Манган: Разлика между версии

Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
Hateras (беседа | приноси)
мРедакция без резюме
Hateras (беседа | приноси)
Редокси потенциали, оксиди
Ред 47:
}}
 
'''Манганът''' заема 25 място в [[Менделеева таблица|менделеевата таблица]], преходен [[метал]]. Атомната му [[Атомна маса|маса]] е 54,9380. Намира се в VII Б (7) група. Открит е от шведския химик Карл Вилхем Шееле. В чист вид е получен от шведския химик Ю.Хан през 1774г. при редукция на манганов диоксид с [[въглерод]]. Разтворим при широки граници на pH. Всички манганови съединения, особено на '''Mn(II)''', са силно отровни<ref name="Kirkova">{{cite book |title= Химия на елементите итехните съединения |author= Е. Киркова|year= 2013|publisher= Университетско издателство "Св. Климент Охридски"| location = София}}</ref>. Причинява различни заболявания – отслабване на зрението, слуха, треперене на крайниците, смърт. Манганът е тежкият метал, който най-трудно се премахва от замърсени води. Утаява се при химична неутрализация. Има [[Микроорганизъм|микроорганизми]], [[хемолитотрофни бактерии]], които при pH около неутралното, окисляват 3 валентния манган до 4 валентен, чрез прекисен механизъм – генерират токсичните съединения.
Представлява тежък [[метал]]. Не влиза в списъка на токсичните елементи. Опасен е и е разтворим при широки граници на pH. Причинява различни заболявания – отслабване на зрението, слуха, треперене на крайниците, смърт. Манганът е тежкият метал, който най-трудно се премахва от замърсени води. Утаява се при химична неутрализация. Има [[Микроорганизъм|микроорганизми]], [[хемолитотрофни бактерии]], които при pH около неутралното, окисляват 3 валентния манган до 4 валентен, чрез прекисен механизъм – генерират токсичните съединения. Настъпването на химично окисление е рядък процес.
 
При микробно дисимилативната сулфат -редукция част от мангана се утаява като магнезиев сулфид, чрез [[сярна киселина]]. При високи концентрации на сярна киселина манганът се утаява найпо-трудно. [[Сорбция|Сорбцията]]та е ефикасниятефикасния механизъм за задържане на манган. При зимни условия растежът на микроорганизми е инхибирен, сорбцията чрез първата биомаса е ефикасен механизъм за отстраняване на разтворен манган от замърсени руди. Манганът е основнаосновен микроелемент хранителнав следахраната.
 
==Просто вещество==
Манганът е сребристосив метал, твърд и високо топим. По външен вид прилича на [[Желязо|желязото]], но е по-твърд, не е така ковък и е по-ниско топим. В зависимост от температурата съществува в 4 кристални модификации<ref name="Genow1">{{cite book |title= Неорганична химия II част |author= Л. Генов, М. Манева-Петрова|year= 1990|publisher= Наука и изкуство| location = София}}</ref>: α-Mn под 720°C, β-Mn 740°C - 1060°C, γ-Mn 1060°C - 1140°C, δ-Mn над 1140°C.
 
==Разпространение, получаване и употреба ==
[[файл:Manganite-Rhodochrosite-LTH53B.JPG|thumb|left|Кристална друза от родохрозит(червен) и манганит(черен)]]
Манганът е между добре разпространените елементи, като съставя 0.09 масови (0.032 молни)<ref name="Kirkova">{{cite book |title= Химия на елементите итехните съединения |author= Е. Киркова|year= 2013|publisher= Университетско издателство "Св. Климент Охридски"| location = София}}</ref> процента от земната кора. Най-голямо практическо значение имат минералите Пиролузит (MnO<sub>2</sub>), Хаусманит (Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub>) и Родохрозит(MnCO<sub>3</sub>) <ref name="Lazarow">{{cite book |title= Неорганична химия |author= Д. Лазаров|year= 1993|publisher= Университетско издателство "Св. Климент Охридски"| location = София}}</ref><br>
Чист манган се получава при редукция на оксидите с въглерод, [[алуминий]] или [[силиций]]:
:3Mn<sub>3</sub>O<sub>4</sub> + 8Al → 9Mn + 4Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>; ΔH<sub>298</sub> = -2519 kJ<ref name="Genow1/>
За нуждите на черната металургия е удобно да се получава направо сплавта '''фероманган''' (60-90% Mn и 40-10% Fe), като във високи пещи се редуцира смес от MnO<sub>2</sub> и Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. Манганът, прибавен към [[Желязо|желязото]] повишава неговата твърдост и устойчивост на корозия<ref name="Genow1/>. Сплав от 83% Cu, 13% Mn и 4 %Ni, наречена '''манганин''', има високо електросъпротивление, което слабо се променя с повишаване на температурата и се използва в електротехниката за направа на реостати и др.
 
==Химични свойства==
В създаване на химични връзки могат да участват всички 4s и 3d електрони, за това са възможни всички степени на окисление от 0 до VII<ref name="Lazarow"/>, но характерни са II, IV, VI и VII<ref name="Genow1/>. НаНай-стабилни въздухса сесъединенията покривана с оксидна корицаMn(II), коятоа лесно се разрушава при нагряване. Реагира леснотези с кислородпо-висока истепен сяра,на катоокисление се получават смесени оксидиса исилни сулфидиокислители. РеагираВсички бурноманганови (гори)съединения сса флуоринтензивно и хлор до MnF<sub>2</sub> и MnCl<sub>2</sub> съответно. При висока температура (1200°C<ref name="Kirkova"/>) реагираоцветени, с азотаизключение дона Mn<sub>3</sub>N<subsup>2+</subsup> исъединенията, въглерода до Mn<sub>3</sub>C. Некойто са познатибледо хидриди.<ref name="Genow1/>розови<ref name="Kirkova" /><br>.
{| class="wikitable" style="float:right; margin-left: 10px;"
|+ Електродни потенциали при мангана в кисела среда<ref name="Kirkova"/>
! Окислена<br/> форма
! Редуцирана<br/> форма
! E°, [V]
|-
| MnO<sub>4</sub><sup>-</sup>
| MnO<sub>4</sub><sup>2-</sup>
| +0.56
|-
| MnO<sub>4</sub><sup>-</sup>
| MnO<sub>2</sub>
| +1.69
|-
| MnO<sub>4</sub><sup>-</sup>
| Mn<sup>2+</sup>
| +1.32
|-
| MnO<sub>4</sub><sup>2-</sup>
| MnO<sub>2</sub>
| +2.26
|-
| MnO<sub>2</sub>
| Mn<sup>3+</sup>
| +0.95
|-
| MnO<sub>2</sub>
| Mn<sup>2+</sup>
| +1.29
|-
| Mn<sup>3+</sup>
| Mn<sup>2+</sup>
| +1.51
|-
| Mn<sup>2+</sup>
| Mn
| -1.185
|}
На въздух се покрива с оксидна корица, която лесно се разрушава при нагряване. Реагира лесно с кислород и сяра, като се получават смесени оксиди и сулфиди. Реагира бурно (гори) с флуор и хлор до MnF<sub>2</sub> и MnCl<sub>2</sub> съответно. При висока температура (1200°C<ref name="Kirkova"/>) реагира с азота до Mn<sub>3</sub>N<sub>2</sub> и въглерода до Mn<sub>3</sub>C. Не са познати хидриди.<ref name="Genow1/><ref name="Kirkova"/>
В реда на относителна активност мангана е преди водорода (E°<sub>M<sup>2+</sup>/M</sub> = -1,185V) и реагира с разредени киселини, като дава соли на Mn<sup>2+</sup>
:Mn + 2HCl → MnCl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>
На студено конц. HNO<sub>3</sub> го пасивира.
Във воден разтвор Mn<sup>2+</sup> е под формата на аквакомплекса [Mn(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>2+</sup>, при който оцветяването се дължи на малко вяроятен d-d преход. Поради това, съединенията на Mn(II) слабо абсорбират светлината и имат бледо оцветяване.
 
===Оксиди и хидроксиди===
{| class="wikitable" style="float:left; margin-right: 10px;"
 
! Степен на<br/> окисление
{| class="wikitable"
! Степен на окисление
! Оксид
! Хидроксид
Line 95 ⟶ 132:
| HMnO<sub>4</sub>
|}
Мангановия оксид е сиво-зелен, с нестехиометричен състав MnO<sub>1.00</sub> до MnO<sub>1.05</sub>. Получава се при редукция на MnO<sub>2</sub> с водород или при термична дисоциация на манганов карбонат. Има основни отнасяния, разтваря се в киселини и дава съответните соли на Mn(II)
:MnO + 2H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> + 3H<sub>2</sub>O → [Mn(H<sub>2</sub>O)<sub>6</sub>]<sup>2+</sup>
Не се разтваря във вода, а хидроксида се получава при утаяване на Mn<sup>2+</sup> в алкална среда:
:Mn(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 2NaOH → Mn(OH)<sub>2</sub>↓ + 2NaNO<sub>3</sub>
Мангановия хидроксид е бяла, неразтворима във вода утайка (pK<sub>s</sub>=17.4<ref name="Kirkova"/>), която постепенно потъмнява от въздуха:
:Mn(OH)<sub>2</sub> + 1/2O<sub>2</sub> → 2MnO(OH) + H<sub>2</sub>O
:2MnO(OH) + 1/2O<sub>2</sub> + 3H<sub>2</sub>O → 2Mn(OH)<sub>4</sub>
Проявява предимно основни свойства, реагира с киселини и дава соли на Mn(II), но при нагряване до висока температура реагира и с основи:
:Mn(OH)<sub>2</sub> + 4OH<sup>-</sup> → [Mn(OH)<sub>6</sub>]<sup>4-</sup>
 
===Халогениди и оксохалогениди===
{| class="wikitable"
! Степен на<br/> окисление
! Флуорид
! Хлорид
! Бромид
! Йодид
|-
| +2
Line 125 ⟶ 171:
:MnCO<sub>3</sub> + 2HX → MnX<sub>2</sub> + CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O; (X = F, Cl, Br, I)
Кристализират като кристалохидрати с 2 или 4 молекули вода - MnCl<sub>2</sub>.2H<sub>2</sub>O или MnCl<sub>2</sub>.4H<sub>2</sub>O.
При реакция с алкални халогениди се получават комплекси, с кооединационнокоорединационно число 4 или 6:
:MnCl<sub>2</sub> + 2KCl → K<sub>2</sub>[MnCl<sub>4</sub>] и
:MnF<sub>2</sub> + 4KF → K<sub>4</sub>[MnF<sub>6</sub>]
 
В трета степен на окисление е получен само мангановия трифлуорид (MnF<sub>3</Sub>), чрез флуориране на Mn(II) халогениди. Има структура на деформиран октаедър, разлага се при 600°C:
:2MnF<sub>3</sub> → 2MnF<sub>2</sub> + F<sub>2</sub>
 
За '''Mn(IV)''' са известни MnF<sub>4</sub> и MnCl<sub>4</sub>, получават се при реакция на манган със съответния халогенид.
Line 135 ⟶ 182:
Халогениди в по-високите степени на окисление не са получени.
 
От оксохалогенидите за мангана са получени MnOCl<sub>3</sub>, MnO<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>, MnO<sub>3</sub>F и MnO<sub>3</sub>Cl. Те са нестабилни течности, със зелен до кафяв цвят<ref name="Kirkova"/>. Във вода хидролизират до съответните осокиселини:
:MnO<sub>3</sub>F + H<sub>2</sub>O → HMnO<sub>4</sub> + HF
 
===Соли===
== Източници ==
<references />