | 535 °C |
| Энтальпия | |
| • образования | -521,5 кДж/моль |
| Растворимость | |
| • в воде | нерастворим |
| Рег. номер CAS | [1313-13-9] |
| PubChem | 14801 |
| Рег. номер EINECS | 215-202-6 |
| SMILES | O=[Mn]=O |
| InChI | 1S/Mn.2O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N |
| RTECS | OP0350000 |
| ChEBI | 136511 |
| Номер ООН | 1479 |
| ChemSpider | 14117 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
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 диоксид марганца ведет себя довольно инертно. При нагревании с кислотами проявляет окислительные свойства, например, окисляет концентрированную соляную кислоту до хлора:
4 HCl + MnO2 ⟶ MnCl2 + Cl2 ↑ + 2 H2O
С серной и азотной кислотами MnO2 разлагается с выделением кислорода:
2 MnO2 + 2 H2SO4 ⟶ 2 MnSO4 + O2 ↑ + 2 H2O
При взаимодействии с сильными окислителями диоксид марганца окисляется до соединений Mn7+ и Mn6+:
3 MnO2 + KClO3 + 6 KOH ⟶ 3 K2MnO4 + KCl + 3 H2O
Диоксид марганца проявляет амфотерные свойства. Так, в концентрированных сернокислых растворах образует сульфат марганца IV:
MnO2 + 2 H2SO4 ⟶ Mn(SO4)2 + 2 H2O
А при сплавлении с щелочами и основными оксидами MnO2 выступает в роли кислотного оксида, образуя соли — манганиты:
MnO2 + CaO ⟶ CaMnO 3
Является катализатором разложения пероксида водорода:
2 H2O2 →MnO2 2 H2O + O2 ↑
При нагревании выше 530°C разлагается:
4 MnO2 →530∘C 2 Mn2O3 + O2
Получение
В лабораторных условиях получают термическим разложением перманганата калия:
2 KMnO4 →t K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑
Также можно получить реакцией перманганата калия с пероксидом водорода. На практике образовавшийся MnO2 каталитически разлагает пероксид водорода, вследствие чего реакция до конца не протекает.
2 KMnO4 + H2O2 ⟶ 2 KOH + 2 MnO2 + 2 O2 ↑
При температуре выше 100°C восстановлением перманганата калия водородом:
2 KMnO4 + 2 H2 →t K2MnO4 + MnO2 + 2 H2O
Археология
- Красящие вещества, обнаруженные во время раскопок в пещере Ласко и образцы, взятые с некоторых наскальных изображений, соответствовали диоксиду марганца.
- Учёные определили, что кусочки чёрных камней из пещеры Пеш-де-Лазе на юге Франции, сложены исключительно из диоксида марганца. Возможно, неандертальцы использовали этот минерал в качестве окислителя и катализатора реакций окисления и горения.
Применение
- Применяется для промышленного производства марганца;
- Как деполяризатор в «батарейках» (сухих гальванических элементах);
- Компонент минеральных пигментов;
- Осветлитель стекла.
Соединения марганца | |
|---|---|
| |
Источник
29.03.2018
Двуокись марганца — неорганическое соединение, оксид
марганца (IV) с формулой MnO2. Встречается в естественном виде как широко распространенный минерал пиролюзит. В промышленности двуокись марганца получают электролизом раствора сульфата марганца, в лабораториях — из перманганата калия нагреванием или взаимодействием с пероксидом водорода.Свойства
Тонкодисперсионный или мелкокристаллический порошок темно-коричневого или черного цвета. Не растворяется в воде. Разлагается при нагревании свыше +105 °С. Токсичен.
Химически реактив очень устойчив, считается самым стабильным кислородосодержащим соединением марганца. В нормальных условиях вступает в реакции слабо. Проявляет амфотерные свойства, т.е. образует как кислоты, так и щелочи. Может проявлять себя как восстановитель, но чаще как сильный окислитель. Реагирует с сильными неорганическими и органическими кислотами, такими как серная, соляная, азотная, щавелевая с образованием солей: сульфатов, хлоридов, нитратов, оксалатов. В реакции с соляной кислотой выделяется хлор. С азотной и серной кислотами — кислород. Взаимодействует с сильными окислителями. В реакциях со щелочами образует соли марганцовистой (Н2МпО3) кислоты — манганиты.
Это интересно
- Человечество использует вещество практически с самого своего зарождения. Археологи установили, что наскальные рисунки из пещеры Ласко (Франция) нанесены именно двуокисью марганца. Этим рисункам, по данным радиоуглеродного анализа, от 17 до 19 тысяч лет.
- Есть и еще более древние свидетельства. В пещере Пеш-де-Лазе (Франция) найдены куски черного камня, являющегося диоксидом марганца. Эти камни, судя по всему, использовали неандертальцы для разжигания или поддержания огня около полумиллиона лет назад.
Меры предосторожности
Относится ко 2-му классу опасности для здоровья человека. Может попасть внутрь при вдыхании пылевого аэрозоля. Вызывает раздражение при контакте с кожей. При проглатывании или вдыхании накапливается в организме. Высокая доза попавшего в организм реактива оказывает негативное воздействие на органы дыхания, центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. По правилам техники безопасности, установленных ГОСТом, при работе с диоксидом марганца следует использовать спецодежду, резиновые перчатки и респираторы типа «Лепесток» с противопылевым фильтром, защитные очки. В воздухе рабочей зоны следует регулярно проверять концентрацию реактива. Само помещение должно быть снабжено принудительной вентиляцией.
Хранят и транспортируют двуокись марганца во влагостойких мешках, бумажных с пропиткой или пластиковых, а также в стальных контейнерах и картонно-навивных барабанах. Хранят на крытых складах.
Применение
- В качестве сырья для получения производных марганца.
- Для производства сухих химических источников тока.
- Катализатор в химических синтезах. Например, при выделении кислорода из хлората калия, в реакциях полимеризации.
- Для изготовления эмалей, красок, олиф (как катализатор процесса, пигмент, добавка для более быстрого высыхания). Для окрашивания тротуарной плитки и силикатного кирпича.
- В стекловарении для осветления стекла, в производстве фарфора.
- В строительной индустрии для изготовления изделий из бетона, керамики, искусственного мрамора и гранита, песчано-цементных смесей.
- В металлургии и гидрометаллургии для выплавки стали (очистка от сернистых и фосфорных примесей), цинка, меди.
- В кожевенном производстве для выделки особо качественных (хромовых) кож.
- Для получения кристаллов с ферромагнитными, ферроэлектрическими и пьезоэлектрическими свойствами.
- В сельском хозяйстве — добавка в корма для животных.
- При производстве противогазов, способных защищать от угарного газа.
- В специализированных аппаратах для очистки газов от паров ртути.
- В лабораторной практике — для получения хлора из соляной кислоты.
Источник
| Оксид марганца II | |
|---|---|
| |
| Систематическое наименование | Оксид марганца II |
| Традиционные названия | Манганозит (минерал), окись марганца, монооксид марганца |
| Хим. формула | MnO |
| Состояние | зелёные кубические или гексагональные кристаллы |
| Молярная масса | 70,94 г/моль |
| Плотность | 5,18 г/см³ |
| Температура | |
| • плавления | 1569 °C |
| • кипения | 3127 °C |
| Растворимость | |
| • в воде | ≈0 г/100 мл |
| Рег. номер CAS | 1344-43-0 |
| PubChem | 14940 |
| Рег. номер EINECS | 215-695-8 |
| SMILES | O=[Mn] |
| InChI | 1S/Mn.O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N |
| RTECS | OP0900000 |
| ChemSpider | 14234 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Окси́д ма́рганца II (монооксид марганца) — 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
Основный оксид. 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.
Фотография среза минерала. Дендриты оксидов марганца. Шкала — миллиметровая.
См. также
- Оксид марганца II,III (Mn3O4)
- Оксид марганца II,IV (Mn5O8)
- Оксид марганца III (Mn2O3)
- Оксид марганца IV (MnO2)
- Оксид марганца VI (MnO3)
- Оксид марганца VII (Mn2O7)
Соединения марганца | |
|---|---|
| |
Источник