Соединения марганца
Устойчивые оксиды и гидроксиды марганца:
- степень окисления +2:
- MnO - основной оксид
- Mn(OH)2 - основание
- степень окисления +3:
- Mn2O3 - основной оксид
- Mn(OH)3 - основание
- степень окисления +4:
- MnO2 - амфотерный оксид
- Mn(OH)4 - амфотерный гидроксид
- степень окисления +6:
- MnO3 - кислотный оксид
- H2MnO4 - кислота
- степень окисления +7:
- Mn2O7 - кислотный оксид
- HMnO4 - кислота
Свойства соединений марганца, указанных выше, изменяются с ростом степени окисления марганца (сверху-вниз) следующим образом:
- степень окисления - возрастает
- кислотные свойства - увеличиваются
- окислительная способность - увеличивается
Оксид марганца MnO(II)
- кристаллы серо-желтого цвета;
- плохо растворяется в воде;
- обладает свойствами полупроводника;
- как основной оксид реагирует с кислотами:
MnO+2HCl = MnCl2+H2O - реагирует в термических реакциях с водородом и активными металлами с образованием марганца:
MnO+H2 = Mn+H2O
MnO+Ca = Mn+CaO - получают MnO(II) разлагая гидроксид марганца (или нитрат марганца):
Mn(OH)2 = MnO+H2O
2Mn(NO3)2 = 2MnO+4NO2+O2
Гидроксид марганца Mn(OH)2(II)
- кристаллы светло-розового цвета;
- обладает слабыми восстановительными свойствами;
- как основание, взаимодействует с кислотами:
Mn(OH)2+2HCl = MnCl2+2H2O - реагирует с кислородом и другими окислителями, окисляясь до марганцовой кислоты или солей ее манганатов:
6Mn(OH)2+O2 = 2Mn2MnO4+6H2O - Mn(OH)2(II) получают взаимодействием щелочей на растворы солей марганца:
MnSO4+2NaOH = Mn(OH)2↓+Na2SO4
Оксид (диоксид) марганца MnO2(IV)
- вещество коричнево-черного цвета;
- нерастворимо в воде;
- обладает амфотерными свойствами:
MnO2+2KOH = K2MnO3+H2O
MnO2+2H2SO4 = Mn(SO4)2+2H2O - проявляет, как окислительные, так и восстановительные свойства, в зависимости от кислотных свойств другого взаимодействующего вещества:
2MnO2+3PbO2+6HNO3 = 2HMnO4+3Pb(NO3)2+2H2O (восстановитель)
MnO2+4HCl = MnCl2+Cl2↑+2H2O (окислитель)
Применение:
- в производстве марганца и его соединений;
- в производстве коричневой краски;
- в сухих источниках энергии;
- в производстве стекла, в качестве осветлителя;
- в качестве окислителя в органической химии.
Оксид марганца Mn2O7(VII)
- жидкость зелено-черного цвета жирной консистенции;
- неустойчивое вещество;
- tпл = 5,9°C
- ρ = 2,4 г/см3
- при нагревании выше 50°C разлагается на кислород и низший оксид марганца (при высокой температуре взрывается):
2Mn2O7 = 4MnO2+3O2 - является очень сильным окислителем, воспламеняет горючие вещества;
- как кислотный оксид реагирует с щелочами, образуя соли перманганаты:
Mn2O7+2KOH = 2KMnO4+H2O - взаимодействует с водой с образованием марганцовой кислоты, существующей только в растворах:
Mn2O7+H2O = 2HMnO4 - получают взаимодействием концентрированной серной кислоты на водный р-р перманганата калия:
2KMnO4+H2SO4 = Mn2O7+K2SO4+H2O
Соли марганца (II)
Соли марганца получают растворением марганца в разбавленных кислотах, при этом получается бесцветный раствор, который при взаимодействии с щелочами мутнеет по причине выпадения в осадок гидроксида марганца (II), быстро темнеющего на воздухе с переходом в гидроксид марганца (IV) бурого цвета.
2Mn(OH)2+O2+2H2O = 2Mn(OH)4
Марганцовая кислота
Как уже было сказано выше, марганцовая кислота является сильной кислотой, существующей только в водном растворе. Соли марганцовой кислоты называются перманганатами, самым известным из которых является, конечно же, перманганат калия KMnO4, который в быту называют "марганцовкой".
Во времена СССР ампулу с марганцовкой можно было купить в любой аптеке. Сейчас, перманганат калия "простому смертному" практически не достать, и дело тут не в дефиците, а в специфических свойствах марганцовки, о которых мы не будем распространяться.
Свойства перманганата калия:
- кристаллы темно-фиолетового цвета;
- умеренно растворяется в воде, окрашивая ее в цвет от малинового до темно-фиолетового, в зависимости от концентрации ионов MnO4-, имеющих фиолетовый цвет;
- является сильным окислителем, в зависимости от кислотности среды, манганаты восстанавливаются с образованием:
- в кислой среде ионы MnO4- восстанавливаются до ионов Mn2+ - при добавлении сульфита калия к подкисленному серной кислотой фиолетовому раствору KMnO4, тот обесцвечивается по причине образования соли марганца (II):
2KMn+7O4+5K2S+4O3+3H2SO4 = 2Mn+2SO4+6K2S+6O4+3H2O - в нейтральной среде при действии сульфита калия образуется бурый осадок оксида марганца (IV), при этом марганец изменяет свою степень окисления с +7 до +4:
2KMnO4+3K2SO3+H2O = 2MnO2↓+3K2SO4+2KOH - в щелочной среде происходит восстановление до манганата, о чем свидетельствует образование манганат-ионов, окрашивающих раствор в зеленый цвет:
2KMnO4+K2SO3+2KOH = 2K2MnO4+K2SO4+H2O
- в кислой среде ионы MnO4- восстанавливаются до ионов Mn2+ - при добавлении сульфита калия к подкисленному серной кислотой фиолетовому раствору KMnO4, тот обесцвечивается по причине образования соли марганца (II):
- перманганаты разлагаются при термическом воздействии с выделением кислорода:
2KMnO4 = K2MnO4+MnO2+O2↑ - мелкораздробленные кристаллы марганца при нагревании растворяются в воде, выделяя водород:
Mn+2H2O = Mn(OH)2+H2↑
