Металлы жизни. Марганец

| Категория реферата: Рефераты по химии
| Теги реферата: курсовая работа по менеджменту, сочинение на тему
| Добавил(а) на сайт: Repin.

Степени окисления и пространственная конфигурация комплексов (структурных единиц) марганца

|Степень |Электрон|Кооррдин|Пространствен| |
|окислени|-ная |а-ционно|ная |Примеры соединений |
|я |конфигу-|е число |конфигурация | |
| |рация | |комплекса | |
|0 |d7 |6 |Октаэдр |Mn2(CO)10 |
|Степень |Электрон|Кооррдин|Пространствен| |
|окислени|-ная |а-ционно|ная |Примеры соединений |
|я |конфигу-|е число |конфигурация | |
| |рация | |комплекса | |
|+2 |d5 |4 |Тетраэдр |[MnCl4]2- |
| | |6 |Октаэдр |[Mn(OH2)6]2+, [MnF6]4-, |
| | | | |MnO, MnF2, MnCl2, Mn(OH)2 |
|+3 |d4 |6 |Октаэдр |Mn2O3 |
|+4 |d3 |6 |Октаэдр |MnO2 |
|+6 |d1 |4 |Тетраэдр |[MnO4]2- |

Для химии марганца очень характерны окислительно-восстановительные реакции. При этом кислая среда способствует образованию катионных комплексов Mn (II), а сильнощелочная среда - анионных комплексов Mn (VI). В нейтральной среде (а также слабокислой и слабощелочной) при окислительно- восстановительных процессах, образуются производные Mn (IV) (чаще всего
MnO2).

2. Природные ресурсы.

Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя
0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40), к которым относятся все элементы переходных рядов, марганец занимает по распространенности в земной коре третье место вслед за железом и титаном. Небольшие количества марганца содержат многие горные породы.
Вместе с тем, встречаются и скопления его кислородных соединений, главным образом в виде минерала пиролюзита - MnO2. Большое значение имеют также минералы гаусманит - Mn3O4 и браунит - Mn2O3.

3. Получение.

Чистый марганец может быть получен электролизом растворов его солей.
Однако, поскольку 90% всей добычи марганца потребляется при изготовлении различных сплавов на основе железа, из руд обычно выплавляют прямо его высокопроцентный сплав с железом - ферромарганец (60-90% - Mn и 40-10% -
Fe). Выплавку ферромарганца из смеси марганцовых и железных руд ведут в электрических печах, причём марганец восстанавливается углеродом по реакции:

MnO2 + 2C + 301 кДж = 2СО + Mn
Небольшое количество металлического марганца в лаборатории легко приготовить алюмотермическим методом:

3Mn3O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2O3; (H0 = -2519 кДж

4. Марганец - простое вещество и его свойства.

Марганец - серебристо-белый твёрдый хрупкий металл. Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых термодинамически устойчива в определённом интервале температур. Ниже 7070 С устойчив (- марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 7070 С обусловливает его хрупкость.

Некоторые физические константы марганца приведены ниже:

Плотность, г/см3 7,44

Т. Пл., 0С 1245

Т.кип., 0С ~2080

S0298, Дж/град(моль 32,0

(Hвозг. 298, кДж/моль. 280

E0298 Mn2+ + 2e = Mn, В -1,78

В ряду напряжений марганец располагается до водорода. Он довольно активно взаимодействует с разбавленной HCl и H2SO4.В соответствии с устойчивыми степенями окисления взаимодействие марганца с разбавленными кислотами приводит к образованию катионного аквокомплекса [Mn(OH2)6]2+:

Mn + 2OH3- + 4H2O = [Mn(OH2)6]2+ + H2

Вследствие довольно высокой активности, марганец легко окисляется, в особенности в порошкообразном состоянии, при нагревании кислородом, серой, галогенами. Компактный металл на воздухе устойчив, так как покрывается оксидной плёнкой (Mn2O3), которая, в свою очередь, препятствует дальнейшему окислению металла. Ещё более устойчивая плёнка образуется при действии на марганец холодной азотной кислоты.

Для Mn2+ менее характерно комплексообразование, чем для других d- элемен-тов. Это связано с электронной конфигурацией d5 иона Mn2+. В высокоспиновом комплексе электроны заполняют по одному все d-орбитали:
| |t2g |eg |
|Mn2+ |( |( |( |( |( |

В результате, на орбиталях содержатся d-электроны как с высокой, так и с низкой энергией; суммарный выигрыш энергии, обусловленный действием поля лигандов, равен нулю.

5. Соединения Mn (II)

Для марганца (II) характерно координационное число шесть, что соответствует октаэдрическому расположению связей. Соединения Mn (II) парамагнитны и, за исключением цианидов, содержат пять непарных электронов.
Строение высокоспиновых октаэдрических комплексов Mn (II) соответствует следующей электронной конфигурации: