általános felülvizsgálat

A mangán a IV. Korszak VIIB alcsoportjának eleme. Az atom elektronikus szerkezete 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2, a vegyületekben a legjellemzőbb oxidációs állapotok +2 és +7 között vannak.

A mangán meglehetősen gyakori elemek közé tartozik, a földkéreg 0,1% -át (tömegrésze) teszi ki. A természetben csak vegyületek formájában fordul elő, a fő ásványok a piroluszit (mangán -dioxid) MnO 2.), gauskanite Mn 3 O 4és brownit Mn 2 O 3.

Fizikai tulajdonságok

A mangán ezüstösen fehér, kemény, törékeny fém. Sűrűsége 7,44 g / cm 3, olvadáspontja 1245 o C. Négy kristályos mangánmódosítás ismert.

Kémiai tulajdonságok

A mangán aktív fém, számos feszültségben az alumínium és a cink között helyezkedik el. A levegőben a mangánt vékony oxidfólia borítja, amely még melegítéskor is megvédi a további oxidációtól. Finoman elosztott állapotban a mangán könnyen oxidálódik.

3Mn + 2O 2 = Mn 3 O 4- levegőben kalcinálva

A szobahőmérsékletű víz nagyon lassan hat a mangánra, felmelegítve - gyorsabban:

Mn + H20 = Mn (OH) 2 + H2

Oldódik híg sósavban és salétromsavban, valamint forró kénsavban (hidegben) H 2 SO 4 gyakorlatilag oldhatatlan):

Mn + 2HCI = MnCI 2 + H 2 Mn + H 2 SO 4 = MnSO 4 + H 2

Fogadás

Mangánt nyernek:

1. oldat elektrolízis MnSO 4... Az elektrolitikus módszerrel az ércet redukálják, majd kénsav és ammónium -szulfát keverékében feloldják. A kapott oldatot elektrolízisnek vetjük alá.

2. redukciója oxidjaiból szilíciummal elektromos kemencékben.

Alkalmazás

A mangánt használják:

1. az ötvözött acélok gyártásában. A mangán acél, amely legfeljebb 15% mangánt tartalmaz, nagy keménységgel és szilárdsággal rendelkezik.

2. a mangán számos magnézium alapú ötvözet része; növeli korrózióállóságukat.

Magranz -oxidok

A mangán négy egyszerű oxidot képez - MnO, Mn 2 O 3, MnO 2és Mn 2 O 7és vegyes oxid Mn 3 O 4... Az első két oxid alapvető tulajdonságokkal rendelkezik, a mangán -dioxid MnO 2 amfoter és a magasabb oxid Mn 2 O 7 a mangánsav anhidridje HMnO 4... A mangán (IV) származékai is ismertek, de a megfelelő oxid MnO 3 Nem kapott.

Mangán (II) vegyületek

A +2 oxidációs állapot a mangán (II) -oxidnak felel meg MnO, mangán -hidroxid Mn (OH) 2 és mangán (II) sók.

A mangán (II) -oxidot zöld por formájában nyerik, ha más mangán -oxidokat hidrogénnel redukálnak:

MnO 2 + H 2 = MnO + H 2O

vagy mangán -oxalát vagy karbonát termikus bontásával, levegőbe jutás nélkül:

MnC 2 O 4 = MnO + CO + CO 2 MnCO 3 = MnO + CO 2

A lúgok hatására a mangán (II) sók oldatai során fehér mangán -hidroxid Mn (OH) 2 csapadék válik ki:

MnCI2 + NaOH = Mn (OH) 2 + 2NaCl

A levegőben gyorsan elsötétül, barna mangán (IV) hidroxiddá oxidálódik Mn (OH) 4:

2Mn (OH) 2 + O 2 + 2H 2 = 2 Mn (OH) 4

A mangán (II) -oxid és -hidroxid alapvető tulajdonságokkal rendelkezik, és könnyen oldódik savakban:

Mn (OH) 2 + 2HCI = MnCI 2 + 2H 2O

A mangánnal (II) képzett sókat a mangán híg savakban történő feloldásával hozzák létre:

Mn + H 2 SO 4 = MnSO 4 + H 2- melegítéskor

vagy savak hatásával különböző természetes mangánvegyületekre, például:

MnO 2 + 4HCI = MnCI 2 + Cl 2 + 2H 2O

Szilárd formában a mangán (II) sók rózsaszínűek; ezeknek a sóknak az oldatai szinte színtelenek.

Az oxidálószerekkel kölcsönhatásba lépve minden mangán (II) vegyület megjelenik helyreállító tulajdonságok.

Mangán (IV) vegyületek

A legstabilabb mangán (IV) vegyület a sötétbarna mangán -dioxid MnO 2... Könnyen képződik mind az alacsonyabb, mind a magasabb mangántartalmú vegyületek oxidációjában.

MnO 2- amfoter oxid, de savas is, és alapvető tulajdonságai nagyon gyengén fejeződnek ki.

V savas környezetben a mangán -dioxid erős oxidálószer. Koncentrált savakkal hevítve a következő reakciók mennek végbe:

2MnO 2 + 2H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + O 2 + 2H 2O MnO 2 + 4HCI = MnCI 2 + Cl 2 + 2H 2O

Ezenkívül a második reakció első szakaszában először instabil mangán (IV) -klorid keletkezik, amely aztán bomlik:

MnCI4 = MnCI2 + Cl2

Amikor fúzió MnO 2 lúgokkal vagy bázikus oxidokkal manganitokat kapunk, például:

MnO 2 + 2KOH = K 2 MnO 3 + H 2 O

Amikor kölcsönhatásba lép MnO 2 tömény kénsavval mangán -szulfát keletkezik MnSO 4és oxigén szabadul fel:

2Mn (OH) 4 + 2H2SO4 = 2MnSO 4 + O 2 + 6H 2O

Kölcsönhatás MnO 2 erősebb oxidáló szerekkel mangánvegyületek (VI) és (VII) képződéséhez vezet, például kálium -kloráttal való fúzió során kálium -manganát keletkezik:

3MnO 2 + KClO 3 + 6KOH = 3K2MnO 4 + KCl + 3H 2O

és polónium -dioxid hatására salétromsav - mangán sav jelenlétében:

2MnO 2 + 3PoO 2 + 6HNO 3 = 2HMnO 4 + 3Po (NO 3) 2 + 2H 2O

Az MnO 2 alkalmazása

Oxidálószerként MnO 2 sósavból és száraz galváncellákban klór előállítására használják.

(VI) és (VII) mangánvegyületek

Amikor a mangán -dioxidot kálium -karbonáttal és kálium -nitráttal olvasztják össze, zöld ötvözetet kapnak, amelyből sötétzöld kálium -manganát kristályok izolálhatók K 2 MnO 4- nagyon instabil mangánsav sói H 2 MnO 4:

MnO 2 + KNO 3 + K 2 CO 3 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + CO 2

v vizesoldat A manganátok spontán módon mangánsav HMnO4 (permanganátok) sóivá alakulnak mangán -dioxid egyidejű képződése közben:

3K 2 MnO 4 + H 2 = 2 KMnO 4 + MnO 2 + 4KOH

az oldat színe zöldről bíborvörösre változik, és sötétbarna csapadék képződik. Lúg jelenlétében a manganátok stabilak, savas közegben a manganát permanganáttá alakul át nagyon gyorsan.

Erős oxidálószerek (például klór) hatására a manganátoldatra ez utóbbi teljesen permanganáttá alakul:

2K 2 MnO 4 + Cl 2 = 2KMnO 4 + 2KCl

Kálium -permanganát KMnO 4- a mangánsav leghíresebb sója. Sötétlila kristályok, vízben mérsékelten oldódnak.Mint minden mangán (VII) vegyület, a kálium -permanganát is erős oxidálószer. Könnyen oxidál sok szerves anyagot, a vas (II) sókat vas (III) sókká alakítja, a kénsavat kénsavvá oxidálja, klórt szabadít fel a sósavból stb.

A redox reakciókban KMnO 4(és ő MnO 4 -) különböző mértékben helyreállítható. A közeg pH -értékétől függően a redukciós termék lehet ion Mn 2+(savas környezetben), MnO 2(semleges vagy gyenge lúgos környezetben) vagy ion MnO4 2-(erősen lúgos környezetben), például:

KMnO4 + KNO 2 + KOH = K 2 MnO 4 + KNO 3 + H 2 O- erősen lúgos környezetben 2KMnO 4 + 3KNO 2 + H 2 = 2MnO 2 + 3KNO 3 + 2KOH- semleges vagy enyhén lúgos 2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2SO 4 = 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5KNO 3 + 3H 2O- savas környezetben

Száraz formában hevítve a kálium -permanganát már körülbelül 200 o C hőmérsékleten bomlik az alábbi egyenlet szerint:

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Permanganátnak megfelelő szabad permanganinsav HMnO 4 vízmentes állapotban nem kapjuk meg, és csak oldatban ismert. Az oldat koncentrációja 20%-ra növelhető. HMnO 4- nagyon erős sav, vizes oldatban teljesen ionokra disszociálva.

Mangán -oxid (VII) vagy mangán -anhidrid, Mn 2 O 7 tömény kénsav kálium -permanganátra gyakorolt ​​hatásával nyerhető: 2KMnO 4 + H 2 SO 4 = Mn 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

A mangán-anhidrid zöldesbarna olajos folyadék. Nagyon instabil: hevítve vagy éghető anyagokkal érintkezve robbanásszerűen bomlik mangán -dioxiddá és oxigénné.

A kálium -permanganátot széles körben használják energetikai oxidálószerként vegyi laboratóriumokés az iparban fertőtlenítőszerként is szolgál.A kálium -permanganát hőbomlási reakcióját használják fel a laboratóriumban oxigén beszerzésére.

MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, Mn 2 O 7, Mn 5 O 8. A Mn 2 kivételével Kb. 7, minden oxid kristály, nem szol. vízben. Betöltéskor. magasabb oxidok, az O 2 lehasad és alacsonyabb oxidok képződnek:

Levegőben vagy 300 ° C feletti O 2 atmoszférában tartva az MnO és Mn 2 O 3 MnO 2 -vá oxidálódik. Vízmentes és hidratált. A Mn-oxidok a mangán- és vas-mangánércek összetételében szerepelnek ásványi anyagok formájában pirolizit b-MnO 2, psilomelán mMO.nMnO 2 .xH 2 O [M = Ba, Ca, K, Mn (H)], manganit b-MnOOH (Mn 2 О 3 .Н 2 О), g-MnOOH-augritit, 3Mn 2 O 3 .MnSiO 3-barnit stb., 60-70%-os MnO 2-tartalommal. A mangánércek feldolgozása magában foglalja a nedves öltözködést és a születést. chem. az MnO 2 vagy Mn 2 oxidok kiosztása kb. pörkölés stb. Monoxid MnO (ásványi manganozit). A hatszög H 155,3 ° C -ig stabil. módosítás, fent - köbös (lásd a táblázatot). Félvezető. Antiferromágnes 122 K Neel -ponttal; magn. fogékonyság + 4,85,10 - 3 (293 K). Gyengén alapvető szenteket birtokol; hidrogénnel Mn -re redukáljuk és aktív fémek hevítéskor. Amikor kölcsönhatásba lép. MnO képződik az Mn (II) to -tami -sóival, 700-800 ° C -on NaOH -olvadékkal és O 2 -Na 3 MnO 4 felesleggel (NH 4) 2 S -MnS -szulfid hatására. . Mn (OH) 2, Mn (C 2 O 4), Mn (NO 3) 2 vagy MnCO 3 bontásával inert atmoszférában, 300 ° C -on, az MnO 2 vagy Mn 2 O 3 hidrogénnel vagy CO 700-900 ° C-on. Ferrit alkatrész és egyéb kerámia anyagok, salak fémek kéntelenítésére, mikrotápanyag -műtrágyák, piperidin -dehidrogénező katalizátor, antiferromágnes. anyag. Sesquioxide Mn 2 Körülbelül 3 létezik két változatban - rombikus. a (ásványi kurnakit) és köbös. b (ásványi bixbyit), átmeneti pont a: b 670 ° C; paramagnetikus, magn. érzékenység + 1,41X10 - 5 (293 K); redukált H2 300 ° C -on MnO -ra, melegítéskor alumínium. - Mn -ig.


A szétesés hatására. A H 2 SO 4 és a HNO 3 bemegy az MnO 2 -ba és az Mn (II) sóba. Szerezzen Mn 2 Kb. 3 termikus. az MnOOH bomlása. Mangán -oxid (II, III) Mn 3 O 4 (ásványi hausmanit); az a-Mn 3 O 4 1160 ° C-on köbméterrel lép a b-Mn 3 O 4-be. kristályos. rács; DH 0 átmenet a: b 20,9 kJ / mol; paramagnetikus, magn. fogékonyság + 1,24,10 - 5 (298 K). Mutatja a chem. Az MnO és Mn 2 -ben rejlő szent szigetek Körülbelül 3. Dioxid MnO 2 - a leggyakoribb komp. Mn a természetben; naib. stabil b-módosítás (piroluszit ásvány). A rombusz ismert. g-MnО 2 (ramsdelit ásvány vagy polianit), valamint a, d és e, szilárd megoldások lebontani. az MnO 2 formái. Paramagnet, magn. érzékenység + 2,28,10 - 3 (293 K). Az Mn-dioxid nem sztöchiometrikus. Comm., Rácsában mindig oxigénhiány van. Amfoterin. A H2 170 ° C -on MnO -ra redukálódik. Amikor kölcsönhatásba lép. NH3 -val H20, N2 és Mn203 képződnek. Az olvadékban lévő О 2 hatására a NaOH Na 2 MnO 4 -ot ad, a közegben konc. to - t - az Mn (IV), a H 2 O és az O 2 (vagy Cl 2 sósav esetén - Önnek) megfelelő sói. Az MnO 2 -t az Mn (NO 3) 2 vagy az Mn (OH) 2 200 ° C -on levegőben történő lebontásával, a KMnO 4 semleges környezetben történő redukciójával és az Mn (II) -sók elektrolízisével nyerik. Mn és vegyületei előállításához. , Cu, U, katalizátor komponens a hopcalit patronokban, stb. Aktív MnO 2, a kapott kölcsönhatás. vízoldatok MnSO 4 és KMnO 4, -oxidáns az org. kémia. Mangán -oxid (VII) Mn 2 O 7 (dimargán -heptaoxid, mangán -anhidrid) - olajos zöld folyadék; t. pl. 5,9 ° C; sűrű 2,40 g / cm 3; DH 0 minta -726,3 kJ / mol. 50 ° C felett, lassú melegítés mellett, bomlásnak indul az O 2 felszabadulásával és alacsonyabb oxidok képződésével, és tovább magas t-pax vagy a nagy fűtési sebesség felrobban; rendkívül érzékeny a szőrzetre. és hőhatások. Erős oxidálószer; Mn 2 -vel érintkezve Körülbelül 7 éghető anyag meggyullad. M. b. interakcióval szerezték be. KMnO 4 H Z SO 4 -el a hidegben. Oxid Mn 5 O 8, vagy Mn 2 II (Mn IV O 4) 3, - szilárd; nem szol. vízben; m. b. MnO vagy Mn 3O 4 oxidálásával nyerik; könnyen bomlik MnO 2 -ra és O 2 -ra. Sztöchiometrikus Mn -hidroxidok conn. csak Mn (OH) 2, MnO (OH) és HMnO 4, mások hidrát. változó összetételű oxidok, hasonlóak a kem. St. te megfelelő oxidok. A hidroxidok savas tulajdonságai az Mn: Mn (OH) 2 oxidációs állapotának növekedésével fokozódnak< MnО(ОН) (или Mn 2 O 3 .xH 2 O) < MnO 2 .xН 2 О < Mn 3 О 4 .xН 2 О < Н 2 MnО 4 < НMnО 4 . Гидроксид Мn(II) практически не раств. в воде (0,0002 г в 100 г при 18 °С); основание средней силы; раств. в р-рах солей NH 4 ; на воздухе постепенно буреет в результате окисления до MnО 2 .xН 2 О. Гидроксиоксид Mn(III) MnO(OH) известен в двух модификациях; при 250 °С в вакууме обезвоживается до g-Mn 2 О 3 ; в воде не раств. Прир. манганит не разлагается HNO 3 и разб. H 2 SO 4 , но медленно реагирует с H 2 SO 3 , искусственно полученный легко разлагается минер. к-тами; окисляется О 2 до b-MnО 2 . См. также Mangánok. M. o. mérgező; MPC lásd Art. Mangán. Irod .: Pozin M. E. Az ásványi sók technológiája, 4. kiadás, P. 1 2, L., 1974. P. M. Csukurov.

• - A vasbaktériumok nagyon régóta ismertek ...

  Biológiai enciklopédia

• - mangán -szulfát, MnSO4, mangán mikrotápanyag -műtrágya. Crystallich. in-in, vízben oldódik ...

  Mezőgazdasági enciklopédikus szótár

• - MnCO 3, halvány rózsaszín kristályok, jelenlétében. Az O 2 és a H 2 O barna árnyalatot kap az oxidáció következtében; kristályos. hatszögletű rács; sűrű 3,62 g / cm 3; C 0p 94,8 J /; DH0 arr -881,7 kJ / mol; S0298109.5 J / ...

  Kémiai enciklopédia

• - dekakarbonil -manimanán Mn2 10 - aranysárga kristályok; t. pl. 154-155 ° C; sűrű 1,75 g / cm 3. Fényben lassan bomlik, levegőben 110 ° C -on bomlik, vákuumban 50 ° C -on szublimál. Oldja fel ...

  Kémiai enciklopédia

• - Mn2, halvány rózsaszín higroszkópos kristályok köbös rács; DH0 minta CH574,6 kJ / mol. 180 ° C felett bomlik Mn -oxidokra. P-érték vízben: 102,0, 157,1, 428,0 és 498,8. Megoldás dioxánban, THF -ben, acetonitrilben is ...

  Kémiai enciklopédia

• - MnSO4, így pl. 700 ° C; C ° p 100,24 J /; DG0 arr -958,11 kJ / mol; 11 K alatti antifromágnes, 11 K feletti paramagnet, magn. fogékonyság + 1,366,10-6; lásd még a táblázatot. RENDBEN. 850 ° С bomlik Mn3O4 -ra, SO3 -ra és SO2 -ra ...

  Kémiai enciklopédia

• - kémiai vegyületek. elemek oxigénnel. Sóképző és nem sóképzőre vannak osztva. A sóképző bázisos, savas és amfoter - hidrátjaik megfelelőek ...

  Természettudomány. enciklopédikus szótár

• - szervetlen vegyületek, amelyekben az OXYGEN más elemhez kapcsolódik. Oxidok gyakran képződnek, amikor egy elem levegőben ég vagy oxigén jelenlétében. Tehát amikor a magnézium ég, magnézium -oxidot képez ...

  Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár

A mangán -dioxid (MnO 2) vagy a mangán (IV) -oxid sötétszürke anyag. 530 fokos levegőben melegítve. A mangán -dioxid oxigénnel bomlik, amint az fent látható. Vákuumban vagy redukálószer jelenlétében ez a reakció sokkal intenzívebben megy végbe.

Amikor a mangán -dioxidot tömény salétromsavval forraljuk, mangán (II) só keletkezik, és oxigén szabadul fel:

2 MnO 2 + 4 HNO 3 = 2 Mn (NO 3) 2 + 2 H 2 O + O 2.

A mangán -dioxid savas környezetben oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik:

MnO 2 + 4 HCl = MnCI 2 + Cl 2 + 2 H 2O;

МnО 2 + 2 FeSO 4 + 2 Н 2 SO 4 = МnSO 4 + Fe 2 (SO 4) 3 + 3 Н 2 О.

Ha a mangán (IV) -oxid lúgokkal van összekötve, levegőbe jutás nélkül, mangán vagy manganát (IV) keletkezik:

2 MnO 2 + 2 KOH = K 2 MnO 3 + H 2 O.

Légköri oxigén jelenlétében, amely oxidálószerként játszik szerepet, az összeolvadás során manganátsó (VI) képződik:

2 MnO 2 + 4 KOH + O 2 = 2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O.

A kálium -manganát (K 2 MnO 4) spontán bomlik kálium -permanganáttá és mangán -dioxiddá:

3 К 2 МnО 4 + 2 Н 2 О = 2 КМnО 4 + МnО 2 + 4 KOH.

A kálium -permanganátot (KMnO 4) széles körben használják a laboratóriumi gyakorlatban, az iparban, az orvostudományban és a mindennapi életben. Nagyon erős oxidálószer. A közegtől függően a mangán redukálószer jelenlétében különböző oxidációs állapotokra redukálható. Savas környezetben mindig Mn (II) -re redukálódik:

2 КМnО 4 + 10 КВr + 8 Н 2 SO 4 = 2 МnSO 4 + 6 К 2 SO 4 + 5 Вr 2 + 8 Н 2 О.

A kálium -manganát (K 2 MnO 4) és a mangán -dioxid hasonlóan viselkedik.

Lúgos környezetben a kálium -permanganát mangánttá redukálódik:

2 KMnO 4 + K 2 SO 3 + 2 KOH = K 2 SO 4 + 2 K 2 MnO 4 + H 2 O.

Semleges vagy enyhén lúgos közegben a kálium -permanganát mangán -dioxiddá redukálódik:

2 KMnO 4 + C 6 H 5 CH 3 = 2 KOH + 2 MnO 2 + C 6 H 5 COOH;

2 КМnО 4 + 3 МnSO 4 + 2 Н 2 О = 5 МnО 2 + К 2 SO 4 + 2 Н 2 SO 4.

Az utóbbi reakciót használják analitikus kémia a mangán mennyiségi meghatározásában.

Korábban kálium -permanganátot vagy mangán -dioxid vagy kálium -manganát oxidálásával nyertek. A mangán -dioxidot nitráttal oxidálták lúggal való fúzióval:

MnO 2 + KNO 3 + 2 KOH = K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O.

A kapott kálium -manganát oldatban spontán bomlik kálium -permanganáttá és mangán -dioxiddá:

3 К 2 MnО 4 + 2 Н 2 О = 2 КМnО 4 + MnО 2 + 4 KOH.

A második módszer szerint a kálium -manganátot klórral oxidálták:

2 К 2 МnО 4 + Сl 2 = 2 КМnО 4 + 2 КСl.

Jelenleg a kálium -permanganátot a manganát elektrolitikus oxidációjával nyerik:

MnO 4 2- - e - = MnO 4 -.

A kálium -permanganátot széles körben használják mind az iparban, mind a laboratóriumi gyakorlatban. Pamut, gyapjú, fonószálak fehérítésére, olajok halványítására és különféle szerves anyagok oxidálására használják. A laboratóriumi gyakorlatban klór és oxigén előállítására használják:

2 KMnO 4 + 16 HCl = 2 KCI + 2 MnCI 2 + 5 Cl 2 + 8 H 2O;

2 KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2.

Az analitikai kémiában kálium -permanganátot használnak számszerűsítése redukáló tulajdonságokkal rendelkező anyagok (Fe 2+, Sn 2+, AsO 3 3+, H 2 O 2 stb.). Ezt az elemzési módszert permanganatometriának nevezik.

Fogadás

• · Az ásványok megtalálhatók a természetben A brownit, a kurnakit és a bixbyit mangán -oxid, különböző szennyeződésekkel.
• Mangán (II) oxid oxidáció:
• A mangán (IV) oxid redukciója:

Fizikai tulajdonságok

A mangán (III) oxid többféle módosításból barna-fekete kristályokat képez:

• B-Mn2O3, rombikus rendszer, kurnakit ásvány;
• В-Mn2O3, köbös rendszer, I. tércsoport a3, cellaparaméterek a = 0,941 nm, Z = 16, ásványi bixbyit;
• · G-Mn2O3, tetragonális rendszer, sejtparaméterek a = 0,57 nm, c = 0,94 nm.

Nem oldódik vízben.

Paramágneses.

Kémiai tulajdonságok

Bomlik hevítésre:

• Hidrogénnel redukálva:
• Savakban oldva aránytalan:
• Amikor a fém -oxidokkal való fúzió mangántsókat képez:

Mangán (IV) oxid

6. táblázat: Mangán (IV) -oxid.

Kémiai tulajdonságok

Normál körülmények között meglehetősen inert. Savakkal hevítve oxidáló tulajdonságokat mutat, például koncentráltan oxidál sósav klórra:

Kén- és salétromsavak esetén az MnO2 oxigén felszabadulásával bomlik:

Erős oxidálószerekkel kölcsönhatásba lépve a mangán -dioxid Mn7 + és Mn6 + vegyületekké oxidálódik:

A mangán -dioxid amfoter tulajdonságokkal rendelkezik. Tehát, amikor az MnSO4 só kénsavoldatát kálium -permanganáttal kénsav jelenlétében oxidálják, az Mn (SO4) 2 só fekete csapadéka képződik.

Lúgokkal és bázikus oxidokkal való fúzió során az MnO2 savas oxid, mangántsókat képez:

Ez katalizátor a hidrogén -peroxid lebontásához:

Fogadás

Laboratóriumi körülmények között termikus bontással nyertük kálium -permanganát:

Kálium -permanganát és hidrogén -peroxid reagáltatásával is előállítható. A gyakorlatban a képződött MnO2 katalitikusan bontja le a hidrogén -peroxidot, aminek következtében a reakció nem megy végbe.

100 ° C feletti hőmérsékleten a kálium -permanganát redukciója hidrogénnel:

Mangán (VII) -oxid

• A mangán-oxid (VII) Mn2O7 zöldesbarna olajos folyadék (olvadáspont = 5,9 ° C), szobahőmérsékleten instabil; erős oxidálószer, éghető anyagokkal érintkezve meggyújtja őket, esetleg robbanással. Sokkból, erős fényvillanásból felrobban, amikor kölcsönhatásba lép vele szerves anyag... A mangán (VII) Mn2O7 -oxidot tömény kénsav kálium -permanganátra gyakorolt ​​hatásával nyerhetjük:
• A kapott mangán (VII) -oxid instabil, és mangán (IV) -oxidra és oxigénre bomlik:
• Az ózon egyidejűleg szabadul fel:
• A mangán (VII) -oxid kölcsönhatásba lép a vízzel, és mangánsavat képez:

Mangán (VI) -oxid

7. táblázat: Mangán (VI) -oxid.

Mangán (VI) -oxid - szervetlen vegyület, MnO3 képletű mangán -fém -oxid, sötétvörös amorf anyag, vízzel reagál.

mangán -dioxidot fogadó vegyszer

Fogadás

· Az oldat hevítésekor felszabaduló ibolyaszínű gőzök kondenzációjával keletkezik kálium -permanganát kénsavban:

Fizikai tulajdonságok

A mangán (VI) oxid sötétvörös amorf anyagot képez.

Kémiai tulajdonságok

• Bomlik hevítésre:
• Vízzel reagál:
• Sókat képez lúgokkal - manganátok:

A mangán -oxidok tulajdonságainak változásának szabályszerűségei

A legstabilabbak az MnO2, Mn2O3 és Mn3O4 (vegyes oxid - trimángán -tetroxid).

A mangán -oxidok tulajdonságai a fém oxidációs állapotától függenek: az oxidációs állapot növekedésével a savas tulajdonságok javulnak:

MnO> Mn2O3> MnO2> Mn2O7

A mangán -oxidok a fém oxidációs állapotától függően oxidáló vagy redukáló tulajdonságokkal rendelkeznek: a magasabb oxidok oxidálószerek és MnO2 -ra redukálódnak, az alacsonyabb oxidok - redukálószerek oxidálódnak, MnO2 -t képeznek. Így az MnO2 a legstabilabb oxid.

módszerek mangán -dioxid előállítására

A találmány a kohászat területére vonatkozik, pontosabban kiváló minőségű mangán-oxidok előállítására, amelyek széles körben alkalmazhatók a vegyiparban és a kohászati ​​iparban. A mangán-dioxid előállítására szolgáló módszer magában foglalja a mangántartalmú nyersanyagok feloldását salétromsav a kalcium-, kálium-, magnézium- és nátrium -szennyeződések ércében jelen lévő mangán -nitrátok és nitrátok oldatának előállításával. Ezután végezze el a nitrátok termikus bontását autoklávban. A termikus bomlást az autoklávban állandó nyomáscsökkenéssel hajtják végre, 0,6 MPa nyomástól kezdve, és a folyamat végére 0,15 MPa -ra csökkentve. Ebben az esetben a pépet a termikus bomlás során folyamatosan keverjük 1-15 fordulat / perc sebességgel forgó keverővel, és 20-50 hertz frekvenciájú rezgéssel. A módszer nyomás alatt működő autoklávokkal rendelkező vegyipari vállalkozásoknál alkalmazható. A találmány technikai eredménye kiváló minőségű mangán -dioxid előállítása. 2 tbl, 2 pl

A találmány a vaskohászat területére vonatkozik, pontosabban kiváló minőségű mangán-dioxid előállítására, amely széles körben alkalmazható a vegyiparban és a kohászati ​​iparban, különösen az elektrolitikus és elektrotermikus mangán, közepes széntartalmú ferromangán előállításában , alacsony foszfortartalmú ligatúrák alapján.

A tiszta mangán -dioxid előállításának számos módja ismert a szakirodalomból: kémiai, hidrometallurgiai, pirohidrometallurgiai és pirometallurgiai.

A fő követelmények kémiai módszerek A mangán -dioxid beszerzése:

• - a foszfor és a hulladékkő eltávolításának hatékonysága;
• - a hardver egyszerű tervezése;
• - nagy teljesítményű;
• - a reagensek rendelkezésre állása és alacsony költsége.

Ismert módszer tiszta mangán -dioxid előállítására kénsav módszerrel. A módszer lényege a következő: ércből és kalcium -ditionát -oldatból (S: L = 1: 4) készített szuszpenzión keresztül kén -dioxidot vezetnek át, amely kén -dioxidot (SO2) és kénsavat (SO3) tartalmaz. Ezen gázok vízben való oldódása kénes és kénsavak képződéséhez vezet. A mangán -oxidokat intenzíven feloldják kénsavban, a ditionát -sav mangán -sója és a mangán -szulfát képződésével a reakciók szerint: MnO2 + 2SO2 = MnS2O6; MnO2 + SO2 = MnSO4.

Túlzott kalcium -ditionát jelenlétében kálcium -szulfát kicsapódik és mangán -ditionát képződik: MnSO4 + CaS2O6 = MnS 2O6 + CaSO4

A kilúgozott pépet mésztejjel semlegesítik 4-5 pH-ra, majd levegőztetik, hogy oxidálja a vas-oxidot és eltávolítsa a kén-dioxidot. A következő kicsapódások: vasvas, foszfor, alumínium, szilícium -dioxid. A csapadékot leszűrjük, mossuk forró vízés a szeméttelepre küldték. A mangánt a tisztított oldatból égetett mész hozzáadásával kicsapják hidroxid formájában, miközben ismét kalcium -ditionátot kapnak, amelyet visszatérítenek az eljáráshoz:

MnS2O6 + Ca (OH) 2 = Mn (OH) 2 + CaS2O6.

A mangán -hidroxid csapadékot leszűrjük, mossuk, szárítjuk és kalcináljuk. A kalcinált koncentrátum%-ban tartalmaz: 92 - MnO2, 1,5 - SiO2, 4,0 - CaO, 0,02 - P2O5 és 0,5-3 - SO 2 (M. I. Gasik. Mangánkohászat. Kiev: Technics, 1979, 55-56. O.).

A mangán -dioxid előállítására ismert módszer hátrányai a következők:

• - a hardver kialakításának összetettsége;
• - a termék szennyeződött kőzethulladékkal (SiO2, CaO stb.);
• - magas kénkoncentráció a végtermékben (0,5-3%).

A javasolt technikai lényeghez és az elért hatáshoz legközelebb álló módszer mangán -dioxid előállítása a mangán -nitrát kalcium-, magnézium-, kálium- és nátrium -nitrát jelenlétében történő hőbontásával, amely szerint a bontást 0,15 nyomáson hajtják végre. -1,0 MPa (feltalálói bizonyítvány száma 1102819, C22B osztály 47/00; C01G 45/02, elsőbbség 20.05,83 -tól, közl. 15.07.84, bul. No. 26).

A prototípus módszer szerint kalcium-, magnézium-, kálium- és nátrium-nitrát jelenlétében mangán-dioxidot nyerünk, a bontást 0,15-1,0 MPa nyomáson hajtjuk végre.

A prototípus módszer technológiai paraméterei és tulajdonságai:

• - bomlási hőmérséklet, ° С - 170-190;
• - a mangán -dioxid képződésének sebessége, kg / m3 h - 500-700;
• - az Mn (NO3) 2 bomlási foka, a kezdeti mennyiség% -a - 78-87;
• - a cellulóz reaktorból történő kirakásának feltételei - gravitáció;
• - nedvességtartalma nitrogén -oxidokban,% - 19-25;
• - energiafogyasztás, MJ / kg - 1,7-2,2;
• - MnO2 -tartalom mangán -dioxidban,% - 99,5.

Ennek a módszernek a hátrányai a mangán -nitrát alacsony bomlási sebessége, a magas energiafogyasztás, a keletkező nitrogén -oxidokban nagy mennyiségű víz.

A jelen találmány célja a mangán -dioxid előállítási technológiájának egyszerűsítése, a bomlási sebesség és a termékhozam növelése.

A feladatot azzal érik el, hogy a termikus bomlás folyamatát az autoklávban a nyomás fokozatos csökkenésével hajtják végre, 0,6 MPa nyomástól kezdve, és a folyamat végére 0,15 MPa -ra csökkentve. folyamatosan feldolgozva 1-15 fordulat / perc sebességgel forgó keverővel; míg a termikus bomlás során a forgó keverőre rezgést alkalmaznak 20-50 hertzes frekvenciával.

A nitrátok termikus bontására szolgáló nyomás felső értékét a nitrogén -oxidok savvá történő feldolgozásának feltételei határozzák meg (ezt 0,6 MPa -nál nem nagyobb nyomáson hajtják végre), az alsó határt pedig a gyakorlati célszerűség határozza meg. A nyomás fokozatos, 0,15 MPa -ra történő csökkentése a mangán -nitrátok teljesebb termikus lebontását biztosítja.

A keverő forgási sebességének 1 fordulat / perc alá csökkenése nem biztosít homogén zagyoldatot. Ha a forgási sebességet 15 fordulat / perc fölé emeljük, akkor a pép elkülönül, és a nagyobb vízkoncentrációjú területek megjelennek (a sűrűségkülönbség miatt).

Az alacsonyabb rezgési frekvenciák - 20 hertz alatt, a keverőre vonatkoztatva - gyakorlatilag nem befolyásolják a mangán -nitrát termikus bomlását. A rezgésfrekvencia 50 Hz feletti növelése gazdaságilag nem indokolt.

Ha ezek a feltételek teljesülnek, nemcsak a mangán -nitrát bomlási sebessége nő, hanem maga a folyamat is technológiailag fejlettebbé válik. Kiderült, hogy a javasolt eljárásban a cellulóz hozama nem függ erősen attól fizikai tulajdonságok, ami nagymértékben leegyszerűsíti a reaktorból történő kirakodását, míg a nitrogén -oxidok alacsonyabb vízkoncentrációt tartalmaznak, és könnyen visszaforgathatók savvá. Az 1. táblázat az ismert és javasolt módszerek szerinti mangán -dioxid -előállítás technológiai paramétereinek összehasonlító adatait mutatja. A 8. táblázatban bemutatott, javasolt mangán -dioxid -előállítási módszer mutatóit (átlagolva) a kísérletek eredményei alapján vesszük (1. példa).

8. táblázat

Technológiai paraméterek és tulajdonságok
Ismert	A javasolt
Bomlási hőmérséklet, ° C
Nyomás, MPa		Fokozatos nyomásesés 0,6 -ról 0,15 -re
Mangán -dioxid képződési sebesség, kg / m3h
200 kg mangán -dioxid képződéséhez szükséges idő, h
Mn (NO3) 2 bomlása a kezdeti mennyiség% -ában
A cellulóz reaktorból történő kiürítésének feltételei	A gravitáció hatására	A gravitáció hatására
Energiafogyasztás, MJ / kg MnO2
Keverő forgási sebessége, ford./perc

A termikus bomlás során egy forgó keverőre 30 hertzes frekvenciájú rezgést helyeztek - az Mn (NO3) 2 bomlási foka 2-3,5%-kal nőtt.

A por fizikai -kémiai tulajdonságai:

• - sűrűség - 5,10 g / cm3;
• - MnO2 -tartalom - 99,6 tömeg%;
• - Fe -tartalom - kevesebb, mint 3Ch10-4 tömeg%,
• - P -tartalom - legfeljebb 5Ch10-3 tömeg%;
• - H 2O - legfeljebb 3 × 10-2 tömeg%.

Az alábbiakban példákat mutatunk be, mások kizárása nélkül, az igénypontok körébe.

Az autoklávba 1,5 kg, a következő összetételű nitrát -oldatot töltünk: 40,15 Mn (NO3) 2; 25,7 Ca (NO3) 2; 7,3 Mg (NO3) 2; 9.2 KNO3; 5,7 NaNO3; 15,0 H2O.

A termikus bomlás során eltávolított víz tömegét a kezdeti oldatban és a pép folyadékfázisában elért súly közötti különbség határozta meg. A kibocsátott nitrogén -oxidok mennyiségét a mangán -nitrát termikus bomlási reakciójának sztöchiometriájával határoztuk meg a kapott MnO2 mennyiségének megfelelően. A kísérletek fő eredményeit a 9. táblázat tartalmazza.

9. táblázat

Lehetőségek	Példák a konkrét megvalósításra
Az ismert módszer	A javasolt módszer
Bomlási hőmérséklet, C °
Nyomás, MPa *
Keverő forgási sebessége, ford./perc
Rezgési frekvencia, Hz
Bomlási idő, min
MnO2 képződési sebesség, kg / m3h
Fejlesztett gáz térfogata, m3 / 1 kg MnO2
A száraz mangán -dioxid kibocsátása,%
A nitrátok termikus bomlásának felső határértékét a nitrogén -oxidok savvá történő feldolgozásának körülményei határozzák meg

Az alábbi összetételű mangán -dioxid, tömeg%: Mn02 - 99,6; R<0,005; S<0,05; SiO2<0,1; (К, Mg, Na, Ca)<0,1.

Így a javasolt módszer nemcsak a mangán -nitrát gyorsabb lebontását biztosítja, hanem nagyban leegyszerűsíti az MnO2 előállításának technológiáját, mind a kirakodás, mind a nitrogén -oxidok regenerálásának szakaszában; ugyanakkor jelentősen csökkennek az újraelosztás költségei. A kapott száraz mangán-dioxid hozama 84-92%, szemben az elméletileg lehetséges 78% -kal (az ismert módszer szerint).

A kapott mangán-dioxidot a fém mangán olvasztására használják kemencén kívüli eljárással.

A töltet összetétele, kg:

• - MnO2-10;
• - Al - 4,9;
• - CaO - 0,6.

Csak 15,5 kg.

A töltetet összekeverték, olvasztóaknába töltötték és biztosítékkal felgyújtották. Az olvadási idő 2,4 perc volt. 5,25 kg fém mangán kompozíciót kapott. % Mn 98,9; Al 0,96; P - nyomok (kevesebb, mint 0,005%) és 9,3 kg salakösszetétel, tömeg%: MnO 14,6; Al203 68,3; CaO 18,0.

A mangán kivonása az ötvözetbe 85,0%volt.

A fém -mangán olvasztásából származó salak felhasználható alapanyagként (bauxit helyett) az alumínium előállításában.

A találmány alkalmazása megoldja a szegény mangánércek jelentős tartalékainak, különösen az uszinski lerakódás karbonátérceinek vagy ferromangán csomóinak felhasználását, amelyek dúsítása más eszközökkel jelenleg veszteséges.

A kapott mangánötvözeteket a vezető elem (mangán) magas koncentrációja és a káros szennyeződések (foszfor és szén) alacsony tartalma jellemzi.

A mangán vasötvözetek használata a kiváló minőségű acélok olvasztásánál a szerkezetek fémfelhasználásának csökkenéséhez vezet, egyszerűsíti az ötvözési folyamatot és jelentős gazdasági hatást biztosít.

A mangán -koncentrátumok kémiai eljárásokkal történő előállítása jelentősen csökkenti az ország hiányát a mangán -vasötvözetekben, előállítását pedig a vegyi üzemekben lehet megszervezni.

A mangán -dioxid előállítására javasolt módszer megszervezhető olyan vállalatoknál, amelyek képesek nitrogén -oxidokat hasznosítani.

KÖVETELÉS

Eljárás mangán-dioxid termikus bontással történő előállítására, beleértve a mangántartalmú nyersanyagok salétromsavban történő feloldását, hogy mangán-nitrátok és -nitrátok, kalcium-, kálium-, magnézium-, nátrium-szennyeződések, valamint az ércben jelenlévő szennyeződések oldatát kapják. nitrátok egy autoklávban, azzal jellemezve, hogy a termikus bomlást állandó nyomáscsökkenés mellett hajtják végre az autoklávban, 0,6 MPa nyomástól kezdve és a folyamat végéig 0,15 MPa -ra csökkentve, miközben a pépet folyamatosan feldolgozzák 1-15 ford./perc fordulatszámon forgó és 20-50 Hz frekvenciájú rezgést kiváltó keverő.

kísérleti rész

A fenti kísérleteket nagyvállalatoknál alkalmazzák.

Szeretnék fontolóra venni egy laboratóriumi módszert mangán -dioxid ón -dioxidban történő előállítására.

Kiegészítők:

• 1. Porcelántégely:
• 2. Üvegszűrő.

A módszer lényege: Szilárd oxidok előállítása SnC2O4 * H2O és MnSO4 * 5H2O keverékének termikus bontásával, levegőben történő kalcinálással.

Az SnC2O4 * H2O előzetes szintézise.

Az ón -oxalát előállításához 10 g ón -szulfátot és 4,975 g ammónium -oxalátot vettünk. Mindkét anyag oldatát készítettük; ehhez ón -szulfátot 100 ml vízben, ammónium -oxalátot 50 ml vízben oldottunk fel. Ezután ammónium -oxalát -oldatot adtunk az ón -szulfát -oldathoz. Fehér finoman diszpergált csapadék (SnC2O4 * H2O) aktív kicsapódását figyeltük meg. A kapott szuszpenziót vastag üvegszűrőn szűrjük.

Reakcióegyenlet:

SnSO4 * H2O + (NH4) 2C2O4 * H2O> SnC2O4 * H2Ov + (NH4) 2SO4 + H2O

Az eredmény 7,934 g ón -oxalát volt, számított tömege 9,675. A reakcióhozam 82,0%.

A reakcióegyenletek szerint

MnSO4 * 5H2O> MnO + SO3 (g) + 5 H2O (g)> MnO2.

SnC2O4 * H2O> SnO + CO2 + H2O> SnO2

A) 7,5% MnO2 / 92,5% SnO2.

Ennek megszerzéséhez vettünk: 0,75 g SnC2O4 * H2O, 0,07 g MnSO4 * 5H2O. (Mivel a mangán -szulfát mennyisége jóval kisebb volt, mint az ammónium -oxaláté, néhány csepp vizet adtunk hozzá, miután porcelán tégelybe tettük, hogy a keverék nagyobb homogenitást érjünk el. Ezután a keveréket égetőn kalcináltuk.) A 900 ° C-os kalcinálási mód 2 órán keresztül nem hozott eredményt (a keverék szürkés-krém színe megmaradt). A 2 órás 1200 ° C -on végzett kalcinálás eredményeként a minta élénkpiros színt kapott. A minta tömege 0,5 g.

• B) 15% MnO2 / 85% SnO2. (0,761 g. SnC2O4 * H2O, 0,088 g. MnSO4 * 5H2O) A minta tömege 0,53 g.
• B) 22% MnO2 / 78% SnO2. (0,67 g SnC2O4 * H2O, 0,204 g MnSO4 * 5H2O). Minta súlya 0,52 g.
• D) 28% MnO2 / 72% SnO2 (0,67 g SnC2O4 * H2O, 0,2911 g MnSO4 * 5H2O). Minta súlya 0,56 g.