Օգտագործելով ալյումինոթերմային մեթոդը, նվազեցնելով Mn 2 O 3 օքսիդը, որը ձևավորվել է պիրոլուզիտի կալցինացման ժամանակ.

Mn 6+ անհամաչափ է MnO 2 և MeMnO 4:

Մն 3+ անհամաչափ է Mn 2+ և MnO 2 (sol.)

Օքսիդներ:

Հայտնի են մանգանի օքսիդներ, որոնցում այն ​​հանդիպում է օքսիդացման +2, +3, +4, +7, ինչպես նաև մի քանի խառը վիճակում, օրինակ՝ Mn 3 0 4: Օքսիդացման աստիճանի բարձրացմամբ մեծանում է Mn-O կապի կովալենտային բնույթը, թուլանում են հիմնային հատկությունները և մեծանում թթվային հատկությունները, մեծանում է օքսիդատիվ ակտիվությունը։ Այսպիսով, մանգանի (2) օքսիդը ցուցադրում է հիմնական և գերակշռող վերականգնող հատկություններ, իսկ ավելի բարձր մանգանի օքսիդն ունի թթվային հատկություններ:

շատ կերպար. Ունի ընդգծված օքսիդացնող հատկություն։ Մանգանի օքսիդները միջանկյալ օքսիդացման վիճակներում ամֆոտեր են և հեշտությամբ վերածվում են Mn(II)՝ ցուցաբերելով ուժեղ օքսիդացնող նյութերի հատկություններ։

Մանգանի օքսիդ (2).Ստորին օքսիդ MnO-ը NaCl-ի կառուցվածքով գորշ-կանաչ բյուրեղային փոշի է: Այն բնականորեն առաջանում է որպես հանքային մանգանոզիտ: Նրան

ռեակտիվությունը կախված է հատիկի չափից: Օքսիդի խիստ ցրված ձևը, որը ձևավորվում է մանգանի (II) կարբոնատի, օքսալատի կամ ացետատի ցածր ջերմաստիճանի (420 -450 °C) տարրալուծման ժամանակ, ունի զգալի քիմիական ակտիվություն՝ այն բռնկվում է օդում։ Նրա կալցինացումը իներտ մթնոլորտում հանգեցնում է հատիկների մեծացման և քիմիական ակտիվության թուլացման։ Ստոիխիոմետրիկ բաղադրության փուլ ստանալու համար Mn 3 0 4 և Mn0 2 օքսիդները բարձր ջերմաստիճաններում վերականգնվում են ջրածնով։ Ստորին մանգանի օքսիդը կարելի է ստանալ նաև մանգանի ռեակցիայի միջոցով

ածխաթթու գազով 300 °C ջերմաստիճանում, մանգանի այլ օքսիդների վերականգնում կամ կալցինացում, ինչպես նաև Mn(OH)2 հիդրօքսիդի ջրազրկման ժամանակ 800 °C վերականգնող մթնոլորտում։

Մանգանի (2) օքսիդը հիմնականում հիմնական բնույթ ունի: Այն հեշտությամբ լուծվում է թթուների մեջ՝ առաջացնելով երկվալենտ մանգանի աղեր։ Թույլ amphotericity հայտնվում է միայն այն ժամանակ, երբ

երկարատև եռում խտացված ալկալային լուծույթներով.

MnO + 20H - + H 2 0= 4[Mn(OH) 4 ] 2- Նատրիումի հիդրօքսիդի հետ միաձուլումը հանգեցնում է մանգանի օքսիդացման՝ MnO + 2NaOH = Na 2 Mn0 3 + H 2.

Մանգանի (2) օքսիդը գործնականում չի կրճատվում ջրածնով, այլ փոխազդում է ակտիվ մետաղների հետ։ Նատրիումի հետ ռեակցիան տեղի է ունենում արդեն սենյակային ջերմաստիճանում, բայց ալյումինոթերմային պահանջում է սկսել հրկիզող խառնուրդով: Ածխածինը կամ ածխածնի երկօքսիդը կարող են օգտագործվել նաև որպես վերականգնող նյութ։

Մանգանի (2) օքսիդը ուժեղ վերականգնող նյութ է. բարձր ջերմաստիճաններում այն ​​փոխազդում է նույնիսկ այնպիսի թույլ օքսիդացնող նյութի հետ, ինչպիսին է ածխածնի երկօքսիդը (4):

Մանգանի օքսիդ (3). Mn 2 0 3 օքսիդը շագանակագույն է

փոշի, որը քայքայվում է տաքացնելիս: օդում պահվելիս այն դանդաղորեն օքսիդանում է մանգանի (4) օքսիդի, իսկ էվեկտիկական NaOH-KOH հալոցքում (227 °C) թթվածինը վերածում է այն.

մանգանատ (5): Մանգանի(3) օքսիդը չի փոխազդում ջրի հետ, բայց թթվային միջավայրանհամաչափություն.

Ինչպես ստորին մանգանի օքսիդը, այն ունի գերակշռող հիմնական բնույթ, բայց որոշակի պայմաններցույց է տալիս ամֆոտերության որոշ նշաններ. Այսպիսով, ալկալային լուծույթներով երկար եռման ժամանակ առաջանում են անիոնային հեքսահիդրոքսոմանգանատներ (3) [Mn(OH) 6] 3-, որոնք գոյություն ունեն միայն խիստ ալկալային միջավայրում։ Mn 2 0 3 ցուցադրում է օքսիդացնող հատկություններ, երբ եփվում է խտացրած աղաթթու.

Մանգանի օքսիդ (4).Մանգանի համար սա բնության մեջ հայտնաբերված ամենատարածված հանքանյութն է՝ պիրոլուզիտ Mn0 2: Mn0 2-ի առաջացման բազմաթիվ ռեակցիաների շարքում միայն մի քանիսն են նախընտրելի՝ իրենց իրականացման հեշտության և վերարտադրելիության պատճառով: Դրանք ներառում են մանգանի(2) միացությունների օքսիդացում քլորատների, պերմանգանատի լուծույթներով.

նատներ, պերսուլֆատներ, քլոր և օզոն, պերմանգանատների նվազեցում ջրածնի պերօքսիդի, աղաթթվի, ծծմբի երկօքսիդի, սուլֆիտների, սպիրտների, մանգանի աղերի ազդեցությամբ (2): Մանգանի երկօքսիդի մեծ մասն արտազատվում է շագանակագույն նստվածքի տեսքով, սակայն դրա մի մասը մնում է կոլոիդային լուծույթի տեսքով։ Մանգանի երկօքսիդը, որպես միջանկյալ օքսիդացման միացություն, ցուցաբերում է օքսիդացնող և վերականգնող հատկություն։ Այն ցուցադրում է ավելի բնորոշ օքսիդացնող վարքագիծ: Երբ ջեռուցվում է, տեղի է ունենում ներմոլեկուլային ռեդոքս ռեակցիա, որն ուղեկցվում է թթվածնի արտազատմամբ և մանգանի օքսիդացման վիճակի աստիճանական նվազմամբ՝ տարբեր օքսիդների հաջորդական ձևավորմամբ։ Չոր ջրածնի սուլֆիդի դեպքում ռեակցիան շատ արագ է ընթանում նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում։ Երբ ջրածնի սուլֆիդն անցնում է Mn0 2 ջրային կախույթի միջով, ձևավորվում է սպիտակավուն նստվածք՝ բաղկացած մանգանի(2) սուլֆիդի և ծծմբի խառնուրդից. լուծույթը պարունակում է S0 4- և S 2 0 2- իոններ:

Մանգանի երկօքսիդի օքսիդացնող հատկություններն առավել արտահայտված են խիստ թթվային միջավայրում։ Երբ մանգանի երկօքսիդը մշակվում է սառը խտացված աղաթթվով, մնում է մուգ լուծույթ, որը պարունակում է բարդ թթու H2 [MnCl6] և, հնարավոր է, նաև MnCl4 տետրաքլորիդ, առանձին չմեկուսացված: Քլորիդի նվազման շնորհիվ լուծույթը աստիճանաբար պայծառանում է

համալիրներ [MnС1 6 ] 2- -» [МnС1 6 ] 3- -> Mn 2+ + 6C1 - և քլորի արտազատում։

Mn02-ը անլուծելի է ազոտական ​​և նոսր ծծմբական թթուներում միայն այն դեպքում, երբ այն երկար ժամանակ պահվում է թթվային լուծույթի տակ, նկատվում է թթվածնի աստիճանական արտազատում ջրի օքսիդացման պատճառով. Mn0 2 երկօքսիդի փոխազդեցությունը ալկալիների հետ տեղի է ունենում միայն խտացված լուծույթներում և հալեցնում։ Կախված ռեակցիայի ջերմաստիճանից, ռեակտիվների հարաբերակցությունից և օքսիդացնող նյութերի առկայությունից կամ բացակայությունից, ինչպիսին է մթնոլորտի թթվածինը, ձևավորվում են անիոնային օքսոմանգանատներ, որոնք պարունակում են մանգան տարբեր +3-ից +6 օքսիդացման վիճակներում: Օրինակ, երբ մանգանի երկօքսիդը իներտ մթնոլորտում փոխազդում է կալիումի հիդրօքսիդի տաք խտացված լուծույթի հետ, սկզբում ձևավորվում է մանգանատի (4) կանաչ լուծույթ, որն այնուհետև վերածվում է մուգ կապույտ լուծույթի, որը պարունակում է մանգանատ (5) և մանգանատ համաչափ քանակություններ։ (3). Երբ ռեակցիան իրականացվում է օդում 350 - 450 ° C ջերմաստիճանում, ձևավորվում է մանգանատ (6), 600 -800 ° C ջերմաստիճանում ՝ մանգանատ (5):

Հիդրօքսիդներ.

Մանգանի հիդրօքսիդ (2),նստվածքը, որն ընկնում է սպիտակ (փղոսկրի գույնի) նստվածքի տեսքով օդում մանգանի(2) աղերի ջրային լուծույթների վրա ալկալիների ազդեցության տակ արագ օքսիդանում է, ուստի դրա սինթեզն իրականացվում է իներտ մթնոլորտում։ Ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութերը, ինչպիսիք են բրոմ ջուրը և հիպոքլորիտը, այն վերածում են պիրոլուզիտի: Ի տարբերություն անցումային մետաղների հիդրօքսիդների մեծ մասի՝ հիդրօքսիդ

մանգան (2) ունի ստոյխիոմետրիկ բաղադրություն, որը համապատասխանում է Mn(OH)2 բանաձևին; այն իզոկառուցվածքային է մագնեզիումի հիդրօքսիդի հետ; միջին հզորության հիմք է, գերազանցում է ամոնիակին, հետևաբար այն լուծույթի մեջ է մտնում ոչ միայն թթուների ազդեցության տակ, այլև ամոնիումի իոնների առկայության դեպքում:

Mn(2) հիդրօքսիդի թույլ ամֆոտերային բնույթը դրսևորվում է անիոնային հիդրոքսոմպլեքսներ ձևավորելու ունակությամբ՝ Mn(OH) 2+ OH -.<->[Mn(OH) 3] -

Մանգանի հիդրօքսիդ (3)առաջանում է փոփոխական բաղադրության շագանակագույն նստվածքի տեսքով մանգանի(2) հիդրօքսիդի մթնոլորտային թթվածնով օքսիդացման ժամանակ։ Ի սկզբանե ձևավորված արտադրանքը պարունակում է մանգանի ատոմներ երկու օքսիդացման վիճակում՝ +2 և +3 - և համապատասխանում է MnOx*nH 2 0 բաղադրությանը։

Կանգնելիս այն վերածվում է օքսոհիդրօքսիդի MnOOH ձևի, որը հայտնի է երկու մոդիֆիկացիաների տեսքով՝ օրթորոմբիկ (y-MnOOH, մանգանիտ) և մոնոկլինիկ (a-MnOOH, գրուիտիտ)։ Մանգան (3) օքսոհիդրօքսիդը ամֆոտեր է:

Աղ.

Մանգանի(2) հիդրօքսիդը թթուների հետ փոխազդելով՝ ստացվում են տարբեր աղեր։ Ի տարբերություն հիդրօքսիդի, դրանք բոլորն էլ դիմացկուն են մթնոլորտային թթվածնի միջոցով օքսիդացմանը:

Մանգանի աղեր (2)ձևավորում են գունատ վարդագույն հիդրատներ, որոնք բնորոշ են [Mn(H 2 0)6] 2+ կատիոններին: Դրանք որոշ հիդրատների մաս են կազմում, օրինակ՝ MnS0 4 * 7H 2 0, Mn(C10 4) 2 * 6H 2 0, Mn(N0 3) 2 * 6H 2 0։ Մանգանի(2) աղերի ջրային լուծույթներում տեղի է ունենում հիդրոլիզ։ [Mn (H 2 0) 6 ] 2+ + H 2 0 = [Mn(H 2 0) 5 OH] + + H 3 0 +

Ալկալիական մետաղների սուլֆիտների ազդեցությունը մանգանի աղերի լուծույթների վրա հանգեցնում է հիմնական աղերի տեղումների, օրինակ՝ NaMn 2 OH(S0 3) 2 (H 2 0):

Երբ Mn 2+ իոնները նստեցվում են սուլֆիդային լուծույթներով, առաջանում է հիդրատացված մանգանի(2) սուլֆիդի MnS *xH20 մարմնագույն նստվածք։ Չնայած այս արտադրանքի բյուրեղային կառուցվածքը անհայտ է, գունատ վարդագույն գույնը ցույց է տալիս, որ ջրի մոլեկուլները լրացնում են մանգանի կոորդինացիոն ոլորտը ութանիստի մեջ: Օդում պահվելիս նստվածքն աստիճանաբար օքսիդանում է՝ վերածվելով շագանակագույն օքսոհիդրօքսիդի MnOOH, իսկ իներտ մթնոլորտում կորցնում է բյուրեղացման ջուրը՝ ձեռք բերելով ալաբանդին բնական հանքանյութին (α-MnS) բնորոշ կանաչ գույն, որն ունի կառուցվածք։

ուրայի տեսակը NaCl. Մանգանի աղի լուծույթը նատրիումի երկհիդրոֆոսֆատով մշակելով գրեթե չեզոք միջավայրում, հնարավոր է նստել միջին օրթոֆոսֆատ Mn 3 (P0 4) 2 * 7H 2 0 սպիտակ նստվածք:

Ալկալային միջավայրում հիմնական աղերը նստում են, օրինակ՝ Mn 2 (OH) P0 4, Mn 5 (OH) 4 (P0 4) 2:

Հայտնի են նաև տարբեր թթվային ֆոսֆատներ, օրինակ՝ Mn(H 2 P0 4) 2 *H 2 0, ջրում շատ լուծվող և վատ լուծվող MnHP0 4 *H 2 0: Երբ մանգանի(2) աղերի լուծույթները ենթարկվում են լուծույթի: նատրիումի կարբոնատից ազատվում է սպիտակ կարբոնատային նստվածք МnС0 3, որը պարունակում է միայն փոքր քանակությամբ հիմնական աղ: Նրա առաջացումից խուսափելու համար տեղումները կատարվում են ածխաջրածինով։

Մանգանի աղեր (3)

Երբ MtOOH-ը սառը վիճակում լուծվում է 70% ծծմբաթթվի մեջ, առաջանում է կարմիր լուծույթ, որից կարելի է առանձնացնել կարմիր բյուրեղները։ Մանգանի(3) աղերի ստացման ամենատարածված մեթոդը ռեդոքս փոխակերպումն է։ Այսպիսով, մանգան (3) սուլֆատը սինթեզվում է ծծմբաթթվի մեջ մանգանի (2) սուլֆատի տաք լուծույթի անոդային օքսիդացումով կամ կալիումի պերմանգանատի ծծմբաթթվով վերականգնմամբ.

2KMn0 4 + 4H 2 S0 4 = Mn 2 (S0 4) 3 + K 2 S0 4 + 20 2 + 4H 2 0

Անօրգանական մանգանի աղեր (4)չափազանց անկայուն և քիչ ուսումնասիրված: Այսպիսով, մանգան (4) սուլֆատ Mn(S0 4) 2 սև բյուրեղների տեսքով ազատվում է մանգանի (2) սուլֆատի բավականաչափ խտացված սուլֆատային լուծույթներից, երբ դրանց ավելացվում է կալիումի պերմանգանատ։

Մանգանի աղեր (6).

Մանգանատները (6) առաջին անգամ պատրաստվել են Ի. Գլաուբերի կողմից

1659թ., երբ պիրոլուզիտը լուծարվեց հալված սելիտրայի մեջ: Այս նյութերը մուգ կանաչ, գրեթե սև բյուրեղներ են, որոնք լուծելի են ալկալային լուծույթներում՝ առաջացնելով զմրուխտ կանաչ լուծույթներ։

Չեզոք և թեթև թթվային լուծույթներում մանգանատները հեշտությամբ լուծվում են

բաժանված, ինչպես դատվում է երկօքսիդի մուգ շագանակագույն նստվածքի ձևավորմամբ և լուծույթի բոսորագույն գույնի տեսքով: Գործընթացը արագացնելու համար ածխաթթու գազը սովորաբար անցնում է լուծույթով: Մանգանատների մեջ ամենաբարձր արժեքըունի կալիումի աղ K 2 Mn0 4, որն օգտագործվում է KM p 04 պերմանգանատի արտադրության համար։ Լաբորատոր պայմաններում հարմար է ալկալիական մետաղների մանգանատներ ստանալ։

ջրի օքսիդացում պերմանգանատով ուժեղ ալկալային լուծույթում: Դրա համար պերմանգանատը տեղադրվում է խտացված ալկալային լուծույթի մեջ և տաքացվում:

Մանգանի միացություններ. Օքսիդներ, հիդրօքսիդներ:

Մանգանը ձևավորում է մի քանի օքսիդներ: Ամենակայուններն են

МnО Мn2O3 МnO2 Мn2O7

Մանգանի (VII) օքսիդ Mn2O7-ը սև-կանաչ գույնի յուղոտ հեղուկ է, 50°C-ից բարձր այն քայքայվում է թթվածնի և ցածր օքսիդների առաջացմամբ, ավելի բարձր ջերմաստիճանպայթում է.

2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2:

Ցույց է տալիս թթվային հատկություններ. Փոխազդում է ջրի հետ՝ առաջացնելով պերմանգանաթթու.

Mn2O7 + H2O = 2HMnO4:

Մանգանի օքսիդը կարելի է ձեռք բերել միայն անուղղակիորեն.

2KMnO4 + H2SO4 = Mn2O7 + K2SO4 + H2O:

Պերմանգանական թթու - ուժեղ թթու, շատ անկայուն, քայքայվում է 3°C-ից բարձր:

4HMnO4 = 4MnO2 + 2H2O + 3O2:

Մանգանի (II) օքսիդ MnO և համապատասխան հիդրօքսիդները Mn(OH)2 հիմնական նյութեր են։

Նրանք փոխազդում են թթուների հետ՝ առաջացնելով մանգանի (II) աղեր

MnO + 2HCl = MnCl2 + 2H2O

Mn(OH)2 + 2HCl = MnCl2 + 2H2O

Mn(OH)2 ստացվում է լուծվող Mn2+ աղերի վրա ալկալիների ազդեցությամբ

MnCl2 + 2NaOH = Mn(OH)2↓ + 2H2O

Mn2+ + 2OH- = Mn(OH)2↓

սպիտակ նստվածք

Անկայունության պատճառով Mn(OH)2-ն արդեն օքսիդացված է օդում՝ առաջացնելով Mn(OH)4:

2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O = 2Mn(OH)4

Այս ռեակցիան որակական է Mn2+ կատիոնի համար

Մանգանի (IV) քօքսիդը կամ մանգանի երկօքսիդը, MnO2 և Mn(OH)4 հիդրօքսիդը ամֆոտերային նյութեր են:

Երբ MnO2-ը փոխազդում է ծծմբաթթվի հետ, առաջանում է ցածր կայուն մանգանի (IV) սուլֆատ։

МnО2 + 2H2SO4 = Mn(SO4)2 + 2 Н2O

Երբ MnO2-ը միաձուլվում է ալկալիների հետ, առաջանում է ռեակցիա մանգանիտների (IV) ձևավորմամբ, որոնք պետք է դիտարկել որպես պերմանգանատ թթվի H4MnO4 աղեր:

MnO2 + 4KOH = K4MnO4 + 2H2O

Մանգանի (IV) օքսիդը, կախված այն նյութերից, որոնց հետ փոխազդում է, կարող է դրսևորել և՛ օքսիդացնող, և՛ վերականգնող նյութի հատկություններ:

4HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2 + 2H2O

2MnO2 + 3РbО2 + 6НNOz = 2НМnО4 + 3Рb(NO3)2 + 2 Н2O

Առաջին ռեակցիայում MnO2-ը հանդես է գալիս որպես օքսիդացնող նյութ, երկրորդում՝ որպես վերականգնող նյութ։

Այսպիսով, տարբեր օքսիդացման վիճակներով մանգանի օքսիդների և հիդրօքսիդների շարքում. ընդհանուր օրինաչափությունՕքսիդացման աստիճանի աճի հետ օքսիդների և հիդրօքսիդների հիմնական բնույթը թուլանում է, իսկ թթվայնությունը մեծանում է։

Մանգանաթթվի աղերը կոչվում են պերմանգանատներ:

Առավել հայտնի է կալիումի պերմանգանատի աղը KMnO4 - մուգ մանուշակագույն բյուրեղային նյութ, ջրում չափավոր լուծվող։ KMnO4-ի լուծույթներն ունեն մուգ կարմիր գույն, իսկ բարձր կոնցենտրացիաներում՝ մանուշակագույն, որը բնորոշ է MnO4- անիոններին:

Կալիումի պերմանգանատը տաքացնելիս քայքայվում է

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

Կալիումի պերմանգանատը շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, այն հեշտությամբ օքսիդացնում է բազմաթիվ անօրգանական և օրգանական նյութեր: Մանգանի կրճատման աստիճանը շատ է կախված շրջակա միջավայրի pH-ից:

Մանգանաթթվի աղերը՝ պերմանգանատները, պարունակում են պերմանգանատ իոն MnO4-, լուծույթում՝ մանուշակագույն. Նրանք ցուցադրում են օքսիդացնող հատկություններ, մանգանի (II) միացությունները ձևավորվում են թթվային միջավայրում.

2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

չեզոք - մանգան (IV):

2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

ալկալային - մանգան (VI):

2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH = 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O

Երբ տաքանում են, դրանք քայքայվում են.

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2:

Կալիումի պերմանգանատը ստացվում է հետևյալ սխեմայով.

2MnO2 + 4KOH + O2 = 2K2MnO4 + 2H2O;

այնուհետև մանգանատը էլեկտրաքիմիական օքսիդացումով վերածվում է պերմանգանատի, գործընթացի ընդհանուր հավասարումն ունի ձև.

2K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + 2KOH + H2:

Ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազա ներկայացնելը հեշտ է: Օգտագործեք ստորև ներկայացված ձևը

Ուսանողները, ասպիրանտները, երիտասարդ գիտնականները, ովքեր օգտագործում են գիտելիքների բազան իրենց ուսումնառության և աշխատանքի մեջ, շատ շնորհակալ կլինեն ձեզ:

Տեղադրված է http://www.allbest.ru/ կայքում

ԴԱՇՆԱԿԱՆ ՊԵՏԱԿԱՆ

ԲՅՈՒՋԵՏԱՅԻՆ ՈՒՍ. ՀԱՍՏԱՏՈՒԹՅՈՒՆ

ԲԱՐՁՐ ՄԱՍՆԱԳԻՏԱԿԱՆ ԿՐԹՈՒԹՅՈՒՆ

(FSBEI HPE N. P. OGAREV անվ.

Ֆիզիկայի և քիմիայի ինստիտուտ

Ընդհանուր և անօրգանական քիմիայի ամբիոն

Դասընթացներ

Մանգանի օքսիդներ

Օլխովսկայա Վ.Ե.

Աշխատանքի ղեկավար՝ Խ.Ն., պրոֆեսոր

Զյուզինա Լ.Ֆ.

Սարանսկ - 2014 թ

Ներածություն

Այս աշխատանքը նվիրված է մանգանի օքսիդների ուսումնասիրությանը` նրանց ֆիզիկական և քիմիական հատկություններին, մանգանի երկօքսիդի արտադրությանը: Այս խնդրի լուծումը տեսական և գործնական մեծ նշանակություն ունի։

Թիրախ դասընթացի աշխատանք- մանգանի երկօքսիդի արտադրության առավել հեռանկարային և տնտեսապես իրագործելի մեթոդի բացահայտում:

Նախանշված նպատակին համապատասխան լուծվել են հետևյալ խնդիրները.

· Իրականացնել գրականության վերլուծություն ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների, արտադրության մեթոդների, մանգանի և մանգանի օքսիդների օգտագործման մեթոդների վերաբերյալ,

· Բացահայտել մանգանի դօքսիդի արտադրության տեխնոլոգիաները և բացահայտել ամենաարդյունավետը;

· Կատարել հաշվարկներ.

Հետազոտության տեղեկատվական բազան գրադարանային հավաքագրման նյութերն էին, մասնագիտական ​​կայքերը և ուսուցիչների խորհրդատվությունները:

Հետազոտության ընթացքում կիրառել եմ վերլուծության ընդհանուր գիտական ​​մեթոդը։

Աշխատանքը բաղկացած է ներածությունից, հիմնական մասից, եզրակացությունից, հավելվածից և հղումների ցանկից։

Վերլուծական ակնարկ

ՄԱՆԳԱՆԻ ՕՔՍԻԴՆԵՐ

Մանգանի թթվածնային միացություններն այնքան շատ են և իրենց հատկություններով բազմազան, որքան ոչ մի այլ տարր. Հայտնի են հետևյալները՝ MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, MnO3, Mn2O7: Բարձրագույն օքսիդի բաղադրությունը որոշում է Մանգանի դիրքը 7-րդ խմբում պարբերական աղյուսակ. Ամենացածր օքսիդը հիմք է. MnO-ին համապատասխանող աղեր՝ ազոտի օքսիդ, ստացվում են մետաղական մանգանի և նրա բոլոր օքսիդների վրա թթուների ազդեցությամբ, և ավելորդ թթվածինն ազատվում է ավելի բարձրներից։

MnnОm + 2nHX = nМnХ2 + nН2O + (m?n)O;

Երբ դուք օգտագործում եք աղաթթու, քլորն արտազատվում է.

MnnОm + 2mHCl = nMnCl2 + mH2O + (m?n)Cl2.

Սենյակային ջերմաստիճանում բոլոր օքսիդները կարող են գոյություն ունենալ, երբ ջեռուցվում է, միայն մեկը հաստատուն է՝ Mn3O4; օդի հասանելիությամբ խառնարանում փչող ջահի վրա տաքացնելիս MnO-ն կլանում է թթվածինը, իսկ MnO2-ը կորցնում է այն, ինչպես նաև Mn2O3, երկու դեպքում էլ ձևավորվում է Mn3O4, և, հետևաբար, քանակական վերլուծության մեջ այս օքսիդի տեսքով կշռելը օգտագործված; ավելի բարձր օքսիդները՝ MnO3 և Mn2O7 ազատ տեսքով, շատ անկայուն են նույնիսկ սովորական պայմաններում: տեմպերը. MnO-ի հիմնական հատկությունները շատ նշանակալի են. քանի որ թթվածինը կուտակվում է, հիմնական հատկությունները թուլանում են, բայց դրանք կարելի է նկատել նույնիսկ Mn2O7-ի համար. Մյուս կողմից, MnO2-ը, լինելով չափազանց թույլ հիմք, արդեն ցուցադրում է թույլ թթվային օքսիդի հատկությունները. MnO3-ի և հատկապես Mn2O7-ի անհիդրիդային հատկությունները բավականին ընդգծված են:

Մանգանի օքսիդը առավել հարմար է ստացվում ջրածնի հոսքի մեջ կանաչավուն փոշու տեսքով տաքացնելով ավելի բարձր օքսիդներ կամ մանգանի կարբոնատ. այն վերածվում է թափանցիկ, կանաչ, փայլուն ութետրերի, եթե ջրածինը, որում այն ​​տաքացվում է, պարունակում է ջրածնի քլորիդ; Այս բյուրեղները, առանց ձևը փոխելու, օդում տաքացնելիս վերածվում են Mn3O4-ի։ Ազոտային հիդրատ Mn(OH)2-ը նստեցնում են ազոտային աղերի լուծույթներից ալկալիները՝ սպիտակ նստվածքի տեսքով, որն օդում արագ շագանակագույն է դառնում օքսիդացման պատճառով։ MnO-ի քիմիական հատկությունները շատ նման են MgO-ին. MnO-ի հիմնական հատկությունները ավելի սուր են. MnX2 աղերը նման են կա՛մ MgX2 աղերին, կա՛մ FeX2, NiX2, CuX2 աղերին:

Աղյուսակ 1. Մանգանի օքսիդներ.

Անուն		Հալման կետ	Եռման կետ
Մանգանի (II) օքսիդ
Մանգանի (II, III) օքսիդ				շագանակագույն
Մանգանի (II, IV) օքսիդ
Մանգանի (III) օքսիդ		940 °C (դեկ.)		մուգ շագանակագույն
Մանգանի (IV) օքսիդ
Մանգանի (VI) օքսիդ
Մանգանի (VII) օքսիդ				մուգ կանաչ

Մանգանի (II) օքսիդ

Աղյուսակ 2. Մանգանի (II) օքսիդ.

Մանգանի (II) օքսիդ
Համակարգային անվանում	Մանգանի (II) օքսիդ
Քիմ. բանաձեւ
Ֆիզիկական հատկություններ
Պետություն	կանաչ խորանարդ կամ վեցանկյուն բյուրեղներ
Մոլային զանգված	70.94 գ/մոլ
Խտություն
Ջերմային հատկություններ
Հալման ջերմաստիճանը
Եռման ջերմաստիճանը

Մարգանի (II) օքսիդ -- MnO -- ստորին մանգանի օքսիդ, մոնօքսիդ:

Ֆիզիկական հատկություններ

Հալման կետը 1569 °C: Եռման կետը 3127 °C* (*-բարձրանում է տարանջատմամբ) Հայտնի են մանգանի(II) օքսիդի բյուրեղների երկու համակարգ.

· խորանարդ (a = 0,4448 նմ);

· վեցանկյուն ձևափոխում (կայուն մինչև 155,3 °C);

Հակաֆերոմագնիս Néel կետով 122 K, կիսահաղորդիչ: Մոլային զանգված 70,94 գ/մոլ. Բյուրեղների գույնը կանաչ կամ գորշ-կանաչ է: Խորանարդ համակարգն ունի 5,18 գ/սմ3 խտություն։

Քիմիական հատկություններ

Ջրի մեջ չլուծվող։ Հեշտությամբ օքսիդանում է՝ ձևավորելով փխրուն MnO2 թաղանթ: Ջրածնով կամ ակտիվ մետաղներով տաքացնելիս վերածվում է մանգանի:

Ցուցադրում է հիմնականում հիմնական հատկությունները: Այն չի փոխազդում ջրի և ալկալիների լուծույթների հետ, այն լուծվում է թթուների մեջ՝ առաջացնելով մանգանի (II) աղեր և ջուր.

Ավելորդ թթվածնի մեջ ալկալիների հետ միաձուլվելիս այն ձևավորում է հիպոմանգանատներ.

Ցույց է տալիս վերականգնող հատկություններ.

Երկրաբանական հատկություններ

Բնության մեջ հազվադեպ է հանդիպում: Ներառված է մանգանոզիտում:

Անդորրագիր

Մանգանի (II) օքսիդը կարելի է ստանալ 300 ջերմաստիճանում կալցինացիայի միջոցով°C թթվածին պարունակող մանգանի (II) աղեր իներտ գազի մթնոլորտում։ Սովորական MnO2-ից ստացվում է 700-900 °C ջերմաստիճանում մասնակի կրճատման միջոցով ջրածնով կամ ածխածնի օքսիդով։

Ձևավորվել է իներտ մթնոլորտում մանգանի (II) հիդրօքսիդի և աղերի ջերմային տարրալուծման ժամանակ.

կամ MnO2-ի նվազեցում.

Դիմում

Օգտագործվում է որպես կատալիզատորպիպերիդինի ջրազրկում.

Օգտագործվում է մետաղների ծծմբազրկման համար։

Բազմաթիվ կերամիկական նյութերի բաղադրիչ:

Մանգանի (II) աղերը լայնորեն օգտագործվում են որպես օքսիդացման գործընթացների կատալիզատորներ։ Օրինակ, կտավատի սերմի յուղի աղերի ավելացումը արագացնում է վերջիններիս օքսիդացումը մթնոլորտային թթվածնով, դրանով իսկ արագացնելով ներկի չորացումը։ Կտավատի սերմի յուղ, որը պարունակում է մանգանի (II) աղեր

Մանգանի (II, III) օքսիդ

Աղյուսակ 3. Մանգանի (II, III) օքսիդ.

Մանգանի (II, III) օքսիդ
Համակարգային անվանում	Մանգանի (II, III) օքսիդ
Քիմ. բանաձեւ
Ֆիզիկական հատկություններ
Պետություն	դարչնագույն-սև բյուրեղներ
Մոլային զանգված	228.81 գ/մոլ
Խտություն	4.70; 4,856 գ/սմ
Ջերմային հատկություններ
Ջերմաստիճանը. լողալ	1560 թ. 1564 թ. 1705 °C
Մոլյար. ջերմային հզորություն	139.3 Ջ/(մոլ Կ)
Ձևավորման էնթալպիա	1387,6 ​​կՋ/մոլ

Մանգանի(II,III) օքսիդը անօրգանական միացություն է, մանգանի մետաղի օքսիդ Mn3O4 բանաձևով, դարչնագույն-սև բյուրեղներով, ջրում չլուծվող։

Անդորրագիր

· Հանքանյութը հանդիպում է բնության մեջ hausmannite -- Mn3O4 կեղտերով:

Ֆիզիկական հատկություններ

Մանգանի(II,III) օքսիդը ձևավորում է քառանկյուն համակարգի դարչնագույն-սև բյուրեղներ, տիեզերական խումբ I 41/amd, բջջի պարամետրերը a = 0,575 նմ, c = 0,942 նմ, b = 103,9°, Z = 4:

1160°C-ում անցում է կատարվում խորանարդ համակարգի փուլին:

Պարամագնիսական.

Մանգանի (II, IV) օքսիդ

Աղյուսակ 4. Մանգանի(II,IV) օքսիդ.

Մանգանի (II, IV) օքսիդը անօրգանական միացություն է, մանգանի մետաղի օքսիդը Mn5O8 բանաձևով, կարելի է համարել որպես մանգան օրթոմանգանիտ Mn3(MnO4)2, ամուր, չի լուծվում ջրում։

Անդորրագիր

· Օքսիդացումմանգանի (II) օքսիդ կամ մանգանի (II, III) օքսիդ.

Ֆիզիկական հատկություններ

Մանգանի (II, IV) օքսիդ- ջրի մեջ չլուծվող պինդ նյութ:

Քիմիական հատկություններ

Երբ տաքանում է, այն քայքայվում է.

Մանգանի (III) օքսիդ

Աղյուսակ 5. Մանգանի (III) օքսիդ.

Մանգանի (III) օքսիդ
Համակարգային անվանում	Մանգանի (III) օքսիդ
Քիմ. բանաձեւ
Ֆիզիկական հատկություններ
Պետություն	դարչնագույն-սև բյուրեղներ
Մոլային զանգված	157,87 գ/մոլ
Խտություն	4.50; 4,57-4,60 գ/սմ³
Ջերմային հատկություններ
Ջերմաստիճանը. լողալ	տարբերություն. 1080 °C
Մոլ. ջերմային հզորություն	107.5 Ջ/(մոլ Կ)
Ձևավորման էնթալպիա	957,7 կՋ/մոլ

Մանգանի (III) օքսիդը անօրգանական միացություն է, մանգան մետաղի օքսիդ Mn2O3 բանաձևով, դարչնագույն-սև բյուրեղներով, ջրում չլուծվող:

Անդորրագիր

· Բնության մեջ հայտնաբերված հանքանյութեր braunite, kurnakite և bixbyite - մանգանի օքսիդ տարբեր կեղտերով:

· Մանգանի (II) օքսիդի օքսիդացում.

Մանգանի (IV) օքսիդի նվազեցում.

Ֆիզիկական հատկություններ

Մանգանի (III) օքսիդը ձևավորում է մի քանի ձևափոխման շագանակագույն-սև բյուրեղներ.

· b-Mn2O3, ռոմբիկ համակարգ, կուրնակիտ հանքանյութ;

· β-Mn2O3, խորանարդ համակարգ, տիեզերական խումբ I a3, բջջային պարամետրեր a = 0,941 նմ, Z = 16, հանքային բիքսբայթ;

· g-Mn2O3, քառանկյուն համակարգ, բջջային պարամետրեր a = 0,57 նմ, c = 0,94 նմ:

Չի լուծվում ջրի մեջ։

Պարամագնիսական.

Քիմիական հատկություններ

Տաքանալիս քայքայվում է.

Ջրածնով կրճատված.

· Թթուների մեջ լուծվելիս այն անհամաչափ է.

· Երբ միաձուլվելով մետաղական օքսիդների հետ, այն ձևավորում է մանգանիտային աղեր.

Մանգանի (IV) օքսիդ

Աղյուսակ 6. Մանգանի (IV) օքսիդ.

Մանգանի (IV) օքսիդ
Համակարգային անվանում	Մանգանի երկօքսիդ
Քիմ. բանաձեւ
Ֆիզիկական հատկություններ
Պետություն	սև քառանկյուն բյուրեղներ
Մոլային զանգված	86.9368 գ/մոլ
Խտություն
Ջերմային հատկություններ
Ջերմաստիճանը. տարբերություն.
Ձևավորման էնթալպիա	521,5 կՋ/մոլ

Քիմիական հատկություններ

Նորմալ պայմաններում այն ​​իրեն բավականին իներտ է պահում։ Թթուներով տաքացնելիս այն ցուցաբերում է օքսիդացնող հատկություն, օրինակ՝ խտացված աղաթթուն օքսիդացնում է քլորի.

Եղջերու հետ և ազոտական ​​թթուներ ami MnO2-ը քայքայվում է թթվածնի արտազատմամբ.

Ուժեղ օքսիդացնող նյութերի հետ փոխազդեցության ժամանակ մանգանի երկօքսիդը օքսիդացվում է Mn7+ և Mn6+ միացությունների.

Մանգանի երկօքսիդը ցուցադրում է ամֆոտերային հատկություններ: Այսպիսով, երբ MnSO4 աղի ծծմբաթթվի լուծույթը ծծմբաթթվի առկայությամբ օքսիդացվում է կալիումի պերմանգանատով, առաջանում է Mn(SO4)2 աղի սև նստվածք։

Ալկալիների և հիմնական օքսիդների հետ միաձուլվելիս MnO2-ը հանդես է գալիս որպես թթվային օքսիդ՝ ձևավորելով մանգանիտի աղեր.

Ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծման կատալիզատոր է.

Անդորրագիր

Լաբորատոր պայմաններում ստացվում է ջերմային տարրալուծմամբկալիումի պերմանգանատ.

Այն կարելի է պատրաստել նաև կալիումի պերմանգանատը ջրածնի պերօքսիդի հետ փոխազդելու միջոցով։ Գործնականում ստացված MnO2-ը կատալիտիկ կերպով քայքայում է ջրածնի պերօքսիդը, ինչի արդյունքում ռեակցիան չի ավարտվում։

100 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում կալիումի պերմանգանատի կրճատում ջրածնով.

Մանգանի (VII) օքսիդ

· Մանգանի (VII) օքսիդ Mn2O7 - կանաչավուն-շագանակագույն յուղոտ հեղուկ (tmelt=5,9 °C), անկայուն սենյակային ջերմաստիճանում; ուժեղ օքսիդիչ, դյուրավառ նյութերի հետ շփման դեպքում դրանք բռնկվում են, հնարավոր է պայթյունով: Պայթում է հրումից, լույսի պայծառ բռնկումից, երբ շփվում է օրգանական նյութեր. Մանգանի (VII) օքսիդ Mn2O7 կարելի է ստանալ կալիումի պերմանգանատի վրա խտացված ծծմբաթթվի ազդեցությամբ.

· Ստացված մանգանի (VII) օքսիդը անկայուն է և քայքայվում է մանգանի (IV) օքսիդի և թթվածնի.

Միևնույն ժամանակ, օզոնն ազատվում է.

Մանգանի (VII) օքսիդը փոխազդում է ջրի հետ՝ առաջացնելով պերմանգանաթթու.

Մանգանի (VI) օքսիդ

Աղյուսակ 7. Մանգանի (VI) օքսիդ.

Մանգանի (VI) օքսիդը անօրգանական միացություն է, մանգան մետաղի օքսիդ MnO3 բանաձևով, մուգ կարմիր ամորֆ նյութ, որը փոխազդում է ջրի հետ։

մանգան երկօքսիդի արտադրության քիմիական

Անդորրագիր

· Ձևավորվում է մանուշակագույն գոլորշիների խտացումից, որոնք ազատվում են լուծույթը տաքացնելիսկալիումի պերմանգանատը ծծմբաթթվի մեջ.

Ֆիզիկական հատկություններ

Մանգան (VI) օքսիդը ձևավորում է մուգ կարմիր ամորֆ նյութ։

Քիմիական հատկություններ

· Տաքանալիս քայքայվում է.

Արձագանքում է ջրի հետ.

Ալկալիներով այն ձևավորում է աղեր՝ մանգանատներ.

Մանգանի օքսիդների հատկությունների փոփոխությունների օրինաչափություններ

Առավել կայուն են MnO2-ը, Mn2O3-ը և Mn3O4-ը (խառը օքսիդ՝ տրիմանգանի տետրոօքսիդ):

Մանգանի օքսիդների հատկությունները կախված են մետաղի օքսիդացման վիճակից. օքսիդացման աստիճանի աճով մեծանում են թթվային հատկությունները.

MnO > Мn2О3 > MnO2 > Мn2О7

Մանգանի օքսիդներն ունեն օքսիդացնող կամ վերականգնող հատկություն՝ կախված մետաղի օքսիդացման աստիճանից. ցածր օքսիդներ- վերականգնող նյութերը, երբ օքսիդանում են, ձևավորում են MnO2: Այսպիսով, MnO2-ը ամենակայուն օքսիդն է։

մանգանի երկօքսիդի արտադրության մեթոդներ

Գյուտը վերաբերում է մետալուրգիայի ոլորտին, ավելի կոնկրետ՝ բարձրորակ մանգանի օքսիդների արտադրությանը, որը կարող է լայնորեն կիրառվել քիմիական և մետալուրգիական արդյունաբերության մեջ։ Մանգանի երկօքսիդի արտադրության մեթոդը ներառում է մանգան պարունակող հումքի լուծարումը ազոտաթթվի մեջ՝ մանգանի նիտրատների և հանքաքարում առկա կալցիումի, կալիումի, մագնեզիումի և նատրիումի կեղտերի նիտրատների լուծույթ ստանալու համար: Այնուհետև նիտրատների ջերմային տարրալուծումն իրականացվում է ավտոկլավում։ Ջերմային տարրալուծումն իրականացվում է ավտոկլավում ճնշման մշտական ​​նվազմամբ՝ սկսած 0,6 ՄՊա ճնշումից և գործընթացի վերջում հասցնելով 0,15 ՄՊա-ի։ Այս դեպքում միջուկը ջերմային տարրալուծման ժամանակ անընդհատ հարում են 1-15 պտ/րոպե արագությամբ պտտվող հարիչով և 20-50 հերց հաճախականությամբ դրա վրա թրթռում են անում։ Մեթոդը կարող է իրականացվել քիմիական ձեռնարկություններում, որոնք ունեն ճնշման տակ աշխատող ավտոկլավներ: Գյուտի տեխնիկական արդյունքը բարելավված որակի մանգանի երկօքսիդի արտադրությունն է։ 2 ներդիր, 2 պր.

Գյուտը վերաբերում է սեւ մետալուրգիայի ոլորտին, ավելի կոնկրետ՝ բարձրորակ մանգան երկօքսիդի արտադրությանը, որը կարող է լայնորեն օգտագործվել քիմիական և մետալուրգիական արդյունաբերության մեջ, մասնավորապես՝ էլեկտրոլիտային և էլեկտրաջերմային մանգանի, միջին ածխածնային ֆերոմանգանի արտադրության մեջ։ , և դրա հիման վրա ցածր ֆոսֆորի համաձուլվածքներ։

Տեխնիկական գրականությունից հայտնի են մաքուր մանգանի երկօքսիդի արտադրության մի քանի մեթոդներ՝ քիմիական, հիդրոմետալուրգիական, պիրոհիդրոմետալուրգիական և պիրոմետալուրգիական։

Հիմնական պահանջները քիմիական մեթոդներմանգանի երկօքսիդի ստացումը հետևյալն է.

Ֆոսֆորի և ժանգի հեռացման արդյունավետություն;

Սարքավորումների դիզայնի պարզություն;

Բարձր կատարողականություն;

Ռեակտիվների առկայությունը և ցածր արժեքը:

Մաքուր մանգան երկօքսիդի արտադրության հայտնի մեթոդ կա ծծմբաթթվի մեթոդով։ Մեթոդի էությունը հետևյալն է՝ ծծմբի երկօքսիդ (SO2) և ծծմբի անհիդրիդ (SO3) պարունակող հանքաքարից և կալցիումի դիթիոնատի լուծույթից պատրաստված կախույթի միջով (S:L = 1:4): Ջրում այդ գազերի լուծարումը հանգեցնում է ծծմբային և ծծմբաթթուների առաջացմանը։ Մանգանի օքսիդները ինտենսիվորեն լուծվում են ծծմբաթթվի մեջ՝ առաջացնելով դիթիոնաթթվի մանգանի աղ և մանգանի սուլֆատ՝ ըստ ռեակցիաների. MnO2+2SO2 = MnS2O6; MnO2+SO2 = MnSO4:

Կալցիումի դիթիոնատի ավելցուկի առկայության դեպքում կալցիումի սուլֆատի նստվածքները և մանգանի դիթիոնատը ձևավորվում են՝ MnSO4+CaS2O6=MnS2O6+CaSO4։

Լվացվող միջուկը չեզոքացնում են կրաքարի կաթով մինչև pH 4-5, այնուհետև այն օդափոխում են՝ երկաթի օքսիդը օքսիդացնելու և ծծմբի երկօքսիդը հեռացնելու համար: Հետևյալ նստվածքները՝ երկաթի երկաթ, ֆոսֆոր, ալյումին, սիլիցիում։ Նստվածքը զտվում է, լվանում տաք ջուրև ուղարկվեց աղբանոց: Մաքրված լուծույթից կրաքարի ավելացմամբ մանգան նստում է հիդրօքսիդի տեսքով, և կրկին ստացվում է կալցիումի դիթիոնատ, որը վերադառնում է գործընթացին.

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

Մանգանի հիդրօքսիդի նստվածքը զտվում է, լվանում, չորանում և կալցինացվում: Կալցինացված խտանյութը պարունակում է, %՝ 92 - MnO2, 1.5 - SiO2, 4.0 - CaO, 0.02 - P2O5 և 0.5-3 - SO 2 (M.I. Gasik. Metallurgy of manganese. Kyiv: Technology, 1979, pp.55-).

Մանգանի երկօքսիդի արտադրության հայտնի մեթոդի թերություններն են.

Սարքավորումների դիզայնի բարդություն;

Ապրանքը աղտոտված է թափոնների քարերով (SiO2, CaO և այլն);

Վերջնական արտադրանքում ծծմբի բարձր կոնցենտրացիան (0,5-ից 3%):

Տեխնիկական էությամբ և ձեռք բերված էֆեկտով առաջարկվածին ամենամոտը կալցիումի, մագնեզիումի, կալիումի և նատրիումի նիտրատների առկայությամբ մանգանի նիտրատի ջերմային տարրալուծմամբ մանգանի երկօքսիդի արտադրության մեթոդն է, ըստ որի տարրալուծումն իրականացվում է ճնշում 0,15-1,0 ՄՊա (Հեղինակային վկայական թիվ 1102819, cl. C22B 47/00; C01G 45/02, 20/05/83 առաջնահերթություն, հրապարակված 15/07/84, տեղեկագիր թիվ 26):

Ըստ նախատիպի մեթոդի՝ մանգանի երկօքսիդն արտադրվում է կալցիումի, մագնեզիումի, կալիումի և նատրիումի նիտրատների առկայությամբ, տարրալուծումն իրականացվում է 0,15-1,0 ՄՊա ճնշման դեպքում։

Նախատիպի մեթոդի տեխնոլոգիական պարամետրերը և հատկությունները.

Քայքայման ջերմաստիճանը, °C - 170-190;

Մանգանի երկօքսիդի առաջացման արագությունը, կգ/մ3ժ - 500-700;

Mn(NO3)2-ի տարրալուծման աստիճանը, սկզբնական քանակի %՝ 78-87;

Ռեակտորից միջուկը բեռնաթափելու պայմանները ինքնահոս են.

Էներգիայի սպառում, ՄՋ/կգ - 1,7-2,2;

Այս հայտնի մեթոդի թերությունները մանգանի նիտրատի քայքայման ցածր արագությունն են, էներգիայի մեծ սպառումը և առաջացող ազոտի օքսիդներում ջրի մեծ քանակությունը:

Սույն գյուտի նպատակն է պարզեցնել մանգանի երկօքսիդի արտադրության տեխնոլոգիան, ավելացնելով տարրալուծման արագությունը և արտադրանքի ելքը:

Խնդիրը ձեռք է բերվում նրանով, որ գործընթացը ջերմային տարրալուծումիրականացվում է ավտոկլավում ճնշման աստիճանական նվազմամբ՝ սկսած 0,6 ՄՊա ճնշումից և այն հասցնելով գործընթացի ավարտին մինչև 0,15 ՄՊա, մինչդեռ միջուկը շարունակաբար մշակվում է 1-15 պտ/րոպե արագությամբ պտտվող հարիչով։ ; այս դեպքում ջերմային քայքայման գործընթացում պտտվող հարիչի վրա կիրառվում է 20-50 հերց հաճախականությամբ թրթռում։

Նիտրատների ջերմային տարրալուծման համար ճնշման վերին արժեքը որոշվում է ազոտի օքսիդները թթու վերամշակելու պայմաններով (այն իրականացվում է 0,6 ՄՊա-ից ոչ ավելի ճնշման դեպքում), իսկ ստորին սահմանը որոշվում է գործնական նպատակահարմարությամբ։ Ճնշման աստիճանական նվազումը մինչև 0,15 ՄՊա ապահովում է մանգանի նիտրատների ավելի ամբողջական ջերմային տարրալուծում:

Խառնիչի պտտման արագությունը 1 պտ/րոպ-ից ցածր նվազեցնելը չի ​​ապահովում միջուկի միատարր լուծույթ: 15 rpm-ից բարձր պտտման արագության բարձրացումը հանգեցնում է միջուկի տարանջատմանը և ջրի ավելի մեծ կոնցենտրացիա ունեցող տարածքների առաջացմանը (խտությունների տարբերությունների պատճառով):

Ցածր թրթռման հաճախականությունները՝ 20 հերցից ցածր, որոնք դրվում են խառնիչի վրա, գործնականում չեն ազդում մանգանի նիտրատի ջերմային տարրալուծման վրա: 50 հերցից բարձր թրթռումների հաճախականության բարձրացումը տնտեսապես արդարացված չէ:

Եթե ​​այս պայմանները բավարարվեն, ոչ միայն մանգանի նիտրատի տարրալուծման արագությունը մեծանում է, այլ գործընթացն ինքնին, որպես ամբողջություն, դառնում է ավելի տեխնոլոգիապես առաջադեմ: Պարզվել է, որ առաջարկվող գործընթացում միջուկի բերքատվությունը մեծապես կախված չէ դրանից ֆիզիկական հատկություններ, ինչը զգալիորեն հեշտացնում է այն ռեակտորից բեռնաթափելու գործընթացը, մինչդեռ ազոտի օքսիդները պարունակում են ջրի ավելի ցածր կոնցենտրացիաներ և կարող են հեշտությամբ վերամշակվել թթվի մեջ: Աղյուսակ 1-ում ներկայացված են հայտնի և առաջարկվող մեթոդներով մանգանի երկօքսիդի արտադրության տեխնոլոգիական պարամետրերի համեմատական ​​տվյալներ: Աղյուսակ 8-ում ներկայացված մանգանի երկօքսիդի արտադրության առաջարկվող մեթոդի ցուցանիշները (միջինացված) վերցված են փորձերի արդյունքների հիման վրա (օրինակ 1):

Աղյուսակ 8

Տեխնոլոգիական պարամետրեր և հատկություններ
Հայտնի	Առաջարկվում է
Քայքայման ջերմաստիճանը, °C
Ճնշում, MPa		Ճնշման աստիճանական նվազում 0,6-ից 0,15
Մանգանի երկօքսիդի առաջացման արագությունը, կգ/մ3ժ
200 կգ մանգանի երկօքսիդի առաջացման համար պահանջվող ժամանակը, ժ
Mn(NO3)2-ի տարրալուծման աստիճանը, սկզբնական քանակի %
Ռեակտորից միջուկի բեռնաթափման պայմանները	Ինքնահոսով	Ինքնահոսով
Էներգիայի սպառում, MJ/kg MnO2
Խառնիչի պտտման արագությունը, rpm:

Ջերմային տարրալուծման ժամանակ պտտվող հարիչի վրա կիրառվել է 30 հերց հաճախականությամբ թրթռում - Mn(NO3)2-ի տարրալուծման աստիճանը մեծանում է 2-3,5%-ով։

Ֆիզիկական- քիմիական հատկություններփոշի:

Խտությունը - 5,10 գ/սմ3;

H 2O - ոչ ավելի, քան 3H10-2 wt.%:

Ստորև բերված են օրինակներ, որոնք չեն բացառում այլոց, պահանջների շրջանակներում:

Օրինակ 1

1,5 կգ նիտրատի լուծույթ հետևյալ բաղադրության wt.%՝ 40,15 Mn(NO3)2; 25.7 Ca(NO3) 2; 7.3 Մգ (NO3) 2; 9.2 KNO3; 5.7 NaNO3; 15.0 H2O.

Ջերմային տարրալուծման ժամանակ հեռացված ջրի քաշը որոշվել է սկզբնական լուծույթում և միջուկի հեղուկ փուլում դրա քաշի տարբերությամբ: Ազատ արձակված ազոտի օքսիդների քանակը որոշվել է մանգանի նիտրատի ջերմային տարրալուծման ռեակցիայի ստոյխիոմետրիայով՝ ստացված MnO2-ի քանակին համապատասխան։ Փորձերի հիմնական արդյունքները ներկայացված են Աղյուսակ 9-ում:

Աղյուսակ 9

Ընտրանքներ	Կոնկրետ իրականացման օրինակներ
Հայտնի մեթոդ	Առաջարկվող մեթոդ
Քայքայման ջերմաստիճան, C°
Ճնշում, ՄՊա*
Խառնիչի պտտման արագությունը, rpm
Թրթռումների հաճախականությունը, Հց
Քայքայման ժամանակը, min
MnO2-ի առաջացման արագություն, կգ/մ3ժ
Ազատված գազերի ծավալը, m3 1 կգ MnO2-ի համար
Չոր մանգանի երկօքսիդի բերքատվությունը, %
Նիտրատների ջերմային տարրալուծման ճնշման վերին սահմանը որոշվում է ազոտի օքսիդները թթու վերամշակելու պայմաններով.

Մանգանի երկօքսիդը ստացվել է հետևյալ բաղադրությամբ՝ wt.%՝ MnO2 - 99,6; Ռ<0,005; S<0,05; SiO2<0,1; (К, Mg, Na, Ca)<0,1.

Այսպիսով, առաջարկվող մեթոդը ապահովում է ոչ միայն մանգանի նիտրատի ավելի արագ տարրալուծում, այլև զգալիորեն պարզեցնում է MnO2-ի արտադրության տեխնոլոգիան ինչպես բեռնաթափման, այնպես էլ ազոտի օքսիդների վերածնման փուլում. միևնույն ժամանակ զգալիորեն կրճատվում են վերաբաշխման ծախսերը։ Ստացված չոր մանգանի երկօքսիդի ելքը կազմում է 84-92%՝ տեսականորեն հնարավորի 78%-ի դիմաց (ըստ հայտնի մեթոդի):

Օրինակ 2

Ստացված մանգանի երկօքսիդը օգտագործվում է մետաղական մանգանի հալման համար՝ արտավառարանային գործընթացով:

Լիցքը ունեցել է հետևյալ բաղադրությունը՝ կգ.

Ընդամենը 15,5 կգ։

Խառնուրդը խառնել են, լցրել ձուլման լիսեռի մեջ և պատրույգով վառել։ Հալման ժամանակը կազմել է 2,4 րոպե։ Ստացանք 5,25 կգ մանգան մետաղական բաղադրություն։ % Mn 98,9; Ալ 0,96; P - հետքեր (0,005% -ից պակաս) և 9,3 կգ խարամի բաղադրություն, wt.%: MnO 14,6; Al2O3 68.3; CaO 18.0.

Մանգանի արդյունահանումը համաձուլվածքի մեջ կազմել է 85,0%:

Մանգանի մետաղի ձուլման խարամը կարող է օգտագործվել որպես հումք (բոքսիտի փոխարեն) ալյումինի արտադրության մեջ։

Առաջարկվող գյուտի կիրառումը կլուծի մանգանի ցածրորակ հանքաքարերի, մասնավորապես Ուսինսկի հանքավայրի կարբոնատային հանքաքարերի կամ ֆերոմանգանի հանգույցների զգալի պաշարների օգտագործման խնդիրը, որոնց ցանկացած այլ եղանակով հարստացումը ներկայումս անշահավետ է։

Ստացված մանգանի համաձուլվածքները բնութագրվում են առաջատար տարրի (մանգան) բարձր խտությամբ և վնասակար կեղտերի (ֆոսֆոր և ածխածին) ցածր պարունակությամբ։

Մանգանի ֆերոհամաձուլվածքների օգտագործումը բարձրորակ պողպատի դասերի հալման ժամանակ հանգեցնում է կառույցների մետաղի սպառման կրճատմանը, հեշտացնում է համաձուլման գործընթացը և ապահովում էական տնտեսական ազդեցություն:

Քիմիական մեթոդներով մանգանի խտանյութերի արտադրությունը զգալիորեն կնվազեցնի երկրում մանգանի ֆերոհամաձուլվածքների պակասը, և դրա արտադրությունը կարող է կազմակերպվել քիմիական գործարաններում։

Մանգանի երկօքսիդի արտադրության առաջարկվող մեթոդը կարող է կազմակերպվել այն ձեռնարկություններում, որոնք ունեն ազոտի օքսիդներ օգտագործելու հնարավորություն:

ԳՅՈՒՏԻ ԲԱՆԱՁԵՎ

Ջերմային տարրալուծմամբ մանգանի երկօքսիդի արտադրության մեթոդ, ներառյալ մանգան պարունակող հումքը ազոտաթթվի մեջ լուծելու համար մանգանի նիտրատների և նիտրատների լուծույթ ստանալու համար, հանքաքարում առկա կալցիումի, կալիումի, մագնեզիումի, նատրիումի կեղտերը և նիտրատների հետագա ջերմային տարրալուծումը։ ավտոկլավում, որը բնութագրվում է նրանով, որ ջերմային տարրալուծումն իրականացվում է ավտոկլավում ճնշման մշտական ​​նվազմամբ՝ սկսած 0,6 ՄՊա ճնշումից և գործընթացի վերջում այն ​​նվազեցնելով մինչև 0,15 ՄՊա, մինչդեռ միջուկը շարունակաբար մշակվում է խառնիչ, որը պտտվում է 1-15 ռ/րոպե արագությամբ և թրթռում այն ​​20 -50 Հց հաճախականությամբ:

Փորձարարական մաս

Վերոնշյալ փորձը կիրառվում է խոշոր ձեռնարկություններում։

Ես ուզում եմ դիտարկել անագ երկօքսիդի մեջ մանգանի երկօքսիդի արտադրության լաբորատոր մեթոդ:

Աքսեսուարներ:

1. ճենապակյա կարաս.

2. Ապակի ֆիլտր.

Մեթոդի էությունը՝ պինդ օքսիդների պատրաստում SnC2O4*H2O և MnSO4*5H2O խառնուրդի ջերմային տարրալուծմամբ, օդում կալցինացիա։

SnC2O4*H2O-ի նախնական սինթեզ։

Անագի օքսալատ ստանալու համար վերցրել ենք 10 գ անագի սուլֆատ և 4,975 գ ամոնիումի օքսալատ։ Դրա համար պատրաստվել են երկու նյութերի լուծույթներ, անագի սուլֆատը լուծվել է 100 մլ ջրի մեջ, իսկ ամոնիումի օքսալատը՝ 50 մլ ջրի մեջ։ Այնուհետև անագի սուլֆատի լուծույթին ավելացվել է ամոնիումի օքսալատի լուծույթ։ Դիտարկվել են սպիտակ նուրբ նստվածքի ակտիվ տեղումներ (SnC2O4*H2O): Ստացված կախոցը զտվել է հաստ ապակե ֆիլտրի վրա:

Ռեակցիայի հավասարումը.

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

Արդյունքում ստացվել է 7,934 գ անագի օքսալատ՝ 9,675 գնահատված զանգվածով: Ռեակցիայի ելքը կազմել է 82,0%:

Ըստ ռեակցիայի հավասարումների

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

SnC2O4*H2O >SnO + CO2 + H2O >SnO2

Ա) 7,5% MnO2 / 92,5% SnO2.

Այն ստանալու համար վերցրել ենք՝ 0,75 գ SnC2O4 * H2O, 0,07 գ MnSO4 * 5H2O: (Քանի որ մանգանի սուլֆատի քանակությունը զգալիորեն պակաս էր ամոնիումի օքսալատի քանակից, խառնուրդի ավելի մեծ համասեռության հասնելու համար այն ճենապակյա կարասի մեջ դնելուց հետո մի քանի կաթիլ ջուր ավելացրին։ Այնուհետև խառնուրդը կալցինացվեց այրիչի վրա։ ) 2 ժամվա ընթացքում 900 °C ջերմաստիճանում կալցինացման ռեժիմը ոչ մի արդյունք չի տվել (խառնուրդի մոխրագույն-սերուցքային գույնը մնացել է)։ 2 ժամ 1200 °C ջերմաստիճանում կալցինացիայի արդյունքում նմուշը ձեռք է բերել վառ կարմիր գույն։ Նմուշի քաշը 0,5 գ:

Բ) 15% MnO2 / 85% SnO2: (0,761 գ SnC2O4*H2O, 0,088 գ MnSO4*5H2O) Նմուշի քաշը 0,53 գ.

Բ) 22% MnO2 / 78% SnO2: (0,67 գ SnC2O4*H2O, 0,204 գ MnSO4*5H2O): Նմուշի քաշը 0,52 գ:

Դ) 28% MnO2 / 72% SnO2 (0,67 գ. SnC2O4 * H2O, 0,2911 գ. MnSO4 * 5H2O). Նմուշի քաշը 0,56 գ:

Եզրակացություն

Նախքան հետազոտությունը սկսելը, ես ինքս ինձ դրեցի հետևյալ խնդիրները.

· Իրականացնել գրականության վերլուծություն ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների, արտադրության մեթոդների, մանգանի և մանգանի օքսիդների օգտագործման մեթոդների վերաբերյալ.

· Ուսումնասիրել մանգանի օքսիդների հատկությունները;

· Բացահայտել մանգանի երկօքսիդի արտադրության տեխնոլոգիաները և բացահայտել ամենաարդյունավետը;

· Կատարել հաշվարկներ.

Իմ աշխատանքի ընթացքում.

1. Կատարվել է մանգանի և մանգանի օքսիդների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների, արտադրության մեթոդների և օգտագործման մեթոդների վերաբերյալ գրականության վերլուծություն;

2. Ուսումնասիրվել են մանգանի օքսիդների հատկությունները;

3. Բացահայտվել են մանգանի երկօքսիդի արտադրության տեխնոլոգիաները և բացահայտվել ամենաարդյունավետը.

4. Կատարվել են հաշվարկներ։

Դիտարկվեցին տարբեր աղբյուրներից մանգանի երկօքսիդ ստանալու բազմաթիվ եղանակներ, բայց ես որոշեցի կենտրոնանալ անագի երկօքսիդի մեջ մանգանի երկօքսիդի ստացման մեթոդի վրա: Նա ցույց տվեց բարձր աստիճաննմուշի բյուրեղություն և բարձր եկամտաբերություն: Դա իմաստ ունի օգտագործել այն (մանգանի երկօքսիդի բարձր կոնցենտրացիաների համար):

Դիմում

Մանգան

Բնության մեջ տարածվածություն

Մանգանը 14-րդ ամենաառատ տարրն է Երկրի վրա և երկրորդը՝ երկաթից հետո։ ծանր մետաղպարունակվում է երկրակեղևում (0,03% ընդհանուր թիվըատոմներ երկրի ընդերքը) Մանգանի զանգվածային քանակությունը թթվային (600 գ/տ) բարձրանում է մինչև հիմնային ապարները (2,2 կգ/տ): Այն ուղեկցում է երկաթին իր շատ հանքաքարերում, սակայն կան նաև մանգանի անկախ հանքավայրեր։ Մանգանի հանքաքարերի մինչև 40%-ը կենտրոնացած է Չիատուրայի հանքավայրում (Քութայիսի շրջան)։ Ժայռերի մեջ ցրված մանգանը լվանում է ջրով և տեղափոխվում Համաշխարհային օվկիանոս: Ավելին, դրա բովանդակությունը ներս ծովի ջուրաննշանորեն (10? 7-10? 6%), իսկ օվկիանոսի խորը վայրերում դրա կոնցենտրացիան աճում է մինչև 0,3%՝ ջրում լուծված թթվածնի միջոցով օքսիդացման պատճառով ջրում չլուծվող մանգանի օքսիդի առաջացմամբ, որը հիդրացված ձևով է (MnO2): xH2O) և սուզվում է օվկիանոսի ստորին շերտերում՝ հատակին ձևավորելով այսպես կոչված երկաթ-մանգանային հանգույցներ, որոնցում մանգանի քանակը կարող է հասնել 45%-ի (դրանք պարունակում են նաև պղնձի, նիկելի և կոբալտի կեղտեր)։ Նման հանգույցները ապագայում կարող են դառնալ մանգանի աղբյուր արդյունաբերության համար։

Մանգանի հանքաքարի համաշխարհային պաշարները ներկայացված են 90% օքսիդով (38%) և օքսիդ-կարբոնատով (52%)։

Հարավային Աֆրիկայում պաշարների մոտ 95%-ը կենտրոնացած է եզակի Կուրումանի մանգան-երկաթի հանքաքարի գոտում։ Ամենամեծ հանքավայրերն են Մամաթվանը (մանգանի միջին պարունակությունը՝ 38%), Վեսելսը (47%) Միդդելպլացը (36%)։

Չինաստանում մանգանի պաշարները ներկայացված են օքսիդային հանքաքարերի փոքր, բայց բազմաթիվ հանքավայրերով։ Հանքաքարերում միջին պարունակությունը 20-40% է։ Երկիրը մշտապես որոնում և ուսումնասիրում է մանգանի նոր հանքավայրեր՝ նվազեցնելու երկրի կախվածությունը բարձրորակ հանքաքարերի ներմուծումից։

Ղազախստանում ավելի քան 90%-ը գտնվում է Կենտրոնական Ղազախստանի շրջանում՝ Կարաժալ և Ուշկատին դաշտերում։ Պաշարները կազմում են մոտ 85 մլն տոննա (մանգանի միջին պարունակությունը՝ 22%)։

Ուկրաինական հանքավայրերը գտնվում են հարավուկրաինական մանգանի հանքաքարի ավազանում։ Դրանք են Նիկոպոլի խումբը և Բոլշետոկմակսկոյե հանքավայրերը, որոնք պարունակում են Ուկրաինայի ապացուցված պաշարների 33 և 67 տոկոսը: Ուկրաինան ունի նաև Եվրոպայում հանքաքարի վերամշակման և մանգանի ֆերոհամաձուլվածքների արտադրության ամենահզոր համալիրներից մեկը, այդ թվում՝ Նիկոպոլի, Զապորոժիեի և Ստախանովի գործարանները։

Վրաստանում հիմնական հումքային բազան Չիաթուրայի հանքավայրն է։ Օքսիդային հանքաքարերը կազմում են հաստատված պաշարների 28%-ը (մանգանի միջին պարունակությունը՝ 26%), կարբոնատային հանքաքարերը (մանգանի միջին պարունակությունը՝ 18%-72%)։

Ռուսաստանում մանգանը ռազմավարական նշանակության խիստ սակավ հումք է։ Բացի նշված Ուսինսկու և Պոլունոչնիի հանքավայրերից, Հրեական շրջանում Փոքր Խինգանի Հարավային Խինգանի հանքավայրերը, Ենիսեյ լեռնաշղթայի Պորոժնենսկոյեն, Ռոգաչևո-Տայնինսկայա տարածքը (260 միլիոն տոննա կարբոնատային հանքաքարեր, 8-15% պարունակությամբ: ) և թերուսումնասիրված Հյուսիսային Տայնինսկի հանքավայրը (5 մլն տոննա օքսիդային հանքաքարեր, 16–24%) պարունակությամբ Նովայա Զեմլյայի վրա։

Ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ

Մանգանը կարծր, փխրուն մետաղ է։ Հայտնի են մետաղական մանգանի չորս խորանարդ մոդիֆիկացիաներ։ Սենյակային ջերմաստիճանից մինչև 710°C ջերմաստիճանում a-Mn-ը կայուն է, վանդակավոր պարամետրը a = 0,89125 նմ, խտությունը՝ 7,44 կգ/դմ3։ 710-1090°C ջերմաստիճանի միջակայքում կա b-Mn, վանդակավոր պարամետր a = 0,6300 նմ; 1090-1137 ° C ջերմաստիճանում - g-Mn, վանդակավոր պարամետր a = 0,38550 նմ: Վերջապես, 1137°C-ից մինչև հալման կետը (1244°C) ջերմաստիճանի դեպքում d-Mn ցանցային պարամետրով a = 0,30750 նմ կայուն է։ a, b և d փոփոխությունները փխրուն են, g-Mn-ը ճկուն է: Մանգանի եռման կետը մոտ 2080°C է։

Օդում մանգանը օքսիդանում է, որի արդյունքում նրա մակերեսը ծածկվում է խիտ օքսիդ թաղանթով, որը պաշտպանում է մետաղը հետագա օքսիդացումից։ 800°C-ից բարձր օդում կալցինացվելիս մանգանը ծածկվում է թեփուկով, որը բաղկացած է Mn3O4 արտաքին շերտից և MnO բաղադրության ներքին շերտից:

Մանգանը ձևավորում է մի քանի օքսիդներ՝ MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2 և Mn2O7: Դրանք բոլորը, բացառությամբ Mn2O7-ի, որը սենյակային ջերմաստիճանում 5,9°C հալման կետով յուղոտ կանաչ հեղուկ է, բյուրեղային պինդ նյութեր են։

Մանգանի մոնօքսիդ MnO-ն առաջանում է մանգանի երկվալենտ աղերի (կարբոնատ և այլն) տարրալուծման ժամանակ իներտ մթնոլորտում մոտ 300°C ջերմաստիճանում.

MnCO3 = MnO + CO2

Այս օքսիդը կիսահաղորդիչ հատկություններ ունի: MnOOH-ի տարրալուծումը կարող է առաջացնել Mn2O3: Նույն մանգանի օքսիդը ձևավորվում է, երբ MnO2-ը տաքացվում է օդում մոտավորապես 600°C ջերմաստիճանում.

4MnO2 = 2Mn2O3 + O2

Mn2O3 օքսիդը ջրածնով վերածվում է MnO-ի, իսկ նոսր ծծմբական և ազոտական ​​թթուների ազդեցության տակ վերածվում է մանգանի երկօքսիդի MnO2:

Եթե ​​MnO2-ը կալցինացված է մոտ 950°C ջերմաստիճանում, ապա նկատվում է թթվածնի հեռացում և Mn3O4 բաղադրության մանգանի օքսիդի առաջացում.

3MnO2 = Mn3O4 + O2

Այս օքսիդը կարող է ներկայացվել որպես MnO·Mn2O3, և հատկություններով Mn3O4 համապատասխանում է այդ օքսիդների խառնուրդին։

Մանգան երկօքսիդ MnO2 բնության մեջ մանգանի ամենատարածված բնական միացությունն է, որը գոյություն ունի մի քանի պոլիմորֆ ձևերով: MnO2-ի այսպես կոչված b-մոդիֆիկացիան արդեն նշված հանքային պիրոլուզիտն է։ Բնության մեջ տեղի է ունենում նաև մանգանի երկօքսիդի՝ g-MnO2 օրթորոմբիկ ձևափոխումը։ Սա ռամսդելիտի միներալն է (մյուս անունը պոլիանիտ է):

Մանգանի երկօքսիդը ոչ ստոյխիոմետրիկ է, նրա ցանցում միշտ կա թթվածնի պակաս: Եթե ​​+4-ից ցածր օքսիդացման վիճակներին համապատասխանող մանգանի օքսիդները հիմնական են, ապա մանգանի երկօքսիդն ունի ամֆոտերային հատկություն։ 170°C ջերմաստիճանում MnO2-ը ջրածնով կարող է վերածվել MnO-ի:

Եթե ​​ավելացնեք կենտրոնացված ծծմբաթթու, ապա ձևավորվում է թթվային օքսիդ Mn2O7, որն ունի ուժեղ օքսիդացնող հատկություններ.

2KMnO4 + 2H2SO4 = 2KHSO4 + Mn2O7 + H2O:

Mn2O7-ը թթվային օքսիդ է, այն ներկայացված է НMnO4 ուժեղ պերմանգանային թթուով, որը գոյություն չունի ազատ վիճակում։

Երբ մանգանը փոխազդում է հալոգենների հետ, առաջանում են դիհալիդներ MnHal2: Ֆտորի դեպքում հնարավոր է նաեւ MnF3 եւ MnF4 բաղադրության ֆտորիդների առաջացում, իսկ քլորի դեպքում՝ նաեւ տրիքլորիդ MnCl3։ Մանգանի ռեակցիաները ծծմբի հետ հանգեցնում են MnS (գոյություն ունի երեք պոլիմորֆ ձևերով) և MnS2 միացությունների սուլֆիդների առաջացմանը։ Հայտնի է մանգանի նիտրիդների մի ամբողջ խումբ՝ MnN6, Mn5N2, Mn4N, MnN, Mn6N5, Mn3N2։

Ֆոսֆորի հետ մանգանը ձևավորում է MnP, MnP3, Mn2P, Mn3P, Mn3P2 և Mn4P միացությունների ֆոսֆիդներ։ Հայտնի են մի քանի մանգանի կարբիդներ և սիլիցիդներ։

ՀԵՏ սառը ջուրմանգանը շատ դանդաղ է արձագանքում, բայց երբ տաքանում է, ռեակցիայի արագությունը զգալիորեն մեծանում է, առաջանում է Mn(OH)2, և ջրածինը ազատվում է։ Երբ մանգանը փոխազդում է թթուների հետ, ձևավորվում են մանգանի (II) աղեր.

Mn + 2HCl = MnCl2 + H2:

Mn2+ աղերի լուծույթներից հնարավոր է նստեցնել Mn(OH)2 հիմքը, որը վատ է լուծվում ջրում.

Mn(NO3)2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2NaNO3

Մանգանին համապատասխանում են մի քանի թթուներ, որոնցից ամենակարևորներն են ուժեղ անկայուն պերմանգանաթթուն H2MnO4 և պերմանգանաթթու HMnO4, որոնց աղերը համապատասխանաբար մանգանատներ են (օրինակ՝ նատրիումի մանգանատ Na2MnO4) և պերմանգանատներ (օրինակ՝ կալիումի պերմանգանատ KMnO4): .

Մանգանատները (հայտնի են միայն ալկալիական մետաղի և բարիումի մանգանատները) կարող են դրսևորել որպես օքսիդացնող հատկություն (ավելի հաճախ)

2NaI + Na2MnO4 + 2H2O = MnO2 + I2 + 4NaOH,

և նվազեցնող նյութեր

2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl:

Ջրային լուծույթներում մանգանատները անհամաչափորեն բաժանվում են մանգանի (+4) և մանգանի (+7) միացությունների.

3K2MnO4 + 3H2O = 2KMnO4 + MnO2·H2O + 4KOH:

Այս դեպքում լուծույթի գույնը կանաչից փոխվում է կապույտի, այնուհետև՝ մանուշակագույնի և բոսորագույնի։ Իր լուծույթների գույնը փոխելու ունակության համար Կ. Շելեն կալիումի մանգանատն անվանել է հանքային քամելեոն:

Պերմանգանատները ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են: Օրինակ, կալիումի պերմանգանատ KMnO4-ը թթվային միջավայրում օքսիդացնում է ծծմբի երկօքսիդը SO2-ը՝ վերածելով սուլֆատի.

2KMnO4 + 5SO2 +2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4:

Մոտ 10 ՄՊա ճնշման դեպքում անջուր MnCl2, օրգանոմետաղական միացությունների առկայության դեպքում, փոխազդում է ածխածնի մոնօքսիդի (II) CO-ի հետ՝ առաջացնելով երկմիջուկային կարբոնիլ Mn2(CO)10։

գրականություն

1. Ինտերնետային ռեսուրսներ.

2. Անօրգանական քիմիայի սեմինար. Պրոց. Ձեռնարկ ուսանողների համար. Ավելի բարձր Դասագիրք Հիմնարկներ/Վ.Ա. Ալեշին, Ա.Ի. Դունաև, Ա.Ի. Ժիրով; խմբագրել է Յու.Դ. Տրետյակով - Մ.: Հրատարակչություն. Կենտրոն «Ակադեմիա», 2004 թ.

3. Գլինկա Ն.Լ. Ընդհանուր քիմիա//Մ.: Ինտեգրալ-մամուլ, 2002:

4. Ախմետով Ն.Ս. ընդհանուր և անօրգանական քիմիա. Դասագիրք Համալսարանների համար - 4-րդ հրատ., վերանայված // Մ.: Բարձրագույն. դպրոց, հրատարակչական կենտրոն «Ակադեմիա», 2001 թ.

5. Անօրգանական քիմիա. Տարրերի քիմիա. Դասագիրք 2 հատորով. T.2/Yu.D. Տրետյակովը, Լ.Ի. Մարտինենկո, Ա.Ն.Գրիգորիև, Ա.Յու. - 2-րդ հրատ., վերանայված: և լրացուցիչ - Մ.: Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի հրատարակչություն; ICC «Akademkniga», 2007 թ.

6. Քիմիական հանրագիտարան / Խմբագրական խորհուրդ՝ Կնունյանց Ի.Լ. և ուրիշներ//Մ.: Խորհրդային հանրագիտարան, 1992.

7. Ugai Y.A. Ընդհանուր քիմիա. Դասագիրք քիմիայի ուսանողների համար. մասնագետ։ un-tov//M.՝ Բարձրագույն. դպրոց, -1984 թ.

8. Ընդհանուր և անօրգանական քիմիա. Դասախոսությունների դասընթաց. Մաս II անօրգանական միացությունների հիմնական դասեր/ Korneev Yu.M., Ovcharenko V.P., Egorov E.N.//M.: Ա.Ն. Կոլմոգորով, Մոսկվայի համալսարանի հրատարակչություն, 2000 թ.

9. Chemist’s Handbook / Խմբագրական խորհուրդ՝ Nikolsky B.P. և ուրիշներ - 2-րդ հրատ., վերանայված//Մ.-Լ.: Քիմիա, 1966 թ. - Տ.1.

Տեղադրված է Allbest.ru-ում

...

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Պատմական նախադրյալներ. Մանգանի կիրառում. Մանգանի ստացում. Մանգանի միացությունները կենսաբանական համակարգերում. Մանգանի հանքաքարի արտադրության ծավալն ըստ ձեռնարկության. Մանգանային պարարտանյութեր. Մանգան տոքսինով առաջացած հիվանդություն.

վերացական, ավելացվել է 11/05/2004 թ


Մանգանի հանքաքարերի նստվածքային հանքավայրերի հատկությունները. Մանգանի մոնօքսիդի հատկությունները. Երկվալենտ մանգանի աղերի տարրալուծում. Մանգանի արդյունաբերական արտադրություն. Հանքաքարերի արդյունահանում և հարստացում. Էլեկտրոլիզ ջրային լուծույթներմանգան սուլֆատ: Մանգանի հանքաքարերի պաշարներ.

վերացական, ավելացվել է 01.03.2011թ


Շերտավոր կրկնակի հիդրօքսիդներ (LDH), դրանց կառուցվածքը և սինթեզի մեթոդները. Ստատիկ պայմաններում Mg,Al-CO3 LDH նմուշների վրա մանգանի(II) սորբցիայի ուսումնասիրություն: Մանգանի (II) սորբցիայի կինետիկա. Օպտիկական խտության կախվածությունը լուծույթից մանգանի (II) կլանման ժամանակից:

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 13.10.2017թ


Մետաղաթերմիայի պայմանները. Նախնական խառնուրդի բաղադրության հաշվարկը և հնարավոր ռեակցիաներ. Կրճատվող օքսիդների հատկությունները. Մանգանի արտադրություն ալյումինոթերմիայի միջոցով: Ստացված նյութերի և պրեկուրսորների քիմիական հատկությունները. Ռեակցիայի արտադրանքի որոշում.

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 16.12.2015թ


Ջրի մաքրում մանգանից. Ջրի ապամանգանացման համար ռեագենտից զերծ և ռեագենտ մեթոդներ: Խորը օդափոխություն, որին հաջորդում է զտումը: Մանգանի օքսիդացման կատալիզատորների օգտագործումը: Ստորերկրյա ջրերից մանգանի հեռացում. Կալիումի պերմանգանատի օգտագործման տեխնոլոգիա.

վերացական, ավելացվել է 03/09/2011 թ


Ընդհանուր բնութագրեր, մանգանի (III) օքսոհիդրօքսիդի, կալիումի տրիօքսալատոմանգանատի (III), կալիումի դիօքսալատոդիակվամանգանատի (III) հիմնական ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, դրանց առաջացման կարգը և կիրառման շրջանակը։ MnO(OH) և այլ միացությունների սինթեզ։

գործնական աշխատանք, ավելացվել է 23.03.2011թ


Մանգանի և դրա միացությունների քիմիական հատկությունները. Մանգանի արդյունաբերական արտադրություն. Քրոմի հայտնաբերման պատմությունը, ընդհանուր տեղեկություններ. Մանգանի և քրոմի սպառման ստանդարտները, դրանց կենսաբանական դեր. Մարդու մարմնի վրա միկրոտարրերի պակասի կամ ավելցուկի ազդեցությունը.

վերացական, ավելացվել է 20.01.2015թ


Երկաթի և մանգանի վերլուծության հիմնական մեթոդների քննարկում: Դասականի նկարագրությունը և գործիքային մեթոդներ. Աղի կազմի վերլուծություն. Լիթիումի, երկաթի, մանգանի զանգվածային սպեկտրաչափական, տիտրաչափական և ծանրաչափական որոշում խառը ֆոսֆատում։

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 24.01.2016թ


Մանգանի օքսիդի, սուլֆիդի, ֆոսֆատի, պիկրոլոնատի տեսքով մանգանի որոշման ծանրաչափական մեթոդներ։ Տարրի ուսումնասիրություն՝ օգտագործելով պերմանգանատոմետրիա, յոդոմետրիա, պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա։ Լուծումների վերլուծություն լուսաչափական և լյումինեսցենտային մեթոդներով:

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 28.10.2012թ


Մանգանի ընդհանուր բնութագրերը, նրա հիմնական ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, հայտնաբերման պատմությունը և ժամանակակից նվաճումներուսումնասիրության մեջ։ Սրա բնույթով տարածվածությունը քիմիական տարր, արդյունաբերության, արտադրության մեջ դրա կիրառման ուղղությունները։

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Մանգանի (IV) օքսիդնորմալ պայմաններում այն ​​հայտնվում է որպես սև բյուրեղներ՝ շագանակագույն երանգով, որոնք տաքացնելիս քայքայվում են (նկ. 1):

Համախառն բանաձև - MnO 2: Մանգանի (IV) օքսիդի մոլային զանգվածը 86,94 գ/մոլ է։

Բրինձ. 1. Մանգանի (IV) օքսիդ. Արտաքին տեսք.

Չի արձագանքում ջրի հետ։ Հիդրատ MnO 2 × nH 2 O նստվածք է ստանում լուծույթից այն տեղափոխվում է լուծույթ կենտրոնացված թթուներ. Ցուցադրում է ռեդոքսային հատկություններ: Այն բնության մեջ մանգանի ամենատարածված միացությունն է։

Մանգանի օքսիդի քիմիական բանաձևը 4

Մանգանի (IV) օքսիդի քիմիական բանաձևը MnO 2 է: Այն ցույց է տալիս, որ այս մոլեկուլը պարունակում է մեկ մանգանի ատոմ (Ar = 55 ամու) և երկու թթվածնի ատոմ (Ar = 16 ամու): Ըստ քիմիական բանաձեւԴուք կարող եք հաշվարկել մանգանի (IV) օքսիդի մոլեկուլային քաշը.

Mr(MnO 2) = Ar(Mn) + 2×Ar(O);

Mr(MnO 2) = 55 + 2×16 = 55 + 32 = 87:

Մանգանի օքսիդի գրաֆիկական (կառուցվածքային) բանաձևը 4

Առավել պարզ է մանգանի (IV) օքսիդի կառուցվածքային (գրաֆիկական) բանաձեւը. Այն ցույց է տալիս, թե ինչպես են ատոմները կապված միմյանց հետ մոլեկուլի ներսում.

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

Զորավարժություններ	Կազմե՛ք երկաթի երկու օքսիդների բանաձևերը, եթե դրանցում երկաթի զանգվածային բաժինները 77,8% և 70,0% են։
Լուծում	Եկեք գտնենք պղնձի օքսիդներից յուրաքանչյուրի զանգվածային բաժինը. ω 1 (O) = 100% - ω 1 (Fe) = 100% - 77.8% = 22.2%; ω 2 (O) = 100% - ω 2 (Fe) = 100% - 70.0% = 30.0%: Միացության մեջ ընդգրկված տարրերի մոլերի թիվը նշանակենք «x» (երկաթ) և «y» (թթվածին): Այնուհետև մոլային հարաբերակցությունը նման կլինի (հարաբերական արժեքներ ատոմային զանգվածներ, վերցված Պարբերական աղյուսակից Դ.Ի. Մենդելեևը կլորացվում է ամբողջ թվերի վրա). x:y = ω 1 (Fe)/Ar(Fe) :ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 77.8/56: 22.2/16; x:y = 1.39: 1.39 = 1:1: Սա նշանակում է, որ առաջին երկաթի օքսիդի բանաձևը կլինի FeO: x:y = ω 2 (Fe)/Ar(Fe) :ω 2 (O)/Ar(O); x:y = 70/56: 30/16; x:y = 1,25: 1,875 = 1: 1,5 = 2: 3: Սա նշանակում է, որ երկրորդ երկաթի օքսիդի բանաձևը կլինի Fe 2 O 3:
Պատասխանել	FeO, Fe2O3

ՕՐԻՆԱԿ 2

Զորավարժություններ	Գրե՛ք ջրածնի, յոդի և թթվածնի միացության բանաձևը, եթե դրանում առկա տարրերի զանգվածային բաժիններն են՝ ω(H) = 2.2%, ω(I) = 55.7%, ω(O) = 42.1%:
Լուծում	Զանգվածային բաժին X տարրը HX բաղադրության մոլեկուլում հաշվարկվում է հետևյալ բանաձևով. ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Միացության մեջ ներառված տարրերի մոլերի թիվը նշանակենք «x» (ջրածին), «y» (յոդ), «z» (թթվածին): Այնուհետև մոլային հարաբերակցությունը կունենա հետևյալ տեսքը (D.I. Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակից վերցված հարաբերական ատոմային զանգվածների արժեքները կլորացվում են ամբողջ թվերի). x:y:z = ω(H)/Ar(H) :ω(I)/Ar(I) :ω(O)/Ar(O); x:y:z= 2.2/1: 55.7/127: 42.1/16; x:y:z= 2.2: 0.44: 2.63 = 5: 1: 6: Սա նշանակում է, որ ջրածնի, յոդի և թթվածնի միացության բանաձևը կլինի H 5 IO 6:
Պատասխանել	H5IO6

Մանգանի երկօքսիդը անօրգանական միացություն է՝ մանգանի (IV) օքսիդ՝ MnO2 բանաձևով։ Հայտնաբերվել է բնական ձևորպես տարածված միներալ՝ պիրոլուզիտ։ Արդյունաբերության մեջ մանգանի երկօքսիդը ստացվում է մանգան սուլֆատի լուծույթի էլեկտրոլիզով, լաբորատորիաներում՝ կալիումի պերմանգանատից՝ տաքացնելով կամ ջրածնի պերօքսիդի հետ փոխազդեցությամբ։

Հատկություններ

Մուգ շագանակագույն կամ սև գույնի նուրբ կամ նուրբ բյուրեղային փոշի: Չի լուծվում ջրի մեջ։ Քայքայվում է +105 °C-ից բարձր տաքացման ժամանակ։ Թունավոր.

Քիմիապես ռեագենտը շատ կայուն է և համարվում է թթվածին պարունակող մանգանի ամենակայուն միացությունը։ Նորմալ պայմաններում այն ​​թույլ է արձագանքում։ Ցուցադրում է ամֆոտերային հատկություններ, այսինքն. առաջացնում է և՛ թթուներ, և՛ ալկալիներ: Այն կարող է գործել որպես վերականգնող նյութ, բայց ավելի հաճախ որպես ուժեղ օքսիդացնող նյութ։ Արձագանքում է ուժեղ անօրգանական և օրգանական թթուների հետ, ինչպիսիք են ծծմբային, հիդրոքլորային, ազոտային, օքսալային՝ առաջացնելով աղեր՝ սուլֆատներ, քլորիդներ, նիտրատներ, օքսալատներ։ Աղաթթվի հետ փոխազդելիս քլորն արտազատվում է։ Ազոտային և ծծմբական թթուներով՝ թթվածին: Փոխազդում է ուժեղ օքսիդացնող նյութերի հետ: Ալկալիների հետ ռեակցիաներում առաջանում է մանգանի (H2MnO3) թթվի աղեր՝ մանգանիտներ։

		Մանգան երկօքսիդ 91% EDM

Սա հետաքրքիր է

• Մարդկությունը օգտագործում է այդ նյութը գրեթե իր սկզբից: Հնագետները պարզել են, որ Լասկո քարանձավից (Ֆրանսիա) ժայռապատկերները արվել են հենց մանգանի երկօքսիդով։ Այս նկարները, ըստ ռադիոածխածնային թվագրման, 17-ից 19 հազար տարեկան են։
• Նույնիսկ ավելի հին ապացույցներ կան. Պեչ-դե-Լազե քարանձավում (Ֆրանսիա) հայտնաբերվել են սև քարի կտորներ, որը մանգանի երկօքսիդ է: Այս քարերը, ըստ երևույթին, օգտագործվել են նեանդերթալցիների կողմից մոտ կես միլիոն տարի առաջ հրդեհներ առաջացնելու կամ պահպանելու համար:

Նախազգուշական միջոցներ

Վերաբերում է մարդու առողջությանը սպառնացող վտանգի 2-րդ դասին։ Կարող է ներծծվել փոշու աերոզոլի ներշնչմամբ: Մաշկի հետ շփվելիս առաջացնում է գրգռվածություն: Կուլ տալու կամ ներշնչելու դեպքում կուտակվում է մարմնում։ Մարմնի մեջ մտնող ռեագենտի բարձր չափաբաժին ունի բացասական ազդեցությունշնչառական համակարգի, կենտրոնական նյարդային և սրտանոթային համակարգ. ԳՕՍՏ-ի կողմից սահմանված անվտանգության կանոնների համաձայն՝ մանգանի երկօքսիդի հետ աշխատելիս պետք է օգտագործել հատուկ հագուստ, ռետինե ձեռնոցներ և փոշու ֆիլտրով «Պետալ» տիպի ռեսպիրատորներ և անվտանգության ակնոցներ։ Աշխատանքային տարածքում ռեագենտի կոնցենտրացիան օդում պետք է պարբերաբար ստուգվի: Սենյակն ինքնին պետք է հագեցած լինի հարկադիր օդափոխությամբ:

Մանգանի երկօքսիդը պահվում և տեղափոխվում է խոնավության դիմացկուն տոպրակներում, ներծծված թղթի կամ պլաստիկի, ինչպես նաև պողպատե տարաների և ստվարաթղթե պատված թմբուկների մեջ: Պահվում է ծածկված պահեստներում:

Դիմում