Реферат: Металлы жизни. Марганец
Плотность, г/см3 .......................................................................... 7,44
Т. Пл., 0 С ..................................................................................... 1245
Т.кип., 0 С.................................................................................... ~2080
S0 298 , Дж /град · моль ............................................................................ 32,0
DHвозг. 298, кДж /моль ........................................................................ 280
E0 298 Mn2+ + 2e = Mn, В............................................................. -1,78
В ряду напряжений марганец располагается до водорода. Он довольно активно взаимодействует с разбавленной HCl и H2 SO4 .В соответствии с устойчивыми степенями окисления взаимодействие марганца с разбавленными кислотами приводит к образованию катионного аквокомплекса [Mn(OH2)6]2+:
Mn + 2OH3 - + 4H2 O = [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 (Mn2 O3 ), 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:
[ss св ]2 [sp св ]6 [sd св ]4 [pd ]3 [sd разр ]2
— — —
—
¯¯
¯¯¯
¯
Бинарные соединения марганца (II) - кристаллические вещества с координационной или слоистой решёткой. Например, MnO и MnS имеют структуру типа NaCl, к структурному типу рутила относится MnF2 (см. рис.1), слоистую структуру имеют MnCl2 , Mn(OH)2 (см. рис.2).
|
Рис.1. Координационная решётка типа рутила кристалла MnF2 Mn F |
|
Рис.2. Структура слоя MnCl2 Mn Cl |
Большинство солей Mn(II) хорошо растворимы в воде. Мало растворимы MnO, MnS, MnF2 , Mn(OH)2 , MnCO3 и Mn3 (PO4 )2 . При растворении в воде соли Mn(II) диссоциируют, образуя аквокомплексы [Mn(OH2 )6 ]2+ , придающие растворам розовую окраску. Такого же цвета кристаллогидраты Mn(II), например Mn(NO3 )2 · 6H2 O, Mn(ClO4 )2 · 6H2 O.
По химическим свойствам бинарные соединения Mn(II) амфотерны (преобладают признаки основных соединений). В реакциях без изменения степени окисления для них наиболее характерен переход в катионные комплексы. Так, оксид MnO, как и гидроксид Mn(OH)2 , легко взаимодействуют с кислотами:
MnO + 2OH3 + + 3H2 O = [Mn(OH2 )6 ]2+
Со щелочами они реагируют только при достаточно сильном и длительном нагревании:
Mn(OH)2 + 4OH- = [Mn(OH)6 ]4-
Из гидроксоманганатов (II) выделены в свободном состоянии K4 [Mn(OH)6 ], Ba2 [Mn(OH)6 ] (красного цвета) и некоторые другие. Все они в водных растворах полностью разрушаются. По этой же причине ни металлический марганец, ни его оксид и гидроксид в обычных условиях со щелочами не взаимодействуют.
Оксид MnO (серо-зелёного цвета, т.пл. 17800 C) имеет переменный состав (MnO-MnO1,5 ), обладает полупроводниковыми свойствами. Его обычно получают, нагревая MnO2 в атмосфере водорода или термически разлагая MnCO3 .