Общая характеристика элементов VIIВ группы. Mapганец. Химические свойства. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Применение марганца.

В состав побочной подгруппы VII группы входят марганец Mn, технеций Тс, рений Re. Металлы подгруппы марганца так же, как и другие переходные элементы, имеют недостроенный d-noдуровень предвнешнего слоя. На этой оболочке они имеют по пять электронов. Во внешнем электронном слое атомов этих элементов находятся два электрона. У атомов этих элементов d-подуровень в процессе завершения, поэтому они также относятся к d-элементам. Число валентных электронов равно 7. Атомы этих элементов никогда не проявляют отрицательных степеней окисления и не образуют водородных соединений.

Все металлы этой подгруппы весьма сходны по физическим и химическим свойствам. Все они серебристо-серого цвета. Это тяжелые тугоплавкие твердые металлы. Плотность, твердость, температуры плавления и кипения возрастают с увеличением порядкового номера.

Химическая активность от марганца к рению несколько ослабевает. Высшие оксиды, в которых эти элементы проявляют степень окисления +7.

Марганец.

Марганец – химический элемент с атомным номером 25. Конфигурация двух внешних электронных слоев атома марганца 3s²3p⁶3d⁵4s². Образует соединения в степенях окисления от +2 (валентность II) до +7 (валентность VII), наиболее устойчивы степени окисления +2 и +7.

Марганец в компактном виде — твердый серебристо-белый металл. На воздухе марганец окисляется, в результате чего его поверхность покрывается плотной оксидной пленкой, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления.

В практическом отношении наиболее важны соединения марганца (II), диоксид марганца и соли марганцовой кислоты перманганаты, в которых марганец находится в степени окисления +7.

Получение.

Промышленное получение марганца начинается с добычи и обогащения руд. Чистый марганец получают электролизом водных растворов сульфата марганца MnSO₄, который проводят в присутствии сульфата аммония (NH₄)₂SO₄.

Химические свойства.

Взаимодействие с неметаллами. Легко окисляется кислородом воздуха с образованием оксидов различного состава:

1) При температуре 450 – 800°С получается оксид марганца (III):

4Mn + 3O₂ = 2Mn₂O₃

2) Ниже 450°С образуется оксид марганца (IV):

Mn + O₂ = MnO₂.

3) С галогенами, кроме фтора, дает галогениды марганца (II):

2Mn + 3F₂ = 2MnF₃ (MnF₄);
Mn + Cl₂ = MnCl₂.

4) При нагревании реагирует с серой, азотом, фосфором, углеродом, кремнием:

Mn + S = MnS;

2Mn + N₂ = 2MnN (возможно образование Mn₅N₂, Mn₄N, Mn₃N₂ и других нитридов);

Mn + P = MnP (возможно образование MnP₃, Mn₂P, Mn₃P, Mn₃P₂ и других фосфидов);

3Mn + С = Mn₃С (возможно образование Mn₅С₂, Mn₁₅С₄, Mn₂С₇ и других карбидов);

Mn + Si = MnSi (возможно образование Mn₃Si, Mn₅Si и других силицидов).

Взаимодействие с водой. 
При комнатной температуре очень медленно взаимодействует с водой, при нагревании с умеренной скоростью:

Mn + 2H₂O = MnO₂ + 2H₂.

Взаимодействие с кислотами. В электрохимическом ряду напряжений металлов марганец находится до водорода, он вытесняет водород из растворов неокисляющих кислот, при этом образуются соли марганца (II):

Mn + 2HCl = MnCl₂ + H₂;
Mn + H₂SO₄ = MnSO₄ + H₂;

1) С разбавленной азотной кислотой образует нитрат марганца (II) и оксид азота (II):

3Mn + 8HNO₃ = 3Mn(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O.

2) Концентрированная азотная и серная кислоты пассивируют марганец. Марганец растворяется в них лишь при нагревании, образуются соли марганца (II) и продукты восстановления кислоты:

Mn + 2H₂SO₄ = MnSO₄ + SO₂ + 2H₂O;
Mn + 4HNO₃ = Mn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

Восстановление металлов из оксидов. Марганец – активный металл, способен вытеснять металлы из их оксидов:

5Mn + Nb₂O₅ = 5MnO + 2Nb.

Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства.

Марганец образует четыре простых оксида (MnO, Mn₂O₃, MnO₂ и Mn₂O₇) и смешанный оксид Mn₃O₄(MnO и Mn₂O₃). Первые два оксида обладают основными свойствами, диоксид марганца MnO₂ амфотерен, а высший оксид Mn₂O₇ является ангидридом марганцовой кислоты HMnO₄.

Соединения марганца(II).

Соли марганца (II) получаются при растворении марганца в разбавленных кислотах или при действии кислот на различные природные соединения марганца. При действии щелочей на растворы солей марганца(II) выпадает белый осадок гидроксид марганца(II) Mn(OH)₂. Осадок легко растворяется в кислотах.

Соединения Марганца (IV).

Наиболее стойким соединением марганца является темно-бурый диоксид марганца MnO₂; он легко образуется как при окислении низших, так и при восстановлении высших соединений марганца. Как уже указывалось, MnO₂ — амфотерный оксид; однако и кислотные, и основные свойства выражены у него очень слабо.

В кислой среде диоксид марганца — довольно энергичный окислитель. В качестве окислителя его применяют при получении хлора из соляной кислоты и в сухих гальванических элементах.