Валентные электроны Mn – 3d54s2.

Марганец

Валентные электроны Mn – 3d54s2.

Наиболеее распространенные степени окисления у Mn +2, +3, +4, +6, +7; более устойчивые – 2 и 4 . В водных растворах степень окисления +2 устойчива в кислой, а +4 – в нейтральной, слабощелочной и слабокислой среде.

Соединения Mn(+7) и (+6) проявляют сильные окислительные свойства.

Кислотно–основной характер оксидов и гидроксидов Mn закономерно изменяется в зависимости от степени окисления: в степени окисления+2 оксид и гидроксид являются основными, а в высшей степени окисления – кислотными, причем, HMnO₄ – это сильная кислота.

В водных растворах Mn(+2) существует в виде аквакатионов [Mn(H₂O)₆]²⁺, которые для простоты обозначают Mn²⁺. Марганец в высоких степенях окисления находится в растворе в форме анионов: MnO₄^2– и MnO₄^–.

Природные соединения и получение металла

Элемент Mn по распространенности в земной коре среди тяжелых металлов следует за железом, но заметно уступает ему, – содержание Fe составляет около 5 %, а Mn – лишь около 0,1%. Обычно марганец встречается в виде оксидных (пиролюзит MnO₂)и карбонатных (родохрозит MnCO₃)руд.

Марганец используют главным образом в производстве особых сортов сталей, обладающих высокой прочностью и стойкостью к удару. Поэтому основное количество Mn получают не в чистом виде, а в виде ферромарганца – сплава марганца и железа, содержащего от 70 до 88% Mn.

Для получения ферромарганца оксидную марганцевую руду восстанавливают углем.

MnO₂ + 2C = Mn + 2CO

Вместе с оксидами Mn восстанавливаются и оксиды Fe, содержащиеся в руде. Для получения марганца с минимальным содержанием Fe и С, соединения Fe предварительно отделяют и получают смешанный оксид Mn₃O₄(MnO ^.Mn₂O₃). Его затем восстанавливают алюминием (пиролюзит реагирует с Al слишком бурно).

3Mn₃O₄ + 8Al = 9Mn + 4Al₂O₃

Чистый марганец получают гидрометаллургическим способом, подвергая электролизу растворт MnSO₄, марганец восстанавливается на катоде:

Mn²⁺ + 2e^– = Mn⁰.

Простое вещество

Марганец – светло-серый металл. Плотность – 7,4 г/см³. Температура плавления – 1245^ОС.

Это довольно активный металл, он легко окисляется до катиона Mn²⁺ в разбавленных кислотах.

Mn + 2H⁺ = Mn²⁺ + H₂

Марганец пассивируется в концентрированных азотной и серной кислотах, но при нагревании начинает с ними медленно взаимодействовать, но даже под действием таких сильных окислителей Mn переходит в катион Mn²⁺. При нагревании порошкообразный марганец взаимодействует с водой с выделением Н₂.

Из-за окисления на воздухе марганец покрывается бурыми пятнами, но дальше не окисляется. В атмосфере кислорода марганец образует оксид Mn₂O₃, а при более высокой температуре смешанный оксид MnO ^.Mn₂O₃(Mn₃O₄).

При нагревании марганец реагирует с серой образуя MnS. Взаимодействует с галогенами.

При очень высоких температурах (>1200 ⁰С) марганец, взаимодействуя с азотом и углеродом, образует нестехиометрические нитриды и карбиды.

Соединения марганца

Соединения марганца (+7)

12 3 4 Следующая ⇒