Алюмінотермічеським методом, відновлюючи оксид Mn 2 O 3, що утворюється при прожарюванні пиролюзита:;

Мn 6+ диспропорционирует на MnO 2 і MeMnO 4.

Mn 3+ диспропорционирует на Mn 2+ і MnO 2 (тв.)

оксиди:

Відомі оксиди марганцю, в яких він знаходиться в ступенях окислення +2, +3, +4, +7, а також кілька змішаних, наприклад Мn 3 0 4. При збільшенні ступеня окислення зростає ковалентний характер зв'язку Мn-О, відбувається ослаблення основних і посилення кислотних властивостей, підвищення окислювальної активності. Так, оксид марганцю (2) проявляє основні та домінуючі відновні властивості, а вищий оксид марганцю має киць

лотний характер. У нього яскраво виражені окисні властивості. Оксиди марганцю в проміжних ступенях окислення амфотерні і легко відновлюються до Mn (II), проявляючи властивості сильних окислювачів.

Оксид марганцю (2). Нижчий оксид МnО є сіро-зелений кристалічний порошок зі структурою NaCl. Він зустрічається в природі у вигляді мінералу манганозіта. його

реакційна здатність залежить від розміру зерен. Високодисперсна форма оксиду, що утворюється при низькотемпературному розкладанні (420 -450 ° С) карбонату, оксалату або ацетату марганцю (П), має значну хімічну активність - запалюється на повітрі. Її прожарювання в інертному атмосфері призводить до укрупнення зерен і ослаблення хімічної активності. Для отримання фази стехіометричного складу проводять відновлення оксидів Мn 3 0 4 і Мn0 2 воднем при високих температурах. Нижчий оксид марганцю може бути також отриманий при взаємодії марганцю

з вуглекислим газом при температурі 300 "С, відновленні або прожаренні інших оксидів марганцю, а також при зневодненні гідроксиду Мn (ОН) 2 в відновлювальної атмосфері при 800 ° С.

Оксид марганцю (2) має переважно основним характером. Він легко розчиняється в кислотах з утворенням солей двовалентного марганцю. Слабка амфотерность проявляється лише при

тривалому кип'ятінні з концентрованими розчинами лугів:

МпО + 20Н - + Н 2 0 \u003d 4 [Мn (ОН) 4] 2 Сплавлення з гідроксидом натрію призводить до окислення марганцю: МnО + 2NaOH \u003d Na 2 Mn0 3 + H 2

Оксид марганцю (2) практично не відновлюється воднем, зате реагує з активними металами. Реакція з натрієм протікає вже при кімнатній температурі, а для проведення алюмотермії потрібно ініціювання запальною сумішшю. В якості відновника можуть бути використані також вуглець або чадний газ.

Оксид марганцю (2) є сильним відновником - при підвищених температурах він реагує навіть з таким слабким окислювачем, як оксид вуглецю (4).

Оксид марганцю (3). Оксид Мn 2 0 3 являє собою бурий

порошок, при нагріванні розкладається. при зберіганні на повітрі він повільно окислюється до оксиду марганцю (4), а в евтектичному розплаві NaOH -КОН (227 ° С) кисень переводить його в

манганат (5). Оксид марганцю (3) з водою не взаємодіє, а в кислому середовищі диспропорционирует.

Подібно нижчого оксиду марганцю він володіє переважно основним характером, але при певних умовах проявляє деякі ознаки амфотерности. Так, при тривалому кип'ятінні з розчинами лугів утворюються аніонні гексагідроксоманганати (3) [Мn (ОН) 6] 3-, які існують тільки в лужному середовищі. Окисні властивості Мn 2 0 3 проявляє при кип'ятінні з концентрованою соляною кислотою.

Оксид марганцю (4).Для марганцю це найбільш часто зустрічається в природі мінерал піролюзит Мn0 2. Серед численних реакцій освіти Мn0 2 тільки деякі переважні завдяки легкості проведення та відтворюваності. До них відносяться окислення сполук марганцю (2) розчинами хлоратов, перманга-

натов, персульфат, хлором і озоном, відновлення перманганатів дією пероксиду водню, соляної кислоти, сірчистого газу, сульфітів, спиртів, солями марганцю (2). Велика частина діоксиду марганцю виділяється у вигляді бурого осаду, однак частина його залишається в вигляді колоїдного розчину. Діоксид марганцю як з'єднання проміжної ступеня окислення виявляє окисні і відновні властивості. Для нього більш характерна поведінка окислювача. При нагріванні відбувається внутримолекулярная окислювально-відновна реакція, що супроводжується виділенням кисню і поступовим зниженням ступеня окислення марганцю з послідовним утворенням різних оксидів. З сухим сірководнем реакція протікає дуже швидко вже при кімнатній температурі. При пропущенні сірководню через водну суспензію Мn0 2 утворюється білуватий осад, що складається з суміші сульфіду марганцю (2) і сірки; в розчині присутні іони S0 4 і S 2 0 2.

Окисні властивості діоксиду марганцю найсильніше проявляються в сильнокислой середовищі. При обробці діоксиду марганцю холодної концентрованою соляною кислотою залишається темний розчин, що містить комплексну кислоту Н 2 [МпС1 6], а можливо, і невиділений в індивідуальному вигляді тетрахлорид МnС1 4. Поступово розчин світлішає внаслідок відновлення хлоридних

комплексів [МnС1 6] 2 - »[МnС1 6] 3 -\u003e Mn 2+ + 6C1 - і виділення хлору.

У азотної і розведеної сірчаної кислотах Мn0 2 не розчиняється, лише при тривалому зберіганні його під розчином кислоти спостерігається поступове виділення кисню внаслідок окислення води. Взаємодія діоксиду Мn0 2 з лугами протікає лише в концентрованих розчинах і розплавах. Залежно від температури реакції, співвідношення реагентів, наявності або відсутності окислювачів, наприклад кисню повітря, утворюються аніонні оксоманганати, що містять марганець в різних ступенях окислення від +3 до +6. Наприклад, при взаємодії діоксиду марганцю з гарячим концентрованим розчином гідроксиду калію в інертному атмосфері спочатку утворюється зелений розчин манганата (4), який потім переходить в темно-синій розчин, що містить еквімолярних кількості манганата (5) і манганата (3). При проведенні реакції на повітрі при температурі 350 - 450 ° С утворюється манганат (6), при температурі 600 -800 ° С - манганат (5).

Гідроксиди.

Гідроксид марганцю (2), випадає у вигляді білого (кольору слонової кістки) осаду при дії лугів на водні розчини солей марганцю (2) на повітрі швидко окислюється, тому його синтез ведуть в інертному атмосфері. Сильніші окислювачі, такі як бромная вода, гіпохлорит, переводять його в пиролюзит. На відміну від більшості гідроксидів перехідних металів гідроксид

марганцю (2) має стехіометричний склад, що відповідає формулі Мn (ОН) 2; він изоструктурен гідроксиду магнію; є підставою середньої сили, що перевершує аміак, тому переходить в розчин не тільки при дії кислот, але і в присутності іонів амонію.

Слабкий амфотерний характер гідроксиду Мn (2) проявляється в його здатності утворювати аніонні гідроксокомплекси: Мn (ОН) 2 + ОН -<-> [Мп (ОН) 3] -

Гідроксид марганцю (3) утворюється у вигляді бурого осаду змінного складу при окисленні гідроксиду марганцю (2) киснем повітря. Спочатку утворюється продукт містить атоми марганцю в двох ступенях окислення: +2 і +3 - і відповідає складу МпОх * N Н 2 0.

При стоянні він перетворюється в форму оксогідроксіда МnООН, відомого у вигляді двох модифікацій: ромбічної (у-MnOOH, манганіт) і моноклінної (а-MnOOH, Гроут). Оксогідроксід марганцю (3) амфотерен.

Солі.

Взаємодією гідроксиду марганцю (2) з кислотами отримують різноманітні солі. На відміну від гідроксиду всі вони стійкі до окислення киснем повітря.

Солі марганцю (2) утворюють гідрати, пофарбовані в блідо-рожевий колір, властивий катіонів [Мn (Н 2 0) 6] 2+. Вони входять до складу деяких гідратів, наприклад MnS0 4 * 7H 2 0, Mn (C10 4) 2 * 6Н 2 0, Mn (N0 3) 2 * 6Н 2 0. У водних розчинах солей марганцю (2) протікає гідроліз: [Мn (Н 2 0) 6] 2+ + Н 2 0 \u003d [Мn (Н 2 0) 5 ОН] + + Н 3 0 +

Дія на розчини солей марганцю сульфітами лужних металів призводить до осадження основних солей, наприклад NaMn 2 OH (S0 3) 2 (H 2 0).

При осадженні іонів Мn 2+ розчинами сульфідів випадає осад гідратірованіем сульфіду марганцю (2) MnS * хН20 тілесного кольору. Хоча кристалічна структура цього продукту невідома, блідо-рожеве забарвлення свідчить про те, що молекули води доповнюють координаційну сферу марганцю до октаедра. При зберіганні на повітрі осад поступово окислюється, перетворюючись в бурий оксогідроксід МnООН, а в інертному атмосфері втрачає кристалізаційну воду, набуваючи зелений колір, властивий природному мінералу алабандин (α-MnS), що має струк

туру типу NaCl. Дією на розчин солі марганцю Дигідрофосфат натрію в середовищі, близькому до нейтральної, вдається осадити білий осад середнього ортофосфата Мn 3 (Р0 4) 2 * 7Н 2 0.

У лужному середовищі осідають основні солі, наприклад Мn 2 (ОН) Р0 4, Мn 5 (ОН) 4 (Р0 4) 2.

Відомі також різні кислі фосфати, наприклад Мn (Н 2 Р0 4) 2 * Н 2 0, добре розчинний у воді, і малорозчинний МnНР0 4 * Н 2 0. При дії на розчини солей марганцю (2) розчином карбонату натрію виділяється білий осад карбонату МnС0 3, що містить лише незначну кількість основної солі. Щоб уникнути її освіти, осадження проводять гідрокарбонатом.

Солі марганцю (3)

При розчиненні МтООН на холоду в 70% -й сірчаної кислоти утворюється червоний розчин, з якого можуть бути виділені червоні кристали. Найбільш поширеним методом отримання солей марганцю (3) служать окислювально-відновні перетворення. Так, сульфат марганцю (3) синтезують анодним окисленням гарячого розчину сульфату марганцю (2) в сірчаної кислоти або відновленням перманганату калію сірчаною кислотою:

2KMn0 4 + 4H 2 S0 4 \u003d Mn 2 (S0 4) 3 + K 2 S0 4 + 20 2 + 4H 2 0

Неорганічні солі марганцю (4)вкрай нестійкі і мало вивчені. Так, сульфат марганцю (4) Mn (S0 4) 2 виділяється у вигляді чорних кристалів з досить концентрованих сірчанокислих розчинів сульфату марганцю (2) при додаванні в них перманганату калію.

Солі марганцю (6).

Вперше манганати (6) приготував І. Глаубер в

1659 р при розчиненні пиролюзита в розплавленої селітри. Ці речовини є темно-зелені, майже чорні кристали, розчинні у розчинах лугів з утворенням смарагдово-зелених розчинів.

У нейтральних і слабокислих розчинах манганати легко діспро-

порционируют, про що судять по випаданню темно-коричневого осаду діоксиду і появи малинового забарвлення розчину. Для прискорення процесу зазвичай через розчин пропускають вуглекислий газ. серед манганатов найбільше значення має калійна сіль К2 Мn0 4, що служить для виробництва перманганату КМ п 04. У лабораторних умовах манганати лужних металів зручно отримувати

окисленням води перманганатом в лужному розчині. Для цього перманганат поміщають в концентрований розчин лугу і нагрівають.

З'єднання марганцю. Оксиди, гідроксиди.

Марганець утворює кілька оксидів. Найбільш стійкими є

МnО Мn2O3 МnO2 Мn2O7

Оксид марганцю (VII) Mn2O7 - масляниста рідина чорно-зеленого кольору, вище 50 ° С розкладається з утворенням кисню і нижчих оксидів, при більш високій температурі вибухає:

2Mn2O7 \u003d 4MnO2 + 3O2.

виявляє кислотні властивості. Реагує з водою, утворюючи марганцеву кислоту:

Mn2O7 + H2O \u003d 2HMnO4.

Оксид марганцю можна отримати тільки непрямим шляхом:

2KMnO4 + H2SO4 \u003d Mn2O7 + K2SO4 + H2O.

Марганцовая кислота - сильна кислота, Дуже нестійка, розкладається вже вище 3 ° С:

4HMnO4 \u003d 4MnO2 + 2H2O + 3O2.

Оксид марганцю (II) МnО і відповідний гідроксиди Мn (ОН) 2 - речовини основного характеру.

Вони взаємодіють з кислотами з утворенням солей марганцю (II)

MnO + 2НСl \u003d MnCl2 + 2Н2O

Mn (OH) 2 + 2НСl \u003d MnCl2 + 2Н2O

Mn (OH) 2 одержують дією лугів на розчинні солі Mn2 +

MnCl2 + 2NaOH \u003d Mn (OH) 2 ↓ + 2Н2O

Mn2 + + 2OH- \u003d Mn (OH) 2 ↓

білий осад

Через нестійкості Mn (OH) 2 вже на повітрі окислюється, утворюючи Mn (OH) 4

2Mn (OH) 2 + О2 + 2Н2O \u003d 2Mn (OH) 4

Дана реакція є якісною на катіон Mn2 +

Qксід марганцю (IV), або діоксид марганцю, МпО2 і гідроксид Мn (ОН) 4 амфотерні речовини.

При взаємодії МnО2 з сірчаною кислотою утворюється малостійкі сульфат марганцю (IV)

МnО2 + 2H2SO4 \u003d Mn (SO4) 2 + 2 Н2О

При сплаві МпО2 з лугами протікає реакція освітою манганітів (IV), які слід розглядати як солі марганцеватістой кислоти Н4MnO4

МnО2 + 4KОН \u003d K4MnO4 + 2Н2O

Оксид марганцю (IV) в залежності від речовин, з якими він реагує, може проявляти властивості як окислювача, так і відновника

4НСl + МnО2 \u003d МnCl2 + Cl2 + 2Н2O

2МnO2 + ЗРbО2 + 6НNОз \u003d 2НМnО4 + ЗРb (NОз) 2 + 2 Н2О

У першій реакції МnО2 виступає як окислювач, в другій - як відновник.

Таким чином, в ряду оксидів і гідроксидів марганцю з різними ступенями окислення проявляється загальна закономірність: зі зростанням ступеня окислення основний характер оксидів гідроксидів слабшає, а кислотний посилюється.

Солі марганцевої кислоти називаються перманганати.

Найбільш відомою є сіль перманганат калію КМnО4 - темно-фіолетове кристалічна речовина, Помірно розчинна у воді. Розчини КМnО4імеют темно-малиновий колір, а при великих концентраціях - фіолетовий, властивий анионам МnО4-

Перманганат калію розкладається при нагріванні

2KMnO4 \u003d K2MnO4 + MnO2 + O2

Перманганат калію - дуже сильний окислювач, легко окисляє багато неорганічних і органічних речовин. Ступінь відновлення марганцю дуже сильно залежить від рН середовища.

Солі марганцевої кислоти - перманганат - містять в складі перманганат-іон MnO4-, в розчині - фіолетового кольору. Виявляють окисні властивості, в кислому середовищі утворюються сполуки марганцю (II):

2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 \u003d 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

в нейтральній - марганцю (IV):

2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O \u003d 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

в лужному - марганцю (VI):

2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH \u003d 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O

При нагріванні розкладаються:

2KMnO4 \u003d K2MnO4 + MnO2 + O2.

Перманганат калію виходить за наступною схемою:

2MnO2 + 4KOH + O2 \u003d 2K2MnO4 + 2H2O;

потім манганат перекладається в перманганат електрохімічним окисленням, сумарне рівняння процесу має вигляд:

2K2MnO4 + 2H2O \u003d 2KMnO4 + 2KOH + Н2.

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНА

БЮДЖЕТНА освітні установи

ВИЩОЇ ОСВІТИ

(ФГБОУ ВПО ім. М. П. Огарьова)

Інститут фізики і хімії

Кафедра загальної та неорганічної хімії

Курсова робота

оксиди марганцю

Ольховська В.Е.

Керівник роботи: КХН, професор

Зюзіна Л.Ф.

Саранськ - 2014

Вступ

Дана робота присвячена вивченню оксидів марганцю: їх фізичних і хімічних властивостях, отримання діоксиду марганцю. Вирішення цієї проблеми має велике теоретичне і практичне значення.

мета курсової роботи - виявлення найбільш перспективного і економічно доцільного способу отримання діоксиду марганцю.

Відповідно до поставленої мети в роботі вирішувалися наступні завдання:

· Провести аналіз літератури за фізичними і хімічними властивостями, методикам отримання, способам застосування марганцю і оксидів марганцю,

· Розкрити технології отримання доксіда марганцю і виявити найбільш ефективну;

· Провести розрахунки.

Інформаційною базою дослідження послужили фондові матеріали бібліотек, професійні сайти, консультації викладачів.

В ході дослідження я користувалася загальнонаукових методом-аналізом.

Робота складається з вступу, основної частини, висновків, додатків, списку використаної літератури.

аналітичний огляд

оксид марганцю

Кисневі сполуки марганцю такі численні і різноманітні за властивостями, як для жодного іншого елемента; відомі такі - MnО, Mn3O4, Mn2O3, MnО2, MnО3, Mn2O7. Склад вищого оксиду визначає положення Марганця в 7-й групі періодичної системи. Нижчий окисел є підстави; солі, що відповідають MnО, закису, виходять при дії кислот і на металевий Марганець, і на все його оксиди, при чому з вищих виділяється зайвий кисень

MnnОm + 2nHX \u003d nМnХ2 + nН2O + (m? N) O;

при вживанні соляної кислоти виділяється хлор:

MnnОm + 2mHCl \u003d nMnCl2 + mH2O + (m? N) Cl2.

При кімнатній температурі можуть існувати все оксиди, при нагріванні постійний один - Mn3O4; при нагріванні на паяльної лампи в тиглі при доступі повітря МnО поглинає кисень, а МnО2 втрачає його, також і Мn2О3 - в обох випадках утворюється Мn3О4, а тому при кількісному аналізі застосовується зважування у вигляді цього оксиду; вищі окисли МnО3 і Мn2О7 у вільному вигляді дуже непостійні, навіть при обикн. темп. Основні властивості МnО дуже значні; у міру накопичення кисню основні властивості слабшають, але вони можуть бути помічені навіть для Мn2О7; з іншого боку, МnО2, будучи підставою вкрай слабким, проявляє вже властивості слабкого кислотного оксиду; ангідридні властивості МnО3 і особливо Мn2О7 цілком різко виражені.

Закис марганцю найзручніше виходить при нагріванні в струмені водню вищих оксидів або вуглекислого марганцю у вигляді зеленуватого порошку; вона перетворюється в прозорі, зелені, блискучі октаедри, якщо водень, в якому її нагрівають, містить деяку кількість хлористого водню; ці кристали, не змінюючи форми, перетворюються в Мn3О4 при нагріванні на повітрі. Гідрат закису Мn (ОН) 2 осідає лугами з розчинів солей закису у вигляді білого осаду, швидко буріє на повітрі внаслідок окислення. За хімічними властивостями МnО дуже схожий на MgO; основні властивості МnО різкіше; солі МnХ2 подібні то з солями MgX2, то з солями FeX2, NiX2, CuX2.

Таблиця 1. Оксиди марганцю.

Назва		Температура плавлення	Температура кипіння
Оксид марганцю (II)
Оксид марганцю (II, III)				коричневий
Оксид марганцю (II, IV)
Оксид марганцю (III)		940 ° C (разл.)		темно коричневий
Оксид марганцю (IV)
Оксид марганцю (VI)
Оксид марганцю (VII)				темно-зелений

Оксид марганцю (II)

Таблиця 2. Оксид марганцю (II).

Оксид марганцю (II)
систематичне найменування	Оксид марганцю (II)
Хім. формула
Фізичні властивості
стан	зелені кубічні або гексагональних кристали
молярна маса	70,94 г / моль
густина
термічні властивості
Температура плав.
Температура кип.

Оксіід маарганца (II) - MnO - нижчий оксид марганцю, монооксид.

Фізичні властивості

Температура плавлення +1569 ° C. Температура кипіння 3127 ° C * (* -возгоняется з дисоціацією) Відомі двесінгоніі кристалів оксиду марганцю (II):

· Кубічна (а \u003d 0,4448 нм);

· Гексагональная модифікація (стійка до 155,3 ° C);

Антиферомагнетик з точкою Нееля 122 К, напівпровідник. Молярна маса 70,94 г / моль. Колір кристалів - зелений або сіро-зелений. У кубічноїсингонії щільність 5,18 г / см3.

Хімічні властивості

Не розчинний у воді. Легко окислюється з утворенням тендітної оболонки MnO2. Відновлюється до марганцю при нагріванні з воднем або активними металами.

Виявляє переважно основні властивості. З водою і розчинами лугів не взаємодіє, в кислотах розчиняється, утворюючи солі марганцю (II) і воду:

При сплавці з лугами в надлишку кисню утворює гіпоманганати:

виявляє відновні властивості.

геологічні властивості

У природі зустрічається рідко. Входить до складу манганозіта.

отримання

Оксид марганцю (II) можна отримати прожарюванням при температурі 300 ° C кисневмісних солей марганцю (II) в атмосфері інертного газу. З поширеного MnO2 його отримують через часткове відновлення при температурах 700-900 ° C воднем або чадним газом.

Утворюється при термічному розкладанні гідроксиду марганцю (II) і солей в інертному атмосфері:

або відновленням МnО2:

застосування

Застосовується як каталізатор при дегидрогенизации пиперидина.

Використовується для десульфуризації металів.

Компонент багатьох керамічних матеріалів.

Солі марганцю (II) широко використовуються як каталізатори окислювальних процесів. Наприклад, додавання солей вльняное масло прискорює окислення останнього киснем повітря, таким чином прискорюючи висихання фарби. Лляна олія, що містить солі марганцю (II),

Оксид марганцю (II, III)

Таблиця 3. Оксид марганцю (II, III).

Оксид марганцю (II, III)
систематичне найменування	Оксид марганцю (II, III)
Хім. формула
Фізичні властивості
стан	коричнево-чорні кристали
молярна маса	228,81 г / моль
густина	4,70; 4,856 г / смі
термічні властивості
Температура. плав.	1560; 1564; 1705 ° C
Молярна. теплоємність.	139,3 Дж / (моль · К)
ентальпія освіти	1387,6 \u200b\u200bкДж / моль

Оксид марганцю (II, III) - неорганічна сполука, окисел металу марганцю з формулою Mn3O4, коричнево-чорні кристали, не розчиняється у воді.

отримання

· У природі зустрічається мінерал гаусманит - Mn3O4 з домішками.

Фізичні властивості

Оксид марганцю (II, III) утворює коричнево-чорні кристали тетрагональної сингонії, просторова група I 41 / amd, параметри комірки a \u003d 0,575 нм, c \u003d 0,942 нм, в \u003d 103,9 °, Z \u003d 4.

При 1160 ° С відбувається перехід в фазу кубічноїсингонії.

Парамагнетик.

Оксид марганцю (II, IV)

Таблиця 4. Оксид марганцю (II, IV).

Оксид марганцю (II, IV) - неорганічна сполука, окисел металу марганцю з формулою Mn5O8, може розглядатися як ортоманганіт марганцю Mn3 (MnO4) 2, тверда речовина, не розчиняється у воді.

отримання

· окислення оксиду марганцю (II) або оксиду марганцю (II, III):

Фізичні властивості

Оксид марганцю (II, IV) - тверда речовина, що не розчинна у воді.

Хімічні властивості

При нагріванні розкладається:

Оксид марганцю (III)

Таблиця 5. Оксид марганцю (III).

Оксид марганцю (III)
систематичне найменування	Оксид марганцю (III)
Хім. формула
Фізичні властивості
стан	коричнево-чорні кристали
молярна маса	157,87 г / моль
густина	4,50; 4,57-4,60 г / смі
термічні властивості
Температура. плав.	разл. 1 080 ° C
Мовляв. теплоємність.	107,5 Дж / (моль · К)
ентальпія освіти	957,7 кДж / моль

Оксид марганцю (III) - неорганічна сполука, окисел металу марганцю з формулою Mn2O3, коричнево-чорні кристали, не розчинні у воді.

отримання

· У природі зустрічаються мінерали брауніт, Курнаков і біксбіт - оксид марганцю з різними домішками.

· Окислення оксиду марганцю (II):

· Відновлення оксиду марганцю (IV):

Фізичні властивості

Оксид марганцю (III) утворює коричнево-чорні кристали декількох модифікацій:

· Б-Mn2O3, ромбічна сингонія, мінерал Курнаков;

· По-Mn2O3, кубічна сингонія, просторова група I a3, параметри комірки a \u003d 0,941 нм, Z \u003d 16, мінералбіксбііт;

· Г-Mn2O3, тетрагональна сингония, параметри комірки a \u003d 0,57 нм, c \u003d 0,94 нм.

Чи не розчиняється у воді.

Парамагнетик.

Хімічні властивості

Розкладається при нагріванні:

· Відновлюється воднем:

· При розчиненні в кислотах - диспропорционирует:

· При сплаві з оксидами металів утворює солі манганіти:

Оксид марганцю (IV)

Таблиця 6. Оксид марганцю (IV).

Оксид марганцю (IV)
систематичне найменування	діоксид марганцю
Хім. формула
Фізичні властивості
стан	чорні тетрагональні кристали
молярна маса	86,9368 г / моль
густина
термічні властивості
Температура. разл.
ентальпія освіти	521,5 кДж / моль

Хімічні властивості

При звичайних умовах поводиться досить інертно. При нагріванні з кислотами проявляє окислювальні властивості, наприклад, окисляє концентровану соляну кислоту до хлору:

З сірчаної та азотної кислотами MnO2 розкладається з виділенням кисню:

При взаємодії з сильними окислювачами діоксид марганцю окислюється до сполук Mn7 + і Mn6 +:

Діоксид марганцю проявляє амфотерні властивості. Так, при окисленні сірчанокислого розчину солі MnSO4перманганатом калію в присутності сірчаної кислоти утворюється чорний осад солі Mn (SO4) 2.

При сплаві з лугами та основними оксидами MnO2 виступає в ролі кислотного оксиду, утворюючи солі манганіти:

Є каталізатором розкладання пероксиду водню:

отримання

У лабораторних умовах отримують термічним розкладанням перманганату калію:

Також можна отримати реакцією перманганату калію з пероксидом водню. На практиці утворився MnO2каталітіческі розкладає пероксид водню, внаслідок чого реакція до кінця не протікає.

При температурі вище 100 ° C відновленням перманганату калію воднем:

Оксид марганцю (VII)

· Оксид марганцю (VII) Mn2O7 - зеленувато-бура масляниста рідина (tпл \u003d 5,9 ° C), нестійкий при кімнатній температурі; сильний окислювач, при зіткненні з горючими речовинами запалює їх, можливо з вибухом. Вибухає від поштовху, від яскравого спалаху світла, при взаємодії з органічними речовинами. Отримати оксид марганцю (VII) Mn2O7 можна дією концентрованої сірчаної кислоти на перманганат калію:

· Отриманий оксид марганцю (VII) нестійкий і розкладається на оксид марганцю (IV) і кисень:

· Одночасно виділяється озон:

· Оксид марганцю (VII) взаємодіє з водою, утворюючи марганцеву кислоту:

Оксид марганцю (VI)

Таблиця 7. Оксид марганцю (VI).

Оксид марганцю (VI) - неорганічна сполука, окисел металу марганцю з формулою MnO3, темно-червоне аморфне речовина, реагує з водою.

діоксид марганець отримання хімічний

отримання

· Утворюється при конденсації фіолетових парів, що виділяються при нагріванні розчину перманганату калію всерной кислоті:

Фізичні властивості

Оксид марганцю (VI) утворює темно-червоне аморфне речовина.

Хімічні властивості

· Розкладається при нагріванні:

· Реагує з водою:

· З лугами утворює солі - манганати:

Закономірності зміни властивостей оксидів марганцю

Найбільш стійкими є MnO2, Mn2O3 і Мn3О4 (змішаний оксид - трімарганца тетраоксид).

Властивості оксидів марганцю залежать від ступеня окислення металу: зі збільшенням ступеня окислення посилюються кислотні властивості:

MnO\u003e Мn2О3\u003e MnO2\u003e Мn2О7

Оксиди марганцю проявляють окисні або відновлювальні властивості в залежності від ступеня окислення металу: вищі оксиди - окислювачі і відновлюються до MnO2, нижчі оксиди - відновники, окислюючись, утворюють МnO2. Таким чином, МnО2 - найстійкіший оксид.

способи отримання діоксиду марганцю

Винахід відноситься до галузі металургії, конкретніше, до отримання високоякісних оксидів марганцю, які можуть знайти широке застосування в хімічній і металургійній промисловості. Спосіб отримання діоксиду марганцю включає розчинення марганецсодержащих сировини в азотній кислоті з одержанням розчину нітратів марганцю і нітратів присутніх в руді домішок кальцію, калію, магнію, натрію. Потім проводять термічний розклад нітратів в автоклаві. Термічний розклад ведуть при постійному зниженні тиску в автоклаві, починаючи від тиску 0,6 МПа і знижуючи його до кінця процесу до 0,15 МПа. При цьому пульпу при термічному розкладанні безперервно перемішують мішалкою, що обертається зі швидкістю 1-15 об / хв і з накладенням на неї вібрації з частотою 20-50 герц. Спосіб може бути впроваджений на підприємствах хімічного профілю, що мають в своєму складі автоклави, що працюють під тиском. Технічним результатом винаходу є отримання діоксиду марганцю підвищеної якості. 2 табл., 2 пр.

Винахід відноситься до галузі чорної металургії, конкретніше, до отримання високоякісного діоксиду марганцю, який може знайти широке застосування в хімічній і металургійній промисловості, зокрема при виробництві електролітичного і електротермічного марганцю, середньовуглецевого феромарганцю, низькофосфористий лігатур на його основі.

З технічної літератури відомо кілька способів отримання чистого діоксиду марганцю: хімічні, гідрометалургійні, пірогідрометаллургіческіе і пірометалургічні.

Основними вимогами, які пред'являються до хімічних методів отримання діоксиду марганцю, є:

Ефективність видалення фосфору і порожньої породи;

Простота апаратурного оформлення;

Висока продуктивність;

Доступність і дешевизна реагентів.

Відомий спосіб отримання чистого діоксиду марганцю сернокислотним методом. Суть методу полягає в наступному: через приготовану з руди і розчину дітіоната кальцію суспензію (Т: Ж \u003d 1: 4) пропускається сірчистий газ, що містить сірчистий (SO2) і сірчаний (SO3) ангідриди. Розчинення цих газів у воді призводить до утворення сірчистої та сірчаної кислот. У сірчистої кислоти інтенсивно розчиняються оксиди марганцю з утворенням марганцевої солі дітіонатной кислоти і сульфату марганцю по реакціях: MnO2 + 2SO2 \u003d MnS2O6; MnO2 + SO2 \u003d MnSO4.

У присутності надлишку дітіоната кальцію відбувається осадження сульфату кальцію і освіту дітіоната марганцю: MnSO4 + CaS2O6 \u003d MnS 2O6 + CaSO4

Вилужені пульпу нейтралізують вапняним молоком до рН 4-5, потім вона аерується для окислення закису заліза і видалення діоксиду сірки. В осад випадають: тривалентне залізо, фосфор, алюміній, кремнезем. Осад відфільтровують, промивають гарячою водою і направляють у відвал. З очищеного розчину додаванням негашеного вапна беруть в облогу марганець у вигляді гідроксиду, при цьому знову отримують дітіонат кальцію, який повертають в процес:

MnS2O6 + Са (ОН) 2 \u003d Мn (OH) 2 + CaS2O6.

Осад гідроксиду марганцю відфільтровують, промивають, сушать і прожарюють. Прожарений концентрат містить,%: 92 - MnO2, 1,5 - SiO2, 4,0 - CaO, 0,02 - P2O5 і 0,5-3 - SO 2 (М.І.Гасік. Металургія марганцю. Київ: Техніка, 1979 р стр.55-56).

Недоліками відомого способу отримання діоксиду марганцю є:

Складність апаратурного оформлення;

Продукт забруднений порожньою породою (SiO2, CaO та ін.);

Висока концентрація сірки в кінцевому продукті (від 0,5 до 3%).

Найбільш близьким до пропонованого по технічній сутності і досягається ефекту є спосіб отримання діоксиду марганцю термічним розкладанням нітрату марганцю в присутності нітратів кальцію, магнію, калію і натрію, згідно з яким розкладання проводять при тиску 0,15-1,0 МПа (Авторське свідоцтво № 1102819, кл. C22B 47/00; C01G 45/02, пріоритет від 20.05.83, опубл. 15.07.84, бюл. № 26).

Згідно способу-прототипу отримання діоксиду марганцю в присутності нітратів кальцію, магнію, калію і натрію, розкладання проводять при тиску 0,15-1,0 МПа.

Технологічні параметри і властивості способу-прототипу:

Температура розкладання, ° С - 170-190;

Швидкість освіти діоксиду марганцю, кг / м3ч - 500-700;

Ступінь розкладання Mn (NO3) 2,% від початкової кількості - 78-87;

Умови вивантаження пульпи з реактора - самопливом;

Енерговитрати, МДж / кг - 1,7-2,2;

Недоліками відомого способу є низька швидкість розкладання нітрату марганцю, великі енерговитрати, висока кількість води в одержуваних окислах азоту.

Завданням цього винаходу є спрощення технології отримання діоксиду марганцю, підвищення швидкості розкладання та виходу продукту.

Поставлена \u200b\u200bзадача досягається тим, що процес термічного розкладання ведуть при поступовому зниженні тиску в автоклаві, починаючи від тиску 0,6 МПа і знижуючи його до кінця процесу до 0,15 МПа, при цьому пульпу безперервно обробляють мішалкою, що обертається зі швидкістю 1-15 об / хв; при цьому в процесі термічного розкладання на обертову мішалку накладають вібрацію з частотою 20-50 герц.

Верхнє значення тиску для термічного розкладання нітратів визначається умовами переробки оксидів азоту в кислоту (воно проводиться при тиску, що не перевищує 0,6 МПа), а нижня межа - практичною доцільністю. Поступове зниження тиску до 0,15 МПа забезпечує більш повне термічне розкладання нітратів марганцю.

Зменшення швидкості обертання мішалки нижче 1 об / хв не забезпечує отримання гомогенного розчину пульпи. Збільшення швидкості обертання вище 15 об / хв призводить до розшарування пульпи і появи ділянок з більш високою концентрацією води (через різницю в щільності).

Більш низькі частоти вібрації - нижче 20 герц, що накладаються на мішалку, практично не впливають на показники термічного розкладання нітрату марганцю. Збільшення частоти вібрації вище 50 герц економічно не виправдане.

При дотриманні цих умов підвищується не тільки швидкість розкладання нітрату марганцю, а й сам процес в цілому стає більш технологічним. Встановлено, що в пропонованому процесі вихід пульпи не сильно залежить від її фізичних властивостей, Що значно спрощує процес її вивантаження з реактора, при цьому оксиди азоту містять більш низькі концентрації води і можуть бути легко перероблені назад в кислоту. У таблиці 1 представлені порівняльні дані технологічних параметрів отримання діоксиду марганцю по відомому і пропонованому способам. Показники (усереднені) за пропонованим способом отримання діоксиду марганцю, представлені в таблиці 8, взяті на підставі результатів проведених експериментів (приклад 1).

Таблиця 8

Технологічні параметри і властивості
відомий	пропонований
Температура розкладання, ° C
Тиск, МПа		Поступове зниження тиску від 0,6 до 0,15
Швидкість освіти діоксиду марганцю, кг / м3ч
Час, необхідний для утворення 200 кг діоксиду марганцю, ч
Ступінь розкладання Mn (NO3) 2, в% від початкової кількості
Умови вивантаження пульпи з реактора	самопливом	самопливом
Енерговитрати, МДж / кг MnO2
Швидкість обертання мішалки, об. / Хв.

При термічному розкладанні на обертову мішалку накладалася вібрація частотою 30 герц - ступінь розкладу Mn (NO3) 2 збільшується на 2-3,5%.

фізико хімічні властивості порошку:

Щільність - 5,10 г / см3;

Н 2O - не більше 3Ч10-2 вага.%.

Нижче наведені приклади, що не виключають інших, в обсязі формули винаходу.

приклад 1

В автоклав завантажили 1,5 кг розчину нітратів наступного складу, мас.%: 40,15 Mn (NO3) 2; 25,7 Ca (NO3) 2; 7,3 Mg (NO3) 2; 9,2 KNO3; 5,7 NaNO3; 15,0 Н2О.

Вага вилученої при термічному розкладанні води визначали за різницею її ваги в вихідному розчині і в рідкій фазі пульпи. Кількість виділилися окислів азоту визначали по стехіометрії реакції термічного розкладання нітрату марганцю відповідно до отриманого кількістю MnO2. Основні результати проведених експериментів представлені в таблиці 9.

Таблиця 9

параметри	Приклади конкретного виконання
відомий спосіб	пропонований спосіб
Температура розкладання, C °
Тиск, МПа *
Швидкість обертання мішалки, об / хв
Частота вібрації, Гц
Час розкладання, хв
Швидкість освіти MnO2, кг / м3ч
Обсяг виділилися газів, м3 на 1 кг MnO2
Вихід сухого діоксиду марганцю,%
Верхня межа тиску для термічного розкладання нітратів визначається умовами переробки оксидів азоту в кислоту

Отримано діоксид марганцю наступного складу, мас.%: MnO2 - 99,6; Р<0,005; S<0,05; SiO2<0,1; (К, Mg, Na, Ca)<0,1.

Таким чином, пропонований спосіб забезпечує не тільки більш швидке розкладання нітрату марганцю, а й значно спрощує технологію виробництва MnO2, як на стадії вивантаження, так і на стадії регенерації окислів азоту; при цьому значно знижуються витрати по переділах. Вихід отриманого сухого діоксиду марганцю складає 84-92% проти 78% (за відомим способом) від теоретично можливого.

приклад 2

Отриманий діоксид марганцю використаний для виплавки металевого марганцю позапічним процесом.

Шихта мала склад, кг:

Всього 15,5 кг.

Шихту змішали, завантажили в плавильну шахту і за допомогою запала підпалили. Тривалість плавки становила 2,4 хв. Отримали 5,25 кг металевого марганцю складу. % Мn 98,9; Аl 0,96; Р - сліди (менше 0,005%) і 9,3 кг шлаку складу, мас.%: МnО 14,6; Al2О3 68,3; СаО 18,0.

Витяг марганцю в сплав склало - 85,0%.

Шлак від виплавки металевого марганцю можна використовувати як вихідну сировину (замість бокситів) при отриманні алюмінію.

Застосування запропонованого винаходу дозволить вирішити проблему використання значних запасів бідних марганцевих руд, зокрема карбонатних руд Усинского родовища або залізо конкрецій, збагачення яких будь-якими іншими способами в даний час нерентабельно.

Отримані марганцеві сплави відрізняються високою концентрацією провідного елементу (марганцю) і низьким вмістом шкідливих домішок (фосфору і вуглецю).

Застосування марганцевих феросплавів при виплавці якісних марок сталей призводить до зниження металоємності конструкцій, спрощує процес легування і забезпечує значний економічний ефект.

Виробництво марганцевих концентратів хімічними методами значно знизить дефіцит в країні в марганцевих феросплави, а його виробництво може бути організовано на хімічних заводах.

Пропонований спосіб отримання діоксиду марганцю може бути організований на підприємствах, що мають можливість утилізувати оксиди азоту.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб отримання діоксиду марганцю термічним розкладанням, що включає розчинення марганецсодержащих сировини в азотній кислоті з одержанням розчину нітратів марганцю і нітратів, присутніх в руді домішок кальцію, калію, магнію, натрію, і подальше термічне розкладання нітратів в автоклаві, що відрізняється тим, що термічний розклад ведуть при постійне зниження тиску в автоклаві, починаючи від тиску 0,6 МПа і знижуючи його до кінця процесу до 0,15 МПа, при цьому пульпу безперервно обробляють мішалкою, що обертається зі швидкістю 1-15 об / хв і з накладенням на неї вібрації з частотою 20 -50 Гц.

експериментальна частина

Перераховані вище досліди застосовуються на великих підприємствах.

Я ж хочу розглянути лабораторний спосіб отримання діоксиду марганцю в діоксиді олова.

Приладдя:

1. Порцеляновий тигель:

2.Стеклянний фільтр.

Суть способу: Отримання твердих оксидів шляхом термічного розкладання суміші SnC2O4 * H2O і MnSO4 * 5H2O, прожарювання на повітрі.

Попередній синтез SnC2O4 * H2O.

Для отримання оксалату олова взяли 10 г сульфату олова, 4,975 г оксалату амонію. Приготували розчини обох речовин, для цього сульфат олова розчинили в 100 мл води, а оксалат амонію в 50 мл води. Потім, до розчину сульфату олова прилив розчин оксалату амонію. Спостерігалося активне випадання білого тонкодисперсного осаду (SnC2O4 * H2O). Отриману суспензію відфільтрували на щільному скляному фільтрі.

Рівняння реакції:

SnSO4 * H2O + (NH4) 2C2O4 * H2O\u003e SnC2O4 * H2Ov + (NH4) 2SO4 + H2O

В результаті отримали 7,934 г оксалату олова, при розрахунковій масі 9,675. Вихід реакції склав 82,0%.

За рівнянням реакції

MnSO4 * 5H2O\u003e MnO + SO3 (г) + 5 H2O (г)\u003e MnO2.

SnC2O4 * H2O\u003e SnO + CO2 + H2O\u003e SnO2

А) 7,5% MnO2 / 92,5% SnO2.

Для його отримання взяли: 0,75 м SnC2O4 * H2O, 0,07 м MnSO4 * 5H2O. (Так як кількість сульфату марганцю було значно менше кількості оксалату амонію, для досягнення більшої однорідності суміші після приміщення її в фарфоровий тигель додали кілька крапель води. Потім суміш прожарили на пальнику.). Режим прожарювання 900 ° С 2 години не дав результату (зберігся сірувато-кремовий колір суміші). В результаті прожарювання при режимі 1200 ° С2 години зразок придбав яскраво-червоний колір. Маса зразка 0,5 м

Б) 15% MnO2 / 85% SnO2. (0,761 м SnC2O4 * H2O, 0,088 м MnSO4 * 5H2O) Маса зразка 0,53 м

В) 22% MnO2 / 78% SnO2. (0,67 м SnC2O4 * H2O, 0,204 м MnSO4 * 5H2O). Маса зразка 0,52 м

Г) 28% MnO2 / 72% SnO2 (0,67 м SnC2O4 * H2O, 0,2911 р MnSO4 * 5H2O). Маса зразка 0,56 м

висновок

Перед початком дослідження я поставила для себе наступні завдання:

· Провести аналіз літератури за фізичними і хімічними властивостями, методикам отримання, способам застосування марганцю і оксидів марганцю;

· Вивчити властивості оксидів марганцю;

· Розкрити технології отримання діоксиду марганцю і виявити найбільш ефективну;

· Провести розрахунки.

В ході моєї роботи:

1. Проведено аналіз літератури за фізичними і хімічними властивостями, методам отримання, способам застосування марганцю і оксидів марганцю;

2. Вивчено властивості оксидів марганцю;

3. Розкрито технології отримання діоксиду марганцю і виявлено найбільш ефективний;

4. Проведено розрахунки.

Було розглянуто багато способів отримання діоксиду марганцю з різних джерел, але я вирішила зупинитися на способі отримання діоксиду марганцю в діоксиді олова. Він показав високу ступінь кристалічності зразка і високий вихід. Його є сенс застосовувати (для високих концентрацій діоксиду марганцю).

прикладна програма

Марганець

Поширеність в природі

Марганець - 14-й елемент по поширеності на Землі, а після заліза - другий важкий метал, що міститься вземной корі (0,03% від загального числа атомів земної кори). Вагова кількість марганцю збільшується від кислих (600 м / т) до основних порід (2,2 кг / т). Супроводжує залозу в багатьох його рудах, однак зустрічаються і самостійні родовища марганцю. У Чиатурское родовищі (район Кутаїсі) зосереджено до 40% марганцевих руд. Марганець, розсіяний в гірських породах вимивається водою і несеться в Світовий океан. При цьому його вміст в морській воді незначно (10? 7-10? 6%), а в глибоких місцях океану його концентрація зростає до 0,3% внаслідок окислення розчиненим у воді киснем з утворенням нерозчинного у воді оксиду марганцю, який в гидратированной формі (MnO2 · xH2O) і опускається в нижні шари океану, формуючи так звані залізо-марганцеві конкреції на дні, в яких кількість марганцю може досягати 45% (також в них є домішки міді, нікелю, кобальту). Такі конкреції можуть стати в майбутньому джерелом марганцю для промисловості.

Світові запаси марганцевих руд представлені на 90% оксидними (38%) і оксидно-карбонатними (52%) рудами.

У ПАР близько 95% запасів зосереджено в унікальній марганцево-залізорудної зоні Куруман. Найбільші родовища Маматван (середній вміст марганцю 38%), Весселс (47%) Міддельплаатц (36%)

У Китаї, запаси марганцю представлені дрібними, але численними покладами оксидних руд. Середній вміст в рудах 20-40%. В країні постійно проводяться пошуки і розвідка нових родовищ марганцю з метою послабити залежність країни від імпорту високоякісних руд.

У Казахстані більше 90% знаходиться в Центрально-Казахстанського районі, в родовищах Каражал і Ушкатин. Запаси близько 85 млн. Т (середній вміст марганцю 22%).

Родовища України знаходяться в Южно-Українському марганцеворудні басейні. Це родовища Нікопольської групи і Великотокмацьке, що містять 33 і 67% підтверджених запасів України. Україна має також і одним з найпотужніших в Європі комплексів з переробки руди і виробництва марганцевих феросплавів, що включає Нікопольський, Запорізький і Стахановський заводи.

У Грузії основною сировинною базою є Чиатурское родовище. Оксидні руди становлять 28% (середній вміст марганцю 26%) підтверджених запасів, карбонатні (середній вміст марганцю 18% -72%).

У Росії марганець є гостродефіцитним сировиною, що мають стратегічне значення. Крім зазначених Усинского і Полуночного родовищ також відомі Південно-Хінганском Малого Хінгану в Єврейській області, Порожненское на Енісейськом кряж, Рогачево-Тайнинское площа (260 млн т. Карбонатних руд, з вмістом 8-15%) і недоізученное Північно-Тайнинское рудне поле (5 млн т. окисних руд, з вмістом 16-24%) на Новій Землі.

Фізичні та хімічні властивості

Марганець твердий крихкий метал. Відомі чотири кубічні модифікації металевого марганцю. При температурах від кімнатної і до 710 ° C стійкий a-Mn, параметр решітки а \u003d 0,89125 нм, щільність 7,44 кг / дм3. В інтервалі температур 710-1090 ° C існує b-Mn, параметр решітки а \u003d 0,6300 нм; при температурах 1090-1137 ° C - g-Mn, параметр решітки а \u003d 0,38550 нм. Нарешті, при температурі від 1137 ° C і до температури плавлення (1244 ° C) стійкий d-Mn з параметром решітки а \u003d 0,30750 нм. Модифікації a, b, і d тендітні, g-Mn пластичний. Температура кипіння марганцю близько 2080 ° C.

На повітрі марганець окислюється, в результаті чого його поверхня покривається щільною оксидною плівкою, яка оберігає метал від подальшого окислення. При прожаренні на повітрі вище 800 ° C марганець покривається окалиною, що складається з зовнішнього шару Mn3O4 і внутрішнього шару складу MnO.

Марганець утворює кілька оксидів: MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2 і Mn2O7. Всі вони, крім Mn2O7, що представляє собою при кімнатній температурі маслянисту зелену рідину з температурою плавлення 5,9 ° C, тверді кристалічні речовини.

Монооксид марганцю MnO утворюється при розкладанні солей двовалентного марганцю (карбонату та інших) при температурі близько 300 ° C в інертній атмосфері:

MnCO3 \u003d MnO + CO2

Цей оксид має напівпровідниковими властивостями. При розкладанні MnOОН можна отримати Mn2O3. Цей же оксид марганцю утворюється при нагріванні MnO2 на повітрі при температурі приблизно 600 ° C:

4MnO2 \u003d 2Mn2O3 + O2

Оксид Mn2O3 відновлюється воднем до MnO, а під дією розбавлених сірчаної та азотної кислот переходить в діоксид марганцю MnO2.

Якщо MnO2 прожарювати при температурі близько 950 ° C, то спостерігається відщеплення кисню і утворення оксиду марганцю складу Mn3O4:

3MnO2 \u003d Mn3O4 + O2

Цей оксид можна уявити як MnO · Mn2О3, і за властивостями Mn3О4 відповідає суміші цих оксидів.

Діоксид марганцю MnO2 - найбільш поширене природне з'єднання марганцю в природі, що існує в кількох поліморфних формах. Так звана b-модифікація MnO2 - це вже згадуваний мінерал піролюзит. Ромбическая модифікація діоксиду марганцю, g-MnO2 також зустрічається в природі. Це - мінерал рамсделіт (інша назва - Поліанна).

Діоксид марганцю нестехіометрічен, в його решітці завжди спостерігається дефіцит кисню. Якщо оксиди марганцю, що відповідають його нижчим ступеням окислення, ніж +4, - основні, то діоксид марганцю має амфотерні властивості. При 170 ° C MnO2 можна відновити воднем до MnO.

Якщо до перманганату калію KMnO4 додати концентровану сірчану кислоту, То утворюється кислотний оксид Mn2O7, що володіє сильними окисними властивостями:

2KMnO4 + 2H2SO4 \u003d 2KHSO4 + Mn2O7 + H2O.

Mn2O7 - кислотний оксид, йому відповідає сильна, яка не існує у вільному стані марганцовая кислота НMnO4.

При взаємодії марганцю з галогенами утворюються дігалогеніди MnHal2. У разі фтору можливо також утворення фторидів складу MnF3 і MnF4, а в разі хлору - також трихлорида MnCl3. Реакції марганцю з сірої призводять до утворення сульфідів складів MnS (існує в трьох поліморфних формах) і MnS2. Відома ціла група нітридів марганцю: MnN6, Mn5N2, Mn4N, MnN, Mn6N5, Mn3N2.

З фосфором марганець утворює Фосфіди складів MnР, MnP3, Mn2P, Mn3P, Mn3P2 і Mn4P. Відомо кілька карбідів і силіцидів марганцю.

З холодною водою марганець реагує дуже повільно, але при нагріванні швидкість реакції значно зростає, утворюється Mn (OH) 2 і виділяється водень. При взаємодії марганцю з кислотами утворюються солі марганцю (II):

Mn + 2HCl \u003d MnCl2 + H2.

З розчинів солей Mn2 + можна осадити погано розчинна у воді підставу середньої сили Mn (OH) 2:

Mn (NO3) 2 + 2NaOH \u003d Mn (OH) 2 + 2NaNO3

Марганцю відповідає кілька кислот, з яких найбільш важливі сильні нестійкі марганцоватая кислота H2MnO4 і марганцева кислота HMnO4, солі яких - відповідно, манганати (наприклад, манганат натрію Na2MnO4) і перманганати (наприклад, перманганат калію KMnO4).

Манганати (відомі манганати тільки лужних металів і барію) можуть проявляти властивості як окислювачів (частіше)

2NaI + Na2MnO4 + 2H2O \u003d MnO2 + I2 + 4NaOH,

так і відновників

2K2MnO4 + Cl2 \u003d 2KMnO4 + 2KCl.

У водних розчинах манганати диспропорционируют на з'єднання марганцю (+4) і марганцю (+7):

3K2MnO4 + 3Н2О \u003d 2KMnO4 + MnO2 · Н2О + 4КОН.

При цьому забарвлення розчину із зеленої переходить в синю, потім в фіолетову і малинову. За здатність змінювати забарвлення своїх розчинів К. Шеєле назвав манганат калію мінеральним хамелеоном.

Перманганати - сильні окислювачі. Наприклад, перманганат калію KMnO4 в кислому середовищі окисляє сірчистий газ SO2 до сульфату:

2KMnO4 + 5SO2 + 2H2O \u003d K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4.

При тиску близько 10 МПа безводний MnCl2 в присутності металоорганічних сполук реагує з оксидом вуглецю (II) CO з утворенням Біядерні карбонила Mn2 (CO) 10.

література

1. Інтернет ресурси.

2. Практикум з неорганічної хімії: Учеб. Посібник для студ. Вища. Учеб. Закладів / В.А. Альошин, А.І. Дунаєв, А. І. Жиров; під ред. Ю.Д. Третьякова - М.: Изд. Центр «Академія», 2004.

3. Глінка Н.Л. Загальна хімія // М .: Інтеграл-прес, -2002.

4. Ахметов Н.С. загальна і неорганічна хімія. Учеб. Для вузов.-4-е изд., Испр .// М.: Вища. Шк., Изд.центр «Академія», 2001.

5. Неорганічна хімія. Хімія елементів: Підручник в 2 томах. Т.2 / Ю.Д. Третьяков, Л.І. Мартиненко, А.Н.Грігорьев, А. Ю. Цівадзе. - 2-е изд., Перераб. і доп. - М .: Изд-во МГУ; ІКЦ «Академкнига», 2007.

6. Хімічна енциклопедія / Редкол .: Кнунянц І.Л. та ін .// М .: Радянська енциклопедія, 1992.

7. Угай Я.А. Загальна хімія: Підручник для студентів хім. спец. ун-тов // М .: Вища. шк., -1984.

8. Загальна і неорганічна хімія. Курс лекцій. Частина II.сновние класи неорганічних сполук / Корнєєв Ю.М., Овчаренко В.П., Єгоров О.М. .// М.: Школа імені О.М. Колмогорова, Видавництво Московського університету, 2000..

9. Довідник хіміка / Редкол .: Нікольський Б.П. та ін .. - 2-е изд., испр .// М.-Л.: Хімія, 1966. - Т.1.

Розміщено на Allbest.ru

...

подібні документи

Історична довідка. Застосування марганцю. Отримання марганцю. З'єднання марганцю в біологічних системах. Обсяг виробництва марганцевої руди на підприємствах. Марганцеві добрива. Захворювання викликані токсином Марганця.

реферат, доданий 05.11.2004


Властивості осадових родовищ марганцевих руд. Властивості монооксиду марганцю. Розкладання солей двовалентного марганцю. Промислове отримання марганцю. Видобуток і збагачення руд. електроліз водних розчинів сульфату марганцю. Ресурси марганцевих руд.

реферат, доданий 01.03.2011


Шаруваті подвійні гідроксиди (СДГ), їх структура і методи синтезу. Вивчення сорбції марганцю (II) на зразках Mg, Al-CO3 СДГ в статичних умовах. Кінетика сорбції марганцю (II). Залежність оптичної щільності від часу сорбції марганцю (II) з розчину.

курсова робота, доданий 13.10.2017


Умови проведення металлотермии. Розрахунок складу вихідної суміші і можливих реакцій. Властивості відновлюваних оксидів. Отримання марганцю за допомогою алюмотермії. Хімічні властивості отриманих речовин і прекурсорів. Визначення продукту реакції.

курсова робота, доданий 16.12.2015


Очищення води від марганцю. Безреагентниє і реагентні методи деманганации води. Глибока аерація з подальшим фільтруванням. Використання каталізаторів окислення марганцю. Видалення марганцю з підземних вод. Технологія застосування перманганату калію.

реферат, доданий 09.03.2011


Загальна характеристика, Основні фізичні і хімічні властивості оксогідроксіда марганцю (III), тріоксалатоманганата (III) калію, діоксалатодіакваманганата (III) калію, порядок їх утворення і сфери застосування. Синтез MnO (OH) та інших сполук.

практична робота, доданий 23.03.2011


Хімічні властивості марганцю та його сполук. Промислове отримання марганцю. Історія відкриття хрому, загальні відомості. Норми споживання марганцю і хрому, їх біологічна роль. Вплив нестачі або надлишку мікроелементів на організм людини.

реферат, доданий 20.01.2015


Розгляд основних методів аналізу заліза і марганцю. Опис класичних і інструментальних методів. Аналіз складу солі. Мас-спектрометричні, титриметричних і гравіметрічне визначення літію, заліза, марганцю в змішаному фосфаті.

курсова робота, доданий 24.01.2016


Гравіметричні методи визначення марганцю у вигляді окису, сульфіду, фосфату, пікролоната. Дослідження елемента за допомогою перманганатометрії, йодометрии, потенціометричного титрування. Аналіз розчинів фотометрическими і люмінесцентними методами.

курсова робота, доданий 28.10.2012


Загальна характеристика марганцю, його основні фізичні і хімічні властивості, історія відкриття і сучасні досягнення в дослідженні. Поширеність в природі даного хімічного елемента, Напрямки його застосування в промисловості, отримання.

ВИЗНАЧЕННЯ

Оксид марганцю (IV) в звичайних умовах являє собою кристали чорного кольору з коричневим відтінком, які розкладаються при нагріванні (рис. 1).

Брутто-формула - MnO 2. Молярна маса оксиду марганцю (IV) дорівнює 86,94 г / моль.

Мал. 1. Оксид марганцю (IV). Зовнішній вигляд.

Не реагує з водою. З розчину осідає гідрат MnO 2 × nH 2 O. Перекладається в розчин дією концентрованих кислот. Виявляє окислювально-відновні властивості. Є найпоширенішим з'єднанням марганцю в природі.

Хімічна формула оксиду марганцю 4

Хімічна формула оксиду марганцю (IV) MnO 2. Вона показує, що до складу даної молекули входить один атом марганцю (Ar \u003d 55а.е.м) і два атоми кисню (Ar \u003d 16 а.е.м.). за хімічною формулою можна обчислити молекулярну масу оксиду марганцю (IV):

Mr (MnO 2) \u003d Ar (Mn) + 2 × Ar (O);

Mr (MnO 2) \u003d 55 + 2 × 16 \u003d 55 + 32 \u003d 87.

Графічна (структурна) формула оксиду марганцю 4

Структурна (графічна) формула оксиду марганцю (IV) є більш наочною. Вона показує те, як пов'язані атоми між собою всередині молекули:

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

завдання	Складіть формули двох оксидів заліза, якщо масові частки заліза в них 77,8% і 70,0%.
Рішення	Знайдемо масову частку в кожному з оксидів міді: ω 1 (О) \u003d 100% - ω 1 (Fe) \u003d 100% - 77,8% \u003d 22,2%; ω 2 (О) \u003d 100% - ω 2 (Fe) \u003d 100% - 70,0% \u003d 30,0%. Позначимо кількість моль елементів, що входять до складу з'єднання за «х» (залізо) і «у» (кисень). Тоді, мольное ставлення буде виглядати наступним чином (значення відносних атомних мас, узятих з Періодичної таблиці Д. І. Менделєєва округлимо до цілих чисел): x: y \u003d ω 1 (Fe) / Ar (Fe): ω 1 (O) / Ar (O); x: y \u003d 77,8 / 56: 22,2 / 16; x: y \u003d 1,39: 1,39 \u003d 1: 1. Значить формула першого оксиду заліза буде мати вигляд FeO. x: y \u003d ω 2 (Fe) / Ar (Fe): ω 2 (O) / Ar (O); x: y \u003d 70/56: 30/16; x: y \u003d 1,25: 1,875 \u003d 1: 1,5 \u003d 2: 3. Значить формула другого оксиду заліза буде мати вигляд Fe 2 O 3.
відповідь	FeO, Fe 2 O 3

ПРИКЛАД 2

завдання	Складіть формулу сполуки водню, йоду і кисню, якщо масові частки елементів в ньому: ω (H) \u003d 2,2%, ω (I) \u003d 55,7%, ω (O) \u003d 42,1%.
Рішення	Масова частка елемента Х в молекулі складу НХ розраховується за такою формулою: ω (Х) \u003d n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Позначимо кількість моль елементів, що входять до складу з'єднання за «х» (водень), «у» (йод), «z» (кисень). Тоді, мольное ставлення буде виглядати наступним чином (значення відносних атомних мас, узятих з Періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, округлимо до цілих чисел): x: y: z \u003d ω (H) / Ar (H): ω (I) / Ar (I): ω (O) / Ar (O); x: y: z \u003d 2,2 / 1: 55,7 / 127: 42,1 / 16; x: y: z \u003d 2,2: 0,44: 2,63 \u003d 5: 1: 6. Значить формула сполуки водню, йоду і кисню матиме вигляд H 5 IO 6.
відповідь	H 5 IO 6

Двоокис марганцю - неорганічна сполука, оксид марганцю (IV) з формулою MnO2. Зустрічається в природному вигляді як широко поширений мінерал піролюзит. У промисловості двоокис марганцю отримують електролізом розчину сульфату марганцю, в лабораторіях - з перманганату калію нагріванням або взаємодією з пероксидом водню.

властивості

Тонкодісперсіонний або дрібнокристалічний порошок темно-коричневого або чорного кольору. Чи не розчиняється у воді. Розкладається при нагріванні понад +105 ° С. Токсичний.

Хімічно реактив дуже стійкий, вважається найстабільнішим кисневмісним з'єднанням марганцю. У нормальних умовах вступає в реакції слабо. Виявляє амфотерні властивості, тобто утворює як кислоти, так і луги. Може проявляти себе як відновник, але частіше як сильний окислювач. Реагує з сильними неорганічними і органічними кислотами, такими як сірчана, соляна, азотна, щавлева з утворенням солей: сульфатів, хлоридів, нітратів, оксалатів. В реакції з соляною кислотою виділяється хлор. З азотної та сірчаної кислотами - кисень. Взаємодіє з сильними окислювачами. У реакціях з лугами утворює солі марганцовистой (Н2МпО3) кислоти - манганіти.

		Марганець двоокис 91% ЕДМ

Це цікаво

• Людство використовує речовину практично з самого свого зародження. Археологи встановили, що наскальні малюнки з печери Ласко (Франція) нанесені саме двоокисом марганцю. Цим малюнкам, за даними радіовуглецевого аналізу, від 17 до 19 тисяч років.
• Є і ще давніші свідчення. У печері Пеш-де-Лазі (Франція) знайдені шматки чорного каменю, що є діоксидом марганцю. Ці камені, судячи з усього, використовували неандертальці для розпалювання або підтримки вогню близько півмільйона років тому.

Запобіжні заходи

Відноситься до 2-го класу небезпеки для здоров'я людини. Може потрапити всередину при вдиханні пилового аерозолю. Викликає роздратування при контакті зі шкірою. При ковтанні або вдиханні накопичується в організмі. Висока доза потрапив в організм реактиву робить негативний вплив на органи дихання, центральну нервову і серцево-судинну системи. За правилами техніки безпеки, встановлених ГОСТом, при роботі з діоксидом марганцю слід використовувати спецодяг, гумові рукавички і респіратори типу «Лепесток» з протипиловим фільтром, захисні окуляри. У повітрі робочої зони слід регулярно перевіряти концентрацію реактиву. Саме приміщення повинне бути забезпечене примусовою вентиляцією.

Зберігають і транспортують двоокис марганцю у вологостійких мішках, паперових з просоченням або пластикових, а також в сталевих контейнерах і картонно-навивних барабанах. Зберігають на критих складах.

застосування