МАРГАНЕЦ

Наука » Химия

В течение долгого времени белую магнезию MgCO3 и чёрную магнезию (пиролюзит) MnO2 считали минералами, содержащими один и тот же металл. Потом из-за внешнего сход­ства чёрной магнезии и магнитного железняка Fe3O4 стали полагать, что чёрная магнезия — минерал железа. Первое серьёзное научное исследова­ние, проведённое К В. Шееле в 1774 г., показало, что в состав этого вещест­ва входит новый элемент. В том же году Ю. Ган, восстановив чёрную маг­незию углём, выделил его в виде про­стого вещества. Сначала элемент на­звали Magnesium (от старинного латинского названия пиролюзита lapis magnesis, затем переименовали в Manganesium). И лишь когда Г. Дэви выделил новый металл магний (Mag­nesium), во избежание путаницы с марганцем название последнего из­менили на Manganum. 

Марганец недаром считается хи­мическим хамелеоном: известно боль­шое число соединений, в которых он проявляет все промежуточные степе­ни окисления от 0 до +7. А окраска этих соединений составляет богатейшую палитру: соли марганца(П) — нежного бледно-розового цвета, со­единения марганца (III) — коричневые или вишнёвые, марганца (IV) — чёр­ные или коричневые, марганца (V) — ярко-синие, марганца (VI) — зелёные, а марганца (VII) — малиновые.

Марганец — твёрдый, хрупкий, ту­гоплавкий металл (tпл=1245 °С). На воздухе он окисляется, покрываясь тёмным налётом оксида. Получают марганец, восстанавливая алюмини­ем оксид Mn2О3, который образуется при прокаливании пиролюзита:

nО2 ®550 °С n2О32 Мn2О3+2Аl=2Мnl2О3.

Как и железо, марганец легко раст­воряется в разбавленных кислотах, при этом образуются соли марганца (П) и выделяется водород: Мn+2НСlnСl22­.

Гидроксид марганца(П) Мn(ОН)2, выпадающий в виде осадка телес­ного цвета при действии щелочей на соли марганца (II), проявляет все свойства оснований. Кроме того, он быстро окисляется на воздухе, пре­вращаясь в конечном счёте в гидратированный оксид марганца (IV):

2Mn(ОН)2+(2х-2)Н2О+О2=2MnО2•хН2О.

В каждой домашней аптечке обяза­тельно есть марганцовка — бытовое дезинфицирующее средство. Научное название этого соединения — перманганат калия КMnО4. Оно представляет собой калиевую соль марганцовой кислоты НMnО4, в которой марганец находится в высшей степени окисле­ния (+7). Поэтому неудивительно, что КMnО4 является сильным окислите­лем. На свету он окисляет даже воду и находящиеся в ней примеси.

Растворите в воде несколько кри­сталликов перманганата калия и по­дождите некоторое время. Вы замети­те, что малиновая окраска раствора постепенно станет более бледной, а затем и совсем исчезнет, на стенках же сосуда образуется коричневый налёт оксида марганца (IV):

4КMnО4+2Н2О®hv4MnO2¯+4КОН+3О2­.

Посуду, в которой вы проводили опыт, легко очистить от налёта раст­вором лимонной или щавелевой кис­лоты. Эти вещества восстанавливают марганец до степени окисления +2 и переводят его в растворимые в воде комплексные соединения. В тёмных склянках растворы перманганата ка­лия могут сохраняться годами.

Многие считают, что перманганат калия хорошо растворим в воде. На самом деле растворимость этой соли при комнатной температуре (20 °С) составляет всего 6,4 г на 100 г воды. Однако раствор имеет настолько интенсивную окраску, что кажется концентрированным.

В зависимости от кислотности среды перманганат калия может быть восстановлен до разных продуктов. Так, в кислой среде сульфит калия восстанавливает МnО-4 до Mn2+, при этом раствор обесцвечивается:

2KMnO4+4K2SO3+3H2SO4=2MnSO4+5K2SO4+3H2O.

В нейтральной или слабощелоч­ной среде выпадает бурый осадок гидратированного оксида марганца (IV):

2КМnО42О+3K2SO3=2MnO2¯+3K2SO4+2КОН.

А в сильнощелочной — образуется изумрудно-зелёный раствор манганата (VI) калия:

2KMnO4+K2SO3+2KOH=2К2МnО4+K2SO42О.

Этот красивый раствор довольно просто приготовить и без помощи сульфита: достаточно прокипятить на пламени спиртовки не очень креп­кий раствор перманганата калия с до­бавлением твёрдой щёлочи:

4KMnO4+4KOH ®t°2МnО42­+2Н2О.

Это же соединение в смеси с оксидом марганца (IV)

образуется при получе­нии кислорода разложением перманганата калия (см. статью «Под­группа элемента жизни»).

Когда перманганат калия взаимо­действует с концентрированной сер­ной кислотой, образуется оксид марганца (VII) Mn2О7 — маслянистая тёмно-зелёная жидкость. Это единст­венный жидкий при нормальных условиях оксид металла (tпл=5,9°С). Он очень неустойчив и легко взрыва­ется при незначительном нагревании (tразл=55°С) или при сотрясении. Mn2О7 является ещё более сильным окислителем, чем КMnO4. При кон­такте с ним воспламеняются многие органические вещества, например этиловый спирт. Это, кстати, один из способов зажечь спиртовку, не имея спичек. В фарфоровую чашечку по­мещают несколько кристалликов перманганата калия, осторожно добав­ляют одну-две капли концентрированной серной кислоты и аккуратно перемешивают кашицу стеклянной палочкой. Затем концом палочки до­трагиваются до фитиля спиртовки.

МАРГАНЕЦ

Элемент Лекланше. Внешняя оболочка батарейки (марганцево-иинкового гальванического элемента), служащая анодом, сделана из цинка. В центре батарейки находится графитовый стержень — катод. Корпус заполнен смесью порошков графита и оксида марганца (IV). В процессе работы гальванического элемента на электродах протекают химические реакции, сопровождающиеся окислением цинка и восстановлением оксида марганца (IV). 



МАРГАНЕЦ

Металлический марганец применя­ют в металлургии для производства особых сортов стали, обладающих ис­ключительной прочностью. Такие ста­ли идут на изготовление ковшей экс­каваторов, защитных шлемов, сейфов. Из алюминий-марганцевых сплавов делают сильные постоянные магниты. Оксид марганца (IV) служит окислите­лем в гальванических элементах.

Перманганат калия — постоян­ный «обитатель» химических лабора­торий. Его используют как окисли­тель в органическом синтезе, а в аналитической химии — для проведе­ния количественного анализа мето­дом перманганатометрии.

Растворы перманганата калия при­меняют в медицине как антисептик: для промывания ран (0,1—0,5-про­центные), полоскания рта и горла (0,01 —0,1 -процентные), смазывания ран и ожогов (2—5-процентные), промывания желудка при отравлении (0,02—0,1 -процентные).

 

МАРГАНЕЦ

Бромид марганца (II) и его водный раствор.

МАРГАНЕЦ

 Кристаллы перманганата калия КMnO4.

МАРГАНЕЦ

Раствор перманганата калия (1) и продукты его восстановления в щелочной (2), нейтральной (3) и кислой (4) среде.



Источник: Мир Энциклопедий Аванта+
Авторы: Андрей Дроздов, Илья Леенсон, Дмитрий Трифонов, Денис Жилин, Александр Серов, Андрей Бреев, Андрей Шевельков, Вадим Ерёмин, Юлия Яковлева, Оксана Рыжова, Виктория Предеина, Наталья Морозова, Алексей Галин, Сергей Каргов, Сергей Бердоносов, Александр Сигеев, Оксана Помаз, Григорий Середа, Владимир Тюрин, Антон Максимов, Вячеслав Загорский, Леонид Каневский, Александр Скундин, Борис Сумм, Игнат Шилов, Екатерина Менделеева, Валерий Лунин, Абрам Блох, Пётр Зоркий, Александр Кури, Екатерина Иванова, Дмитрий Чаркин, Сергей Вацадзе, Григорий Серела, Анастасия Ростоцкая, Александр Серое, Анастасия Сигеева
Авторское право на материал
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!

Похожие статьи

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.