Анализ свойств свободных атомов и физико-химических показателей характеристических соединений элементов 7Б группы периодической системы

            При подщелачивании растворов солей Mn (II) из них выпадает осадок гидроксида марганца (II), быстро буреющий на воздухе в результате окисления.

            Соли MnCl3, Mn2 (SO4) 3 неустойчивы. Гидроксиды Mn (OH) 2 и Mn (OH) 3 имеют основной характер, MnO (OH) 2 - амфотерный. Хлорид марганца (IV) MnCl4 очень неустойчив, разлагается при нагревании, чем пользуются для получения хлора:

MnO2 + 4HCl → (t) MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O.

            Соли Н₂Мп0₄{марганцовистокислые, или манганаты) имеют темно-зеленый цвет.МанганатыNa и Клегкорастворимы в воде, барийман-ганат труднорастворим.

Выделяющаяся при подкислении  растворов манганатов свободная Н₂Мп0₄ неустойчива и тотчас распадается по схеме: ЗН₂Мn0₄ → Мn0₂ + 2НМn0₄ + 2Н₂0 с образованием Мп0₂ и свободной марганцовой кислоты (НМп0₄). Подобный же самопроизвольный распад, например, по схеме: К₂Мn0₄ + 2Н₂0 → Мn0₂ + 2KMn0₄ + 4KOH характерен в растворах и для манганатов, но протекает он лишь по мере их гидролиза, т.е. значительно медленнее (особенно в сильнощелочной среде).

            С другой стороны, действием очень сильных окислителей (например, свободного хлора) манганаты могут быть окислены до солей марганцовой кислоты:

2К₂Мn0₄ + Сl₂ = 2КС1 + 2КМn0₄

Взаимодействие Мn0₂ с соляной кислотой идет в две стадии:

Мn0₂ + 4HC1 - МnСl₄ + 2Н₂0 (реакция нейтрализации) и

МnCl4 = МnС1₂ + С1₂ (окислительно-восстановительная реакция)

Последняя реакция протекает  с промежуточным образованием МпСl₃. Разбавленная Н₂S0₄ на двуокись марганца не действует (в отсутствие восстановителей).

           Специфические реакции, используемые в аналитической химии для обнаружения катионов Mn2+ следующие:

1. Едкие щёлочи с солями  марганца (II) дают белый осадок  гидроксида марганца (II):

MnSO4+2KOH→Mn (OH) 2↓+K2SO4

Mn2++2OH−→Mn (OH) 2↓

Осадок на воздухе меняет цвет на бурый из-за окисления кислородом воздуха.

2. Пероксид водорода в  присутствии щёлочи окисляет  соли марганца (II) до тёмно-бурого  соединения марганца (IV):

MnSO4+H2O2+2NaOH→MnO (OH) 2↓+Na2SO4+H2O

Mn2++H2O2+2OH−→MnO (OH) 2 ↓+H2O

3. Диоксид свинца PbO2 в  присутствии концентрированной  азотной кислоты при нагревании  окисляет Mn2+ до MnO4− с образованием  марганцевой кислоты малинового  цвета:

2MnSO4+5PbO2+6HNO3→2HMnO4+2PbSO4↓+3Pb (NO3) 2+2H2O

2Mn2++5PbO2+4H+→2MnO4−+5Pb2++2H2O

Эта реакция дает отрицательный  результат в присутствии восстановителей, например хлороводородной кислоты и её солей, так как они взаимодействуют с диоксидом свинца, а также с образовавшейся марганцевой кислотой. При больших количествах марганца эта реакция не удаётся, так как избыток ионов Mn2+ восстанавливает образующуюся марганцевую кислоту HMnO4 до MnO (OH) 2 и вместо малиновой окраски появляется бурый осадок. Вместо диоксида свинца для окисления Mn2+ в MnO4− могут быть использованы другие окислители, например персульфат аммония (NH4) 2S2O8 в присутствии катализатора - ионов Ag+ или висмутата натрия NaBiO3:

2MnSO4+5NaBiO3+16HNO3→2HMnO4+5Bi (NO3)

3+NaNO3+2Na2SO4+7H2O

4. Сульфид аммония (NH4) 2S осаждает из раствора солей  марганца сульфид марганца (II), окрашенный  в телесный цвет:

MnSO4+ (NH4)2S→MnS↓+ (NH4)2SO4

Mn2++S2−→MnS↓

Осадок легко растворяется в разбавленных минеральных кислотах и даже в уксусной кислоте.

          Технеций по химическим свойствам близок к Re. Стандартные электродные потенциалы для Tc (VI) /Tc (IV) 0,83 В, Tc (VII) /Tc (VI) 0,65 В, Tc (VII) /Tc (IV) 0,738В. технеций растворим в HNO3, концентрированной H2SO4 и царской водке. В водных растворах может существовать в степенях окисления от - 1 до + 7; наиб.устойчивы Tc (VII) и Tc (IV).

Оксид Тс2О7-светло-желтые кристаллы. Cолитехнециевой (пиротехнетаты) - бесцветны.

           Разделение Тс и - Re хорошо достигается пропусканием влажного НС1 сквозь нагретый до 200°С их раствор в 80% -ной H₂S0₄; рений переходит в дистиллят, а технеций сохраняется в остатке. Металлический Тс был впервые получен нагреванием его сульфида (Tc₂S₇) до 1100°С в токе водорода. Он может быть выделен на катоде электролитически. Технеций нерастворим в смеси Н2О2 и NH₄OH. С хлором он реагирует значительно труднее рения.

Двуокись технеция может  быть получена разложением NH₄Tc0₄ при нагревании. В отличие от Мп0₂ и Re0₂ она термически устойчива и около 1000°С перегоняется без разложен.

Взаимодействием Тс₂0₇ с СС1₄ при 400 ^еС был в виде красных кристаллов получен ТсС1₄ (рений в тех же условиях образовывал ReCl₅). Известен также TcS₂.

           На воздухе рений при обычных условиях не изменяется. При нагревании компактный металл начинает окисляться около 300°С. Загрязнение и измельчение существенно снижают его коррозийную стойкость. Порошок рения уже при 150°Сначинае окисляться до Re2O3, который весьма летуч, а потому не предохраняет металл от дальнейшего окисления. Рений не взаимодействует не только с НСl₉ но и с HF (даже при нагревании).

          Типичные окислители более или менее легко переводят Re в HReO4 или ее соли. Щелочная среда сама по себе на Re не действует, но сильно способствует его окислению. Взаимодействие металлического рения с фтором и хлором начинается уже выше 100°С, с бромом - выше 300°С. При избытке галоида образуются соответственно ReF6, ReCl5 и малоустойчивый ReBr5, Образование ReS2 при взаимодействии рения с серой начинается около 400°С.

            Двуокись рения удобно получать термическим разложением NH₄Re0₄ при 600°С (по схеме 2NH₄Re0₄ = 4Н₂0 + N₂ + 2Re0₂). При 650°С в отсутствие кислорода она распадается по схеме 7Re0₂ = 2Re₂0₇ 4* 3Re. Хотя кислотная функция характерна для Re (ОН) 4 еще менее, чем для Мn (ОН) ₄, однако сплавлением Re0₂ со щелочами в отсутствие воздуха все же могут быть получены нерастворимые в воде коричневые р е н и т ы Na и К общей формулы M₂Re0₃. Были описаны также Ca₂Re0₄ и Ca₃Re0₅.

Из соединений, отвечающих основной функции Re (OH) ₄, известны немногие: темно-синий ReF₄ (т. пл.125°С), черные ReCl₄, ReBr₄ и малоустойчивый Rel₄. При нагревании ReCl₄ выше 300°С он дисмутирует на ReCl₃ и ReCl₅, а термическим разложением Rel₄ при определенных условиях могут быть, по-видимому, получены черные Rel₂ и Rel. ГалидыReF₄растворимы з воде и гидррлизуются ею с выделением осадка Re (ОН) ₄. Нерастворимый в воде черный ReS₂ образуется при нагревании смеси порошка рения с серой (теплота образования 43 ккал/моль). Выше 1000°С он возгоняется с частичным разложением.

          Для рения определенные перекиси или надкислоты неизвестны. Однако при действии на твердыйRe20₇ очень крепкий Н₂0₂ образуется растворимое в эфире красное вещество, которое представляет собой, по-видимому, перекисное производное рения. При добавлении воды красная окраска исчезает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Заключение

           Марганец содержится во всех видах стали и чугуна. Способность марганца давать сплавы с большинством известных металлов используется для получения не только различных сортов марганцевой стали, но и большого числа нежелезных сплавов (манганинов). Из них особенно замечательными являются сплавы марганца с медью (марганцевая бронза). Она, подобно стали, может закаляться и в то же время намагничиваться, хотя ни марганец, ни медь не обнаруживают заметных магнитных свойств.

Сплав 83 % Cu, 13 % Mn и 4 % Ni (манганин) обладает высоким электросопротивлением, мало изменяющимся с изменением температуры. Поэтому его применяют для изготовления реостатов и пр.

По принятым в нашей  стране стандартам все элементы, легирующие сталь, имеют «собственную» букву. Так, в марку стали, содержащей кремний, обязательно входит буква С, хром обозначается буквой X, никель - буквой Н, ванадий - буксой Ф, вольфрам - буквой В, алюминий - буквой Ю, молибден - буквой М. Марганцу присвоена буква Г. Лишь углерод буквы не имеет, и у большинства сталей цифры в начале марки означают его содержание, выраженное в сотых долях процента. Если за буквой нет никаких цифр, то, значит, элемент, обозначенный этой буквой, содержится в стали в количестве около 1%. Расшифруем для примера состав конструкционной стали 30ХГС: индексы показывают, что в ней 0,30% углерода, 1% хрома, 1% марганца и 1% кремния.

            Марганец обычно вводят в сталь вместо с другими элементами - хромом, кремнием, вольфрамом. Однако есть сталь, в состав которой, кроме железа, марганца и углерода, ничего не входит. Это так называемая сталь Гадфилда. Она содержит 1.1,5% углерода и 11.15% марганца. Сталь этой марки обладает огромной износостойкостью и твердостью. Ее применяют для изготовления дробилок, которые перемалывают самые твердые породы, деталей экскаваторов и бульдозеров. Твердость этой стали такова, что она не поддается механической обработке, детали из нее можно только отливать.

           Технеций - перспективный металл в технике; он может найти применение как катализатор, высокотемпературный и сверхпроводящий материал. Соединения Технеция - эффективные ингибиторы коррозии.9^9mTc используется в медицине как источник g-излучения. Технеций радиационно опасен, работа с ним требует специальной герметизированной аппаратуры.

          Сплавы рения с другими тугоплавкими металлами (с вольфрамом (W), молибденом (Mo), танталом (Ta)) высокожаропрочны, идут на детали сверхзвуковых самолетов и ракет, сплавы с вольфрамом (W) и молибденом (Mo) - для нитей накаливания и термопар. Рениевые покрытия защищают металлы от коррозии и износа. Катализатор дегидрогенизации и крекинга нефти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА:

 

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1989.
2. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 1993.
3. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии. – М.: Мир, 1979.
4. Некрасов Б.В. Основы общей химии. – М.: Химия, 1973.
5. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. – Л.: Химия, 1991.
6. Угай Я.А. Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1989.