|
Применение. Марганец в виде ферромарганца используют в черной металлургии.
Кислородные соединения марганца. Марганец образует оксиды МnО, Мn2О3, МпО2, МпО3, Мп2О7, гидроксиды Мn(ОН)2, Mn(ОН)4, Н2МnО4, НМnО4 и соответствующие им соединения.
Монооксид марганца МnО — это порошок зеленовато-серого цвета, обладающий основными свойствами и поэтому реагируюший с кислотами и кислотными оксидами:
МnО + 2 НCl = МnСl2 + H2О
МnО + SO3 = MnSO4
В воде монооксид марганца практически нерастворим.
Гидроксид марганца (II) Мn(ОН)2 — белое вещество, которое легко окисляется на воздухе до бурого гидроксида марганца (IV):
2 Мn(ОH)2 + O2 + 2 Н2О = 2 Мn(ОН)4
Образуется гидроксид марганца (II) при взаимодействии его солей со щелочами:
МnSО4 + 2 КОН = Мn(ОН)2 + К2SО4
Гидроксид марганца (II) обладает основными свойствами. Он реагирует с кислотами и кислотными оксидами:
Мn(ОН)2 + 2 НСl = МnСl2 + 2 Н2О
Мn(ОН)2 + SО3 = МnSО4 + Н2О
Гидроксид марганца (II) обладает восстановительными свойствами. В присутствии сильных окислителей он может окисляться до перманганата:
2 Мп(ОН)2 + 5 КВгО + 2 КОН = 2 КМnO4 + 5 КВг + 3 Н2О
При недостаточном количестве окислителя образуется диоксид марганца:
5 Мn(ОН)2 + КВrО = 5 МnО2 + КВr + Н2О
Большинство солей марганца (II) хорошо растворимо в воде. В сухом виде их кристаллогидраты окрашены в слабо-розовый цвет. Нерастворимыми солями марганца (II) являются карбонат МnСО3, сульфид МnS и фосфат Мn3(РО4)2. При действии сильных окислителей в кислой среде марганец (II) в зависимости от количества окислителя может переходить в МnО2, или перманганат:
Мn(NО3)2 + РbО2 = МnО2 + Рb(NО3)2
2 Мn(NО3)2 + 5 РbО2 + 6 НNО3 = 2 НМnО4 + 5 Рb(NО3)2 + 2 Н2О
Оксид марганца (III) Мn2О3 встречается в природе в виде минерала браунита. В лаборатории образуется при осторожном нагревании МnО2 при температуре 530-940 С:
4 МnО2 = 2 Мn2О3 + O2
При более высокой температуре разложение диоксида сопровождается образованием оксида Мn3O4.
3 МnО2 = Мn3О4 + O2
Соединения марганца (III) практического значения не имеют,
Диоксид марганца МnО2 или оксид марганца (IV), вещество темно — серого цвета. При нагревании на воздухе до 530 'С диоксид марганца разлагается, выделяя кислород, как показано выше. В вакууме или в присутствии восстановителя эта реакция протекает значительно интенсивнее.
При кипячении диоксида марганца с концентрированной азотной кислотой образуется соль марганца (II) и выделяется кислород:
2 МnО2 + 4 НNО3 = 2 Мn(NО3)2 + 2 Н2О + O2
Диоксид марганца в кислой среде проявляет окислительные свойства:
МnО2 + 4 НСl = МnСl2 + Сl2 + 2 Н2О
МnО2 + 2 FеSO4 + 2 Н2SO4 = МnSO4 + Fе2(SO4)3 + 3 Н2О
При сплавили оксида марганца (IV) со щелочами без доступа воздуха образуется манганит, или манганат (IV):
2 МnО2 + 2 КОН = К2МnО3 + Н2О
В присутствии кислорода воздуха, игравшего роль окислителя, при сплавлении образуется соль манганата (VI):
2 МпО2 + 4 КОН + O2 = 2 К2МnО4 + 2 Н2О
Манганат калия К2МnO4 самопроизвольно разлагается на перманганат калия и диоксид марганца:
3 К2МnО4 + 2 Н2О = 2 КМnО4 + МnО2 + 4 КОН
Перманганат калия КМnO4 широко применяется в лабораторной практике, промышленности, медицине и быту. Он является очень сильным окислителем. В зависимости от среды марганец в присутствии восстановителя может восстанавливаться до различной степени окисления. В кислой среде он всегда восстанавливается до Мn (II):
2 КМnО4 +10 КВг + 8 Н2SO4 = 2 МпSO4 + 6 К2SO4 + 5 Вr2 + 8 Н2О
Аналогично ведут себя манганат калия К2МnО4 и диоксид марганца.
В щелочной среде перманганат калия восстанавливается до манганата:
2 КМnО4 + К2SO3 + 2 КОН = К2SO4 + 2 К2МnO4 + Н2О
В нейтральной или слабощелочной среде перманганат калия восстанавливается до диоксида марганца:
2 КМnО4 + С6Н5СН3 = 2 КОН + 2 МnО2 + С6Н5СООН
2 КМnО4 + 3 МnSO4 + 2 Н2О = 5 МnО2 + К2SО4 + 2 Н2SО4
Последняя реакция используется в аналитической химии при количественном определении марганца.
Раньше перманганат калия получали окислением либо диоксида марганца, либо манганата калия. Диоксид марганца окисляли селитрой при сплавлении со щелочью:
МnО2 + КNО3 + 2 КОН = К2МпО4 + КNО2 + Н2О
Образовавшийся манганат калия в растворе самопроизвольно распадался на перманганат калия и диоксид марганца:
3 К2MnО4 + 2 Н2О = 2 КМпО4 + MnО2 + 4 КОН
По второму способу манганат калия окисляли хлором:
2 К2МnО4 + Сl2 = 2 КМnО4 + 2 КСl
В настоящее время перманганат калия получают электролитическим окислением манганата:
МnO42 е = МnO4
Перманганат калия широко применяется как в промышленности, так и в лабораторной практике. Его используют для отбелки хлопка, шерсти, прядильных волокон, осветления масел и окисления различных органических веществ. В лабораторной практике он применяется для получения хлора и кислорода:
2 КМnO4 + 16 НСl = 2 КСl + 2 МnСl2 + 5 Cl2 + 8 Н2О
2 КМnО4 = К2МnО4 + МnО2 + O2
В аналитической химии перманганат калия применяют для количественного определения веществ, обладающих восстановительными свойствами (Fе2, Sn2, АsО33, Н2О2, и др.). Этот метод анализа называется перманганатометрией.
Do'stlaringiz bilan baham: |
