Валент на манган. Свойства на химичните елементи

В четвъртия период на системата на химичните елементи под номер 25 има метал-манган, заедно с технеций и рений, той представлява подгрупа от седмата група. Елементът е широко разпространен в земната кора и е част от различни скали: пиролит, кафулит, гауманит. Манганът, чиято валенция може да бъде равна на II, III, IV, VI, VII, образува голям брой съединения. Това са например оксиди, киселини и соли, които играят важна роля в металургичната индустрия. В тази статия ще разберем техните свойства, методи на производство и приложение в различни отрасли, медицина и ежедневието.

Физически характеристики

Според положението на периодичната система на химичните елементи Менделеев, метал се отнася до D-елементи, чиито валентността е не само последните две електронна енергия слой, но също така и отрицателни частици, намиращи се на трето ниво. Както е известно, всички d-елементи показват физикохимични свойства на типични метали. Манганът не е изключение. Той има сребрист бял цвят, твърд и тежък (плътността е 7.44 g / cm³), при температура под 727 ° става крехка. Кристалната решетка може да образува четири модификации: алфа-, бета- upsih- и кубически тяло-центрирана форма. Всички те са резистентни образувания само в определен температурен диапазон.

Позиция в серията от дейности на металите

Физико-химични свойства на манган не само зависят от нейното място в периодичната таблица на химичните елементи, но също така и позицията си в поредица от метал дейност, създадена от руски учени NN Бекетов. В него манганът има стандартен потенциал на електрод, равен на -1.179 V. Елементът е разположен между алуминий и цинк. Това показва способността на Mn атомите да изместват водородните йони от водни кисели разтвори в процесите на окисляване-редукция. Валентността на мангана при такива реакции обикновено е равна на II. Елементът реагира активно с разредени разтвори на нитратни и хлорни киселини. Също така, металът участва в реакцията на заместване с горещ концентриран сулфатна киселина. В продуктите се откриват серен диоксид и вода. Освен това се образува сол - манганов сулфат. В него валентността на металния атом е две. Но в студената сярна киселинен манган не се разтваря поради образуването на защитен оксиден филм (метална пасивация) на повърхността му.

Характеристики на двувалентните манганови съединения

Под въздействието на киселини върху естествени съединения, съдържащи йони Мп²⁺ или в процеса на разтваряне на проста субстанция - метал в разредени разтвори на неорганични киселини, се образуват соли на двувалентния манган. Например, кристали от манганов хлорид от розов цвят могат да бъдат получени чрез действие разтвор на солна киселина върху манганов оксид, валентността на която е IV. В лабораторията, действайки върху съответните соли с основи, се получава бяла утайка от хидроксид Mn (OH)₂. В отворена епруветка във въздуха се окислява, превръщайки се в кафяво вещество. Бинарно съединение, двувалентен манганов оксид, е продукт на водородно редуциране на метални оксиди с окислително състояние +4 или +7.

Амфотерни свойства на манганов диоксид

С увеличаването на валентността на метало-кислородните съединения се проследява отслабването на основното и укрепването на киселинните свойства. Така, съединение с формула Мп₂О₃ и мангановият моноксид, при които валентността на металния атом е равна на II, са от основно естество, като диоксидът е амфотерен и Mn₂О₇ е анхидрид на мангановата киселина. В среда, където рН е по-малко от 7, диоксидът се държи като силен окислител. В това си качество тя се използва в галванични клетки и в индустриалното производство на хлор от хлороводородна киселина. Редуциращата способност на мангановия диоксид в реакциите е много слаба.

Най-важните съединения на хексавалентен и полу-валентен манган

Смазването на металния диоксид със солите му - нитрати и карбонати, е възможно да се получи твърдо вещество със зелен цвят. Разтваря се добре във вода. Изпаряването на разтвора води до получаване на тъмно зелено кристално съединение - калиев манганат, валентността на мангана, в която се равнява на VI. При реакции със силни окислители - флуор, хлор, веществото се превръща в сол на манганова киселина - калиев перманганат. Тъмните й лилави кристали са добре известни, а в ежедневието се нарича калиев перманганат. Решението му има пурпурен цвят и при ниски концентрации се използва като отличен дезинфектант за външна употреба. В училищния курс по химия се изследват подробно процесите на окисляване-редукция, при които се използва калиев перманганат като окислител. В зависимост от реакцията на разтвора (неутрална, киселинна или алкална) в продуктите се намират различни съединения.

Например, в кисела среда, когато взаимодействат с калиев сулфит, Mn йони⁺⁷ възстановено на Mn⁺², манганов сулфат. В неутрална среда се наблюдава утаяване на кафява утайка и валентността на мангана в образувания оксид ще бъде равна на IV. В алкалната среда реакцията на калиев сулфит и сол на магнезиева киселина води до появата на калиев манганат в разтвора.

Подготовка и използване на метал

Най-чистите проби от манган могат да бъдат получени чрез електролиза на разтвор на неговия сулфат, който се образува по време на възстановяването на пиролит, кафулит или хасманит. Както казахме по-рано, валентността на мангана в съединенията, които образуват рудите, е II. По-евтиният метод, в сравнение с енергийно-интензивната електролиза, може да се счита за силикотермичен процес. Състои се от реакцията на редукция на мангановите оксиди чрез силиций, която се извършва в електрически пещи. Въпреки това, чистотата на получения метал е намалена. Най-търсеният манган в производството на легирани стомани, които го съдържат до 15%.

Такива сплави са особено якост и устойчивост на удар и вибрация, така че те са намерили приложение в производството на железопътни релси, части на машини и камък смачкване чукове. Ако съставът на сплавта е не само манган, но и магнезий, то придобива способността да издържа на факторите, причиняващи различни видове корозия. Структурните сплави - никел сребро и алпака, използвани в корабостроенето, тръбопроводи и радиаторите, да съдържат също една малка част от манган. Електрическото състава на сплави, например, Манганови, съдържание на метал от до 12%, те се характеризират с ниско съпротивление и индикатор температура широко използвани в областта.