Реферат: Металлы жизни. Марганец
1. Марганец - химический элемент....................................................................................
2. Природные ресурсы..........................................................................................................
3. Получение...............................................................................................................................
4. Марганец - простое вещество и его свойства..........................................................
5. Соединения Mn (II)................................................................................................................
6. Соединения Mn (III)...............................................................................................................
7. Соединения марганца в биологических системах.................................................
8. Применение...........................................................................................................................
1. Марганец - химический элемент.
Марганец - d-элемент VII группы периодической системы, с конфигурацией валентных электронов 3d5 4s2 .
| 3d | 4s | 4p | ||||||
| ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | |||
Некоторые сведения об этом элементе приведены ниже:
Атомная масса...................................................................... 54,9380
Валентные электроны............................................................. 3d5 4s2
Металлический атомный радиус, нм................................... 0,130
Условный радиус иона Mn2+ , нм........................................... 0,052
Условный радиус иона Mn7+ , нм........................................... 0,046
Энергия ионизации Mn0 ® Mn+ , эВ........................................ 7,44
Содержание в земной коре, мол. доли, %...................... 3,2·10-2
Природные изотопы.................................................... 55 Mn (100%)
В отличие от p-элементов, марганец образует химические связи за счет орбиталей как внешнего, так и предвнешнего квантовых слоев, за счет 3d-, 4s- и 4p- орбиталей. Для марганца характерны степени окисления +2, +4 и +7, что отвечает устойчивой не связывающей электронной конфигурации d5 или d3 , а также d0 . Существуют соединения марганца, в которых он проявляет степени окисления 0,+3, +5 и +6. Для марганца наиболее типичны координационные числа 6 и 4. Влияние степени окисления и отвечающей ей электронной конфигурации атома на структуру комплексов (структурных единиц) марганца показано в таблице 1.
С ростом степени окисления у марганца тенденция к образованию анионных комплексов возрастает, а катионных падает (усиливается характер их бинарных соединений).
Таблица 1
Степени окисления и пространственная конфигурация
комплексов (структурных единиц) марганца
| Степень окисления | Электрон-ная конфигу-рация | Кооррдина-ционное число | Пространственная конфигурация комплекса | |
| 0 | d7 | 6 | Октаэдр | Mn2 (CO)10 |
| Степень окисления | Электрон-ная конфигу-рация | Кооррдина-ционное число | Пространственная конфигурация комплекса | |
| +2 | d5 | 4 6 | Тетраэдр Октаэдр | [MnCl4 ]2- [Mn(OH2 )6 ]2+ , [MnF6 ]4- , MnO, MnF2 , MnCl2 , Mn(OH)2 |
| +3 | d4 | 6 | Октаэдр | Mn2 O3 |
| +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 - Mn3 O4 и браунит - Mn2 O3 .
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:
3Mn3 O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2 O3 ; DH0 = -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 a-марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 7070 С обусловливает его хрупкость.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--