TEIL 1

1. Oxidationszustand (s.o.) ist die konventionelle Ladung der Atome eines chemischen Elements in einer komplexen Substanz, berechnet auf der Grundlage der Annahme, dass sie aus einfachen Ionen besteht.

Das solltest du wissen!

1) Im Zusammenhang mit. O. Wasserstoff = +1, außer Hydriden .

 2) In Verbindung mit. O. Sauerstoff = -2, außer Peroxiden  und Fluoriden 

3) Der Oxidationszustand von Metallen ist immer positiv.

Für Metalle der Hauptuntergruppen der ersten drei Gruppen p. O. Konstante:


Metalle der Gruppe IA – S. O. = +1, 

Metalle der Gruppe IIA – S. O. = +2, 

Metalle der Gruppe IIIA – S. O. = +3.


4

In freien Atomen und einfachen Substanzen p. O. = 0,5

Insgesamt s. O. alle Elemente in der Verbindung = 0. 2. Methode der Namensbildung

Zweielementige (binäre) Verbindungen.

4. Vervollständigen Sie die Tabelle „Namen und Formeln binärer Verbindungen“.

5. Bestimmen Sie den Oxidationszustand des in der Schrift hervorgehobenen Elements der Komplexverbindung.

TEIL 2

1. Bestimmen Sie die Oxidationsstufen chemischer Elemente in Verbindungen anhand ihrer Formeln. Notieren Sie die Namen dieser Stoffe.

2. Teilen Sie die Stoffe FeO, Fe2O3, CaCl2, AlBr3, CuO, K2O, BaCl2, SO3 in zwei Gruppen ein. Notieren Sie die Namen der Stoffe und geben Sie ihre Oxidationsstufen an.

3. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Namen und der Oxidationsstufe eines Atoms eines chemischen Elements und der Formel der Verbindung her.

4. Erstellen Sie Formeln für Stoffe nach Namen.

5. Wie viele Moleküle sind in 48 g Schwefel(IV)-oxid enthalten?

6. Bereiten Sie mithilfe des Internets und anderer Informationsquellen eine Nachricht über die Verwendung einer binären Verbindung gemäß dem folgenden Plan vor:

1) Formel;

 2) Name;

3) Eigenschaften;


4) Anwendung. H2O Wasser, Wasserstoffoxid.
 Unter normalen Bedingungen ist Wasser flüssig, farblos, geruchlos und in einer dicken Schicht blau. Der Siedepunkt liegt bei etwa 100⁰С. Ist ein gutes Lösungsmittel. Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, das ist seine qualitative und quantitative Zusammensetzung. Das

Verbindung Es zeichnet sich durch folgende chemische Eigenschaften aus: Wechselwirkung mit Alkalimetallen, Erdalkalimetallen. Austauschreaktionen mit Wasser werden Hydrolyse genannt. Diese Reaktionen haben

großer Wert

in der Chemie.

7. Der Oxidationszustand von Mangan in der K2MnO4-Verbindung ist gleich:


8. Chrom hat die niedrigste Oxidationsstufe in der Verbindung, deren Formel lautet:


Olympiade-Aufgaben in der Chemie

(1 Schulstufe)

1. Testen

1. Mangan hat die höchste Oxidationsstufe in der Verbindung

2. Die Neutralisationsreaktion entspricht der abgekürzten Ionengleichung

1) H + + OH - = H 2 O

2) 2H + + CO 3 2- = H 2 O + CO 2

3) CaO + 2H + = Ca 2+ + H 2 O

4) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2

3. Interagieren Sie miteinander

2) MnO und Na 2 O

3) P 2 O 5 und SO 3

4. Die Gleichung für die Redoxreaktion lautet

1) KOH +HNO 3 = KNO 3 +H 2 O

2) N 2 O 5 + H 2 O = 2 HNO 3

3) 2N 2 O = 2N 2 + O 2

4) BaCO 3 = BaO + CO 2

5. Die Austauschreaktion ist Wechselwirkung

1) Calciumoxid mit Salpetersäure

2) Kohlenmonoxid mit Sauerstoff

3) Ethylen mit Sauerstoff

4) Salzsäure mit Magnesium

6. Saurer Regen wird durch die Anwesenheit in der Atmosphäre verursacht

1) Stick- und Schwefeloxide

4) Erdgas

7. Methan wird zusammen mit Benzin und Diesel als Kraftstoff in Verbrennungsmotoren (Fahrzeugen) verwendet. Die thermochemische Gleichung für die Verbrennung von Methangas lautet:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + 880 kJ

Welche Wärmemenge in kJ wird bei der Verbrennung von CH 4 bei einem Volumen von 112 Litern (bei Null) freigesetzt?

Wählen Sie die richtige Antwort:

2. Ziele

1. Ordnen Sie in der Gleichung einer Redoxreaktion die Koeffizienten in einer Ihnen bekannten Weise an.

SnSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Sn(SO 4) 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Geben Sie die Namen des oxidierenden und reduzierenden Stoffes sowie den Oxidationszustand der Elemente an. (4 Punkte)

2. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen, die die Durchführung der folgenden Transformationen ermöglichen:

(2) (3) (4) (5)

CO 2 → Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 → CaO → CaCl 2 → CaCO 3

(5 Punkte)

3. Bestimmen Sie die Formel von Alkadien, wenn seine relative Dichte in Luft 1,862 beträgt (3 Punkte)

4. Im Jahr 1928 gelang es dem amerikanischen Chemiker der General Motors Research Corporation, Thomas Midgley Jr., in seinem Labor eine chemische Verbindung bestehend aus 23,53 % Kohlenstoff, 1,96 % Wasserstoff und 74,51 % Fluor zu synthetisieren und zu isolieren. Das entstehende Gas war 3,52-mal schwerer als Luft und brannte nicht. Leiten Sie die Formel der Verbindung her, schreiben Sie die Strukturformeln organischer Substanzen entsprechend der resultierenden Summenformel auf und geben Sie ihnen Namen. (6 Punkte).

5. 140 g 0,5 %ige Salzsäurelösung mit 200 g 3 %ige Salzsäurelösung mischen. Wie hoch ist der Anteil an Salzsäure in der neu gewonnenen Lösung? (3 Punkte)

3. Kreuzworträtsel

Lösen Sie die im Kreuzworträtsel verschlüsselten Wörter

Bezeichnungen: 1→ - horizontal

1↓ - vertikal

↓ Produkt der Eisenkorrosion.

→ Gebildet durch Wechselwirkung (6) mit dem Hauptoxid.

→ Einheit der Wärmemenge.

→ Positiv geladenes Ion.

→ Italienischer Wissenschaftler, nach dem eine der wichtigsten konstanten Größen benannt ist.

→ Anzahl der Elektronen in der äußeren Ebene des Elements Nr. 14.

→……Gas – Kohlenmonoxid (IV).

→ Der große russische Wissenschaftler, berühmt unter anderem als Schöpfer von Mosaikgemälden und Autor des Epigraphs.

→ Art der Reaktion zwischen Lösungen von Natriumhydroxid und Schwefelsäure.

Geben Sie ein Beispiel für eine Reaktionsgleichung für (1→).

Geben Sie die in (4) genannte Konstante an.

Schreiben Sie die Reaktionsgleichung (8).

Schreiben elektronische Struktur Atom des in (5) genannten Elements. (13 Punkte)

Die höchste Oxidationsstufe von Mangan +7 entspricht dem sauren Oxid Mn2O7, der Mangansäure HMnO4 und ihren Salzen - Permanganate.

Mangan (VII)-Verbindungen sind starke Oxidationsmittel. Mn2O7 ist eine grünlich-braune ölige Flüssigkeit, bei deren Kontakt sich Alkohole und Ether entzünden. Mn(VII)-Oxid entspricht der Mangansäure HMnO4. Es kommt nur in Lösungen vor, gilt aber als eines der stärksten (α - 100 %). Die maximal mögliche Konzentration von HMnO4 in Lösung beträgt 20 %. HMnO4-Salze – Permanganate – sind die stärksten Oxidationsmittel; in wässrigen Lösungen haben wie die Säure selbst eine purpurrote Farbe.

Bei Redoxreaktionen Permanganate sind starke Oxidationsmittel. Abhängig von der Reaktion des Mediums werden sie entweder zu zweiwertigen Mangansalzen (in saure Umgebung), Mangan(IV)-oxid (im Neutralzustand) oder Mangan(VI)-Verbindungen – Manganate – (im Alkalischen). Es ist offensichtlich, dass in einer sauren Umgebung die Oxidationsfähigkeit von Mn+7 am ausgeprägtesten ist.

2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O

2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

Permanganate oxidieren sowohl in saurer als auch in alkalischer Umgebung organische Substanz:

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5C2H5OH → 2MnSO4 + K2SO4 + 5CH3COH + 8H2O

Aldehydalkohol

4KMnO4 + 2NaOH + C2H5OH → MnO2↓ + 3CH3COH + 2K2MnO4 +

Beim Erhitzen zersetzt sich Kaliumpermanganat (diese Reaktion wird zur Herstellung von Sauerstoff im Labor genutzt):

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

Daher Für Mangan sind die Eigenschaften dieselben: Beim Übergang von der niedrigsten zur höchsten Oxidationsstufe beträgt die saure Eigenschaften Sauerstoffverbindungen, und bei OM-Reaktionen werden die reduzierenden Eigenschaften durch oxidative ersetzt.

Permanganate sind aufgrund ihrer stark oxidierenden Eigenschaften giftig für den Körper.

Bei einer Permanganatvergiftung wird Wasserstoffperoxid in Essigsäure als Gegenmittel eingesetzt:

2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH → 2(CH3COO)2Mn + 2CH3COOK + 5O2 + 8H2O

KMnO4-Lösung ist ein ätzendes und bakterizides Mittel zur Behandlung der Hautoberfläche und der Schleimhäute. Die starken oxidierenden Eigenschaften von KMnO4 in einer sauren Umgebung liegen der Analysemethode der Permanganatometrie zugrunde, die in der klinischen Analyse zur Bestimmung der Oxidationsfähigkeit von Wasser und Harnsäure im Urin verwendet wird.

Der menschliche Körper enthält etwa 12 mg Mn in verschiedenen Verbindungen, wobei 43 % darin konzentriert sind Knochengewebe. Es beeinflusst die Hämatopoese, die Knochenbildung, das Wachstum, die Fortpflanzung und einige andere Funktionen des Körpers.

Mangan(II)-hydroxid hat schwach basische Eigenschaften, wird durch Luftsauerstoff und andere Oxidationsmittel zu Permanganatsäure oder deren Salzen oxidiert Manganite:

Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + H2O permanganige Säure

(brauner Niederschlag) In alkalischer Umgebung wird Mn2+ zu MnO42- und in saurer Umgebung zu MnO4- oxidiert:

MnSO4 + 2KNO3 + 4KOH → K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 + 2H2O

Es entstehen Salze von Mangan Н2МnО4 und Mangan НМnО4-Säuren.

Wenn Mn2+ im Experiment reduzierende Eigenschaften zeigt, dann sind die reduzierenden Eigenschaften von Mn2+ schwach ausgeprägt. IN biologische Prozesse es verändert den Oxidationszustand nicht. Stabile Mn2+-Biokomplexe stabilisieren diesen Oxidationszustand. Die stabilisierende Wirkung zeigt sich in der langen Verweildauer der Hydratationshülle. Mangan(IV)-oxid MnO2 ist eine stabile natürliche Manganverbindung, die in vier Modifikationen vorkommt. Alle Modifikationen sind amphoterer Natur und weisen eine Redox-Dualität auf. Beispiele für Redox-Dualität MnO2: МnО2 + 2КI + 3СО2 + Н2О → I2 + МnСО3 + 2КНСО3

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

Mn(VI)-Verbindungen- instabil. In Lösungen können sie in die Verbindungen Mn (II), Mn (IV) und Mn (VII) umgewandelt werden: Manganoxid (VI) MnO3 – dunkelrote Masse, Hustenauslösend. Die Hydratform von MnO3 ist die schwache Permangansäure H2MnO4, die nur in wässriger Lösung vorkommt. Seine Salze (Manganate) werden durch Hydrolyse und Erhitzen leicht zerstört. Bei 50°C zersetzt sich MnO3:

2MnO3 → 2MnO2 + O2 und hydrolysiert, wenn es in Wasser gelöst wird: 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4

Mn(VII)-Derivate sind Mangan(VII)-oxid Mn2O7 und seine Hydratform – Säure НМnО4, die nur in Lösung bekannt ist. Mn2O7 ist bis 10°C stabil, zersetzt sich explosionsartig: Mn2O7 → 2MnO2 + O3

Beim Auflösen in kaltes Wasser Es entsteht Säure Mn2O7 + H2O → 2НМnО4

Salze der Mangansäure НМnО4- Permanganate. Ionen verursachen die violette Farbe von Lösungen. Sie bilden kristalline Hydrate vom Typ EMnO4∙nH2O, mit n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr.

Permanganat KMnO4 ist in Wasser gut löslich . Permanganate - starke Oxidationsmittel. Diese Eigenschaft wird genutzt in medizinische Praxis zur Desinfektion, in der Arzneibuchanalyse zur Identifizierung von H2O2 durch Wechselwirkung mit KMnO4 in saurer Umgebung.

Permanganate sind Gifte für den Körper, ihre Neutralisierung kann wie folgt erfolgen: 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 + 2CH3COOK + 8H2O + 5O2

Zur Behandlung akute Vergiftung Permanganat Es wird eine 3 %ige wässrige Lösung von H2O2, angesäuert, verwendet Essigsäure. Kaliumpermanganat oxidiert organische Substanzen in Gewebezellen und Mikroben. In diesem Fall wird KMnO4 zu MnO2 reduziert. Mangan(IV)-oxid kann auch mit Proteinen reagieren und einen braunen Komplex bilden.

Unter dem Einfluss von Kaliumpermanganat KMnO4 werden Proteine ​​oxidiert und koaguliert. Basierend darauf seine Anwendung als äußerliches Präparat mit antimikrobiellen und ätzenden Eigenschaften. Darüber hinaus zeigt sich seine Wirkung nur auf der Oberfläche der Haut und der Schleimhäute. Oxidative Eigenschaften wässrige Lösung KMnO4 verwenden zur Neutralisierung giftiger organischer Substanzen. Durch die Oxidation entstehen weniger giftige Produkte. Beispielsweise wird der Wirkstoff Morphin in biologisch inaktives Oxymorphin umgewandelt. Kaliumpermanganat anwenden in der titrimetrischen Analyse zur Bestimmung des Gehalts verschiedener Reduktionsmittel (Permanganatometrie).

Hohe Oxidationsfähigkeit von Permanganat verwenden in der Ökologie zur Beurteilung der Abwasserbelastung (Permanganat-Methode). Die Menge an oxidiertem (verfärbtem) Permanganat bestimmt den Gehalt an organischen Verunreinigungen im Wasser.

Dabei kommt die Permanganat-Methode (Permanganatometrie) zum Einsatz auch in klinischen Laboren zur Bestimmung des Harnsäurespiegels im Blut.

Salze der Mangansäure werden Permanganate genannt. Das bekannteste ist Kaliumpermanganatsalz KMnO4 – eine dunkelviolette kristalline Substanz, die in Wasser mäßig löslich ist. Lösungen von KMnO4 haben eine dunkelrote Farbe und bei hohen Konzentrationen eine violette Farbe, charakteristisch für MnO4-Anionen

Permanganat Kalium zersetzt sich beim Erhitzen

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

Kaliumpermanganat ist ein sehr starkes Oxidationsmittel oxidiert leicht viele anorganische und organische Substanzen. Der Grad der Manganreduktion hängt stark vom pH-Wert der Umgebung ab.

Erholung Das Kaliumpermanganat in Umgebungen mit unterschiedlichem Säuregehalt verläuft nach folgendem Schema:

Saurer pH-Wert<7

Mangan(II) (Mn2+)

KMnO4 + Reduktionsmittel Neutrale Umgebung pH = 7

Mangan(IV) (MnO2)

Alkalische Umgebung pH>7

Mangan(VI) (MnO42-)

Mn2+-Verfärbung der KMnO4-Lösung

Brauner MnO2-Niederschlag

MnО42-Lösung erwirbt Grün

Beispiele für Reaktionen unter Beteiligung von Kaliumpermanganat in verschiedenen Umgebungen (sauer, neutral und alkalisch).

pH-Wert<7 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4= 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

MnO4 - +8H++5℮→ Mn2++ 4H2O 5 2

SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+ 2 5

2MnO4 - +16H++ 5SO32- + 5H2O → 2Mn2++ 8H2O + 5SO42-+10H+

2MnO4 - +6H++ 5SO32- → 2Mn2++ 3H2O + 5SO42-

pH = 7 3K2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

MnO4- + 2H2O+3ē = MnO2 + 4OH- 3 2

SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+- 2 3

2MnO4 - +4H2O + 3SO32- + 3H2O → 2MnO2 + 8OH- + 3SO42-+6H+ 6H2O + 2OH-

2MnO4 - + 3SO32- + H2O → 2MnO2 + 2OH- + 3SO42

pH>7 K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = 2K2МnO4 + K2SO4 + Н2O

MnO4- +1 ē → MnO42- 1 2

SO32- + 2ОH- - 2ē → SO42-+ H2О 2 1

2MnO4- + SO32- + 2ОH- →2MnO42- + SO42-+ H2О

Es wird Kaliumpermanganat KMnO4 verwendet in der medizinischen Praxis als Desinfektionsmittel und Antiseptikum zum Waschen von Wunden, Spülen, Duschen usw. Eine hellrosa Lösung von KMnO4 wird bei Vergiftungen oral zur Magenspülung eingesetzt.

Kaliumpermanganat wird sehr häufig als Oxidationsmittel verwendet.

Mit KMnO4 werden viele Medikamente analysiert (z. B. die prozentuale Konzentration (%) einer H2O2-Lösung).

Allgemeine Merkmale d-Elemente der VIIIB-Untergruppe. Die Struktur der Atome. Elemente der Eisenfamilie. Oxidationsstufen in Verbindungen. Physikalische und chemische Eigenschaften von Eisen. Anwendung. Prävalenz und Vorkommensformen von D-Elementen der Eisenfamilie in der Natur. Eisensalze (II, III). Komplexe Verbindungen von Eisen (II) und Eisen (III).

Allgemeine Eigenschaften Elemente der Untergruppe VIIIB:

1) Allgemeine elektronische Formel der letzten Ebenen (n - 1)d(6-8)ns2.

2) In jeder Periode gibt es 3 Elemente in dieser Gruppe, die Triaden (Familien) bilden:

a) Eisenfamilie: Eisen, Kobalt, Nickel.

b) Familie der leichten Platinmetalle (Palladiumfamilie): Ruthenium, Rhodium, Palladium.

c) Familie der schweren Platinmetalle (Platinfamilie): Osmium, Iridium, Platin.

3) Die Ähnlichkeit der Elemente in jeder Familie wird durch die Nähe der Atomradien erklärt, daher ist die Dichte innerhalb der Familie ähnlich.

4) Die Dichte nimmt mit zunehmender Periodenzahl zu (Atomvolumina sind klein).

5) Dies sind Metalle mit hohem Schmelz- und Siedepunkt.

6) Die maximale Oxidationsstufe einzelner Elemente steigt mit der Periodenzahl (für Osmium und Ruthenium erreicht sie 8+).

7) Diese Metalle sind in der Lage, Wasserstoffatome in das Kristallgitter einzubauen; in ihrer Gegenwart entsteht atomarer Wasserstoff – ein aktives Reduktionsmittel. Daher sind diese Metalle Katalysatoren für Reaktionen, bei denen ein Wasserstoffatom hinzugefügt wird.

8) Die Verbindungen dieser Metalle werden lackiert.

9) Charakteristisch Oxidationsstufen für Eisen +2, +3, in instabilen Verbindungen +6. Nickel hat +2, instabile haben +3. Platin hat +2, instabile haben +4.

Eisen. Eisen bekommen(alle diese Reaktionen treten beim Erhitzen auf)

*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. Zustand: Brennen von Eisenpyrit.

*Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O. *Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2.

*FeO + C = Fe + CO.

*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (Thermit-Methode). Zustand: Heizung.

* = Fe + 5CO (Zersetzung von Eisenpentacarbonyl wird genutzt, um sehr reines Eisen zu erhalten).

Chemische Eigenschaften Drüse Reaktionen mit einfachen Stoffen

*Fe + S = FeS. Zustand: Heizung. *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

*Fe + I2 = FeI2 (Jod ist ein weniger starkes Oxidationsmittel als Chlor; FeI3 existiert nicht).

*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO Fe2O3 ist das stabilste Eisenoxid). Fe2O3 nH2O entsteht in feuchter Luft.

Eines der wichtigsten Metalle für die Metallurgie ist Mangan. Darüber hinaus handelt es sich im Allgemeinen um ein eher ungewöhnliches Element, mit dem es in Verbindung gebracht wird interessante Fakten. Wichtig für lebende Organismen, wird bei der Herstellung vieler Legierungen und Chemikalien benötigt. Mangan – ein Foto davon ist unten zu sehen. Es sind seine Eigenschaften und Eigenschaften, die wir in diesem Artikel betrachten werden.

Eigenschaften eines chemischen Elements

Wenn wir über Mangan als Element sprechen, sollten wir zunächst seine Position darin charakterisieren.

1. Liegt im vierten langer Zeitraum, siebte Gruppe, sekundäre Untergruppe.
2. Seriennummer - 25. Mangan - chemisches Element, deren Atome +25 sind. Die Anzahl der Elektronen ist gleich, die der Neutronen beträgt 30.
3. Bedeutung Atommasse - 54,938.
4. Das chemische Elementsymbol für Mangan ist Mn.
5. Der lateinische Name ist Mangan.

Es liegt zwischen Chrom und Eisen, was seine Ähnlichkeit mit ihnen in den physikalischen und chemischen Eigenschaften erklärt.

Mangan – chemisches Element: Übergangsmetall

Wenn wir die elektronische Konfiguration des gegebenen Atoms betrachten, dann sieht seine Formel wie folgt aus: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Es wird deutlich, dass das von uns betrachtete Element zur D-Familie gehört. Fünf Elektronen in der 3D-Unterebene zeigen die Stabilität des Atoms an, die sich in seinen chemischen Eigenschaften manifestiert.

Als Metall ist Mangan jedoch ein Reduktionsmittel am meisten Seine Verbindungen können recht starke Oxidationsfähigkeiten zeigen. Das liegt daran verschiedene Grade Oxidation und Wertigkeiten, die ein bestimmtes Element besitzt. Dies ist die Besonderheit aller Metalle dieser Familie.

Somit ist Mangan ein chemisches Element, das sich zwischen anderen Atomen befindet und über besondere Eigenschaften verfügt. Schauen wir uns diese Eigenschaften genauer an.

Mangan ist ein chemisches Element. Oxidationszustand

Die elektronische Formel des Atoms haben wir bereits angegeben. Demnach ist dieses Element in der Lage, mehrere zu zeigen positive Grade Oxidation. Das:

Die Wertigkeit des Atoms ist IV. Die stabilsten Verbindungen sind diejenigen, in denen Mangan Werte von +2, +4, +6 aufweist. Der höchste Oxidationsgrad ermöglicht es den Verbindungen, als starke Oxidationsmittel zu wirken. Zum Beispiel: KMnO 4, Mn 2 O 7.

Verbindungen mit +2 sind Reduktionsmittel; Mangan(II)-hydroxid hat amphotere Eigenschaften, wobei basische überwiegen. Mittlere Oxidationsstufen bilden amphotere Verbindungen.

Geschichte der Entdeckung

Mangan ist ein chemisches Element, das nicht sofort, sondern nach und nach von verschiedenen Wissenschaftlern entdeckt wurde. Allerdings nutzen Menschen seine Verbindungen schon seit der Antike. Mangan(IV)-oxid wurde zur Herstellung von Glas verwendet. Ein Italiener gab an, dass die Zugabe dieser Verbindung bei der chemischen Herstellung von Gläsern ihre Farbe violett färbt. Darüber hinaus trägt die gleiche Substanz dazu bei, Trübungen in farbigen Gläsern zu beseitigen.

Später gelang es dem Wissenschaftler Keim in Österreich, durch Einflussnahme ein Stück metallisches Mangan zu gewinnen hohe Temperatur für Purolysit (Mangan(IV)oxid), Kali und Kohle. Allerdings wies diese Probe viele Verunreinigungen auf, die er nicht beseitigen konnte, sodass die Entdeckung nicht erfolgte.

Noch später synthetisierte ein anderer Wissenschaftler ebenfalls eine Mischung, in der ein erheblicher Anteil aus reinem Metall bestand. Es war Bergman, der zuvor das Element Nickel entdeckt hatte. Er war jedoch nicht dazu bestimmt, die Sache zu Ende zu bringen.

Mangan ist ein chemisches Element, das in Form gewonnen und isoliert werden kann einfache Substanz Karl Scheele gelang dies erstmals 1774. Dies tat er jedoch zusammen mit I. Gan, der den Prozess des Schmelzens eines Metallstücks abschloss. Doch selbst ihnen gelang es nicht, die Verunreinigungen vollständig zu entfernen und eine 100-prozentige Produktausbeute zu erzielen.

Dennoch wurde das Atom genau zu diesem Zeitpunkt entdeckt. Dieselben Wissenschaftler versuchten, es als Entdecker zu bezeichnen. Sie wählten den Begriff Mangan. Nach der Entdeckung von Magnesium kam es jedoch zu Verwirrung und der Name Mangan wurde in seinen modernen Namen geändert (H. David, 1908).

Da Mangan ein chemisches Element ist, dessen Eigenschaften für viele metallurgische Prozesse sehr wertvoll sind, wurde es im Laufe der Zeit notwendig, einen Weg zu finden, es in größtmöglichem Umfang zu gewinnen. reine Form. Dieses Problem wurde von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt gelöst, aber erst 1919 dank der Arbeit von R. Agladze, einem sowjetischen Chemiker. Er war es, der einen Weg fand, aus Mangansulfaten und -chloriden durch Elektrolyse reines Metall mit einem Stoffgehalt von 99,98 % zu gewinnen. Mittlerweile wird diese Methode auf der ganzen Welt eingesetzt.

In der Natur sein

Mangan ist ein chemisches Element, von dem unten ein Foto einer einfachen Substanz zu sehen ist. In der Natur gibt es viele Isotope dieses Atoms, deren Neutronenzahl stark variiert. So variieren die Massenzahlen zwischen 44 und 69. Das einzige stabile Isotop ist jedoch das Element mit einem Wert von 55 Mn, alle anderen haben entweder eine vernachlässigbar kurze Halbwertszeit oder kommen in zu geringen Mengen vor.

Da Mangan ein chemisches Element ist, dessen Oxidationsstufe sehr unterschiedlich ist, bildet es auch in der Natur viele Verbindungen. Dieses Element kommt nie in seiner reinen Form vor. In Mineralien und Erzen ist Eisen sein ständiger Nachbar. Insgesamt können wir einige der wichtigsten Gesteine ​​identifizieren, die Mangan enthalten.

1. Pyrolusit. Verbindungsformel: MnO 2 *nH 2 O.
2. Psilomelan, MnO2*mMnO*nH2O-Molekül.
3. Manganit, Formel MnO*OH.
4. Brownit kommt seltener vor als die anderen. Formel Mn 2 O 3.
5. Hausmannit, Formel Mn*Mn 2 O 4.
6. Rhodonit Mn 2 (SiO 3) 2.
7. Mangankarbonat-Erze.
8. Purpurspat oder Rhodochrosit – MnCO 3.
9. Purpurit - Mn 3 PO 4.

Darüber hinaus lassen sich mehrere weitere Mineralien identifizieren, die ebenfalls das betreffende Element enthalten. Das:

• Calcit;
• Siderit;
• Tonmineralien;
• Chalzedon;
• Opal;
• Sand-Schluff-Verbindungen.

Neben Gesteinen und Sedimentgesteinen sowie Mineralien ist Mangan ein chemisches Element, das Bestandteil folgender Objekte ist:

1. Pflanzenorganismen. Die größten Vorkommen dieses Elements sind: Wasserkastanie, Wasserlinse und Kieselalgen.
2. Rostpilze.
3. Einige Arten von Bakterien.
4. Folgende Tiere: Rote Ameisen, Krebstiere, Weichtiere.
5. Menschen - Tagesbedarf etwa 3-5 mg.
6. Das Wasser des Weltozeans enthält 0,3 % dieses Elements.
7. Allgemeiner Inhalt in Erdkruste 0,1 Gew.-%.

Insgesamt ist es das 14. häufigste Element auf unserem Planeten. Unter Schwermetalle es ist das zweitgrößte nach Eisen.

Physikalische Eigenschaften

Aus der Sicht der Eigenschaften von Mangan als einfacher Substanz lassen sich mehrere wesentliche physikalische Eigenschaften identifizieren.

1. In Form einer einfachen Substanz ist es ein ziemlich hartes Metall (auf der Mohs-Skala liegt der Indikator bei 4). Die Farbe ist silberweiß, an der Luft wird es mit einem schützenden Oxidfilm überzogen und glänzt beim Schneiden.
2. Der Schmelzpunkt liegt bei 1246 0 C.
3. Siedepunkt - 2061 0 C.
4. Die Leitfähigkeit ist gut, es ist paramagnetisch.
5. Die Dichte des Metalls beträgt 7,44 g/cm 3 .
6. Es liegt in Form von vier polymorphen Modifikationen (α, β, γ, σ) vor, die sich in der Struktur und Form des Kristallgitters und der atomaren Packungsdichte unterscheiden. Auch ihre Schmelzpunkte unterscheiden sich.

Es gibt drei Hauptformen von Mangan, die in der Metallurgie verwendet werden: β, γ, σ. Alpha kommt seltener vor, da es in seinen Eigenschaften zu fragil ist.

Chemische Eigenschaften

Aus chemischer Sicht ist Mangan ein chemisches Element, dessen Ionenladung stark zwischen +2 und +7 variiert. Dies hinterlässt Spuren in seiner Tätigkeit. In seiner freien Form an der Luft reagiert Mangan sehr schwach mit Wasser und löst sich in verdünnten Säuren. Sobald jedoch die Temperatur erhöht wird, steigt die Aktivität des Metalls stark an.

Es ist also in der Lage zu interagieren mit:

• Stickstoff;
• Kohlenstoff;
• Halogene;
• Silizium;
• Phosphor;
• Schwefel und andere Nichtmetalle.

Beim Erhitzen ohne Luftzugang geht das Metall leicht in einen Dampfzustand über. Je nach Oxidationsgrad des Mangans können seine Verbindungen sowohl Reduktionsmittel als auch Oxidationsmittel sein. Einige weisen amphotere Eigenschaften auf. Somit sind die wichtigsten charakteristisch für Verbindungen, in denen es +2 ist. Amphoter - +4 und sauer und stark oxidierend höchsten Wert +7.

Obwohl Mangan ein Übergangsmetall ist, gibt es nur wenige komplexe Verbindungen dafür. Dies liegt an der stabilen elektronischen Konfiguration des Atoms, da seine 3D-Unterebene 5 Elektronen enthält.

Methoden zur Beschaffung

Mangan (ein chemisches Element) wird industriell auf drei Arten hergestellt. Da der Name lateinisch lautet, haben wir ihn bereits als Manganum bezeichnet. Wenn Sie es ins Russische übersetzen, lautet es: „Ja, ich kläre wirklich, ich verfärbe mich.“ Mangan verdankt seinen Namen seinen seit der Antike bekannten Eigenschaften.

Trotz seiner Beliebtheit war es jedoch erst 1919 möglich, es in reiner Form für den Gebrauch zu erhalten. Dies geschieht mit den folgenden Methoden.

1. Elektrolyse, Produktausbeute beträgt 99,98 %. Mangan wird auf diese Weise in der chemischen Industrie gewonnen.
2. Silikothermisch oder Reduktion mit Silizium. Bei diese Methode Silizium und Mangan(IV)-oxid verschmelzen, wodurch reines Metall entsteht. Die Ausbeute liegt bei etwa 68 %, da sich Mangan mit Silizium zu Silizid als Nebenprodukt verbindet. Diese Methode wird in der metallurgischen Industrie eingesetzt.
3. Aluminothermische Methode – Reduktion mit Aluminium. Es ergibt sich auch keine allzu hohe Produktausbeute; es entsteht Mangan, das mit Verunreinigungen verunreinigt ist.

Die Gewinnung dieses Metalls ist für viele Prozesse in der Metallurgie wichtig. Schon ein geringer Manganzusatz kann die Eigenschaften von Legierungen stark beeinflussen. Es ist erwiesen, dass sich viele Metalle darin lösen und das Kristallgitter füllen.

Bei der Gewinnung und Produktion dieses Elements steht Russland weltweit an erster Stelle. Dieser Prozess wird auch in Ländern durchgeführt wie:

• China.
• Kasachstan.
• Georgia.
• Ukraine.

Industrielle Nutzung

Mangan ist ein chemisches Element, dessen Verwendung nicht nur in der Metallurgie wichtig ist. aber auch in anderen Bereichen. Neben dem Metall in seiner reinen Form sind auch verschiedene Verbindungen eines Atoms von großer Bedeutung. Lassen Sie uns die wichtigsten skizzieren.

1. Es gibt verschiedene Arten von Legierungen, die Mangan enthalten einzigartige Eigenschaften. Es ist beispielsweise so stark und verschleißfest, dass es zum Schmelzen von Teilen für Bagger, Steinbearbeitungsmaschinen, Brechern, Kugelmühlen und Rüstungsteilen verwendet wird.
2. Mangandioxid ist ein wesentliches Oxidationselement in der Galvanisierung; es wird bei der Herstellung von Depolarisatoren verwendet.
3. Zur Durchführung organischer Synthesen verschiedener Stoffe werden viele Manganverbindungen benötigt.
4. Kaliumpermanganat (oder Kaliumpermanganat) wird in der Medizin als starkes Desinfektionsmittel verwendet.
5. Dieses Element ist Bestandteil von Bronze und Messing und bildet mit Kupfer eine eigene Legierung, die zur Herstellung von Flugzeugturbinen, Schaufeln und anderen Teilen verwendet wird.

Biologische Rolle

Der tägliche Bedarf an Mangan für den Menschen beträgt 3-5 mg. Ein Mangel an diesem Element führt zu Depressionen Nervensystem, Schlafstörungen und Angstzustände, Schwindel. Seine Rolle ist noch nicht vollständig erforscht, aber es ist klar, dass es vor allem Folgendes beeinflusst:

• Höhe;
• Aktivität der Gonaden;
• die Arbeit der Hormone;
• Blutbildung.

Dieses Element kommt in allen Pflanzen, Tieren und Menschen vor, was seine wichtige biologische Rolle beweist.

Mangan ist ein chemisches Element, dessen interessante Fakten jeden Menschen beeindrucken und ihm auch klar machen können, wie wichtig es ist. Lassen Sie uns die grundlegendsten davon vorstellen, die ihre Spuren in der Geschichte dieses Metalls gefunden haben.

1. In schweren Zeiten Bürgerkrieg In der UdSSR war eines der ersten Exportprodukte erzhaltig große Zahl Mangan
2. Wenn man Mangandioxid mit Salpeter verschmilzt und das Produkt dann in Wasser auflöst, beginnen erstaunliche Transformationen. Zuerst wird die Lösung grün, dann wechselt die Farbe zu Blau und dann zu Violett. Schließlich verfärbt es sich purpurrot und es bildet sich nach und nach ein brauner Niederschlag. Wenn Sie die Mischung schütteln, wird die grüne Farbe wieder hergestellt und alles wird von neuem passieren. Aus diesem Grund erhielt Kaliumpermanganat seinen Namen, der übersetzt „Mineralchamäleon“ bedeutet.
3. Wenn dem Boden manganhaltige Düngemittel zugesetzt werden, erhöht sich die Produktivität der Pflanzen und die Photosyntheserate steigt. Winterweizen bildet besser Körner.
4. Der größte Block des Manganminerals Rhodonit wog 47 Tonnen und wurde im Ural gefunden.
5. Es gibt eine ternäre Legierung namens Manganin. Es besteht aus Elementen wie Kupfer, Mangan und Nickel. Seine Einzigartigkeit ist, dass es großartig ist elektrischer Widerstand, die nicht von der Temperatur abhängt, sondern vom Druck beeinflusst wird.

Das ist natürlich nicht alles, was man über dieses Metall sagen kann. Mangan ist ein chemisches Element, dessen interessante Fakten sehr vielfältig sind. Vor allem, wenn wir über die Eigenschaften sprechen, die es verschiedenen Legierungen verleiht.

Die elektronische Konfiguration eines nicht angeregten Manganatoms ist 3d 5 4s 2; Der angeregte Zustand wird durch die elektronische Formel 3d 5 4s 1 4p 1 ausgedrückt.

Die typischsten Oxidationsstufen für Mangan in Verbindungen sind +2, +4, +6, +7.

Mangan – silberweiß, spröde, gleichmäßig aktives Metall: In der Spannungsreihe liegt sie zwischen Aluminium und Zink. An der Luft ist Mangan mit einem Oxidfilm bedeckt, der es vor weiterer Oxidation schützt. In fein zerkleinertem Zustand oxidiert Mangan leicht.

Mangan(II)-oxid MnO und sein entsprechendes Hydroxid Mn(OH) 2 haben basische Eigenschaften – bei der Wechselwirkung mit Säuren entstehen zweiwertige Mangansalze: Mn(OH) 2 + 2 H + ® Mn 2+ + 2 H 2 O.

Mn 2+ -Kationen entstehen auch, wenn metallisches Mangan in Säuren gelöst wird. Mangan(II)-Verbindungen weisen reduzierende Eigenschaften auf, zum Beispiel verdunkelt sich ein weißer Niederschlag von Mn(OH) 2 an der Luft schnell und oxidiert allmählich zu MnO 2: 2 Mn(OH) 2 + O 2 ® 2 MnO 2 + 2 H 2 O .

Mangan(IV)oxid MnO 2 ist die stabilste Manganverbindung; Es entsteht leicht sowohl bei der Oxidation von Manganverbindungen in einer niedrigeren Oxidationsstufe (+2) als auch bei der Reduktion von Manganverbindungen in höheren Oxidationsstufen (+6, +7):

Mn(OH) 2 + H 2 O 2 ® MnO 2 + 2 H 2 O;

2 KMnO 4 + 3 Na 2 SO 3 + H 2 O ® 2 MnO 2 ¯ + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH.

MnO 2 ist ein amphoteres Oxid, dessen saure und basische Eigenschaften jedoch schwach ausgeprägt sind. Einer der Gründe dafür, dass MnO 2 keine klar definierten Grundeigenschaften aufweist, ist seine starke Oxidationsaktivität in einer sauren Umgebung ( = +1,23 V): MnO 2 wird zu Mn 2+ -Ionen reduziert, anstatt stabile Salze des vierwertigen Mangans zu bilden. Die Hydratform, die Mangan(IV)-oxid entspricht, sollte als hydratisiertes Mangandioxid MnO 2 ×xH 2 O betrachtet werden. Mangan(IV)-oxid entspricht als amphoteres Oxid formal den ortho- und meta-Formen von Kaliumpermanganatsäure, die in nicht isoliert sind der freie Zustand: H 4 MnO 4 – ortho-Form und H 2 MnO 3 – meta-Form. Bekannt ist Manganoxid Mn 3 O 4, das als zweiwertiges Mangansalz der ortho-Form der permanganigen Säure Mn 2 MnO 4 – Mangan(II)orthomanganit betrachtet werden kann. In der Literatur gibt es Berichte über die Existenz von Mn 2 O 3 -Oxid. Die Existenz dieses Oxids lässt sich dadurch erklären, dass man es als zweiwertiges Mangansalz der Metaform der permanganigen Säure betrachtet: MnMnO 3 – Mangan(II)-Metamanganit.

Wenn Mangandioxid in einem alkalischen Medium mit Oxidationsmitteln wie Kaliumchlorat oder -nitrat geschmolzen wird, wird vierwertiges Mangan zu einem sechswertigen Zustand oxidiert und es entsteht Kaliummanganat – ein Salz, das selbst in einer Lösung von permanganiger Säure H 2 MnO sehr instabil ist 4, dessen Anhydrid (MnO 3) unbekannt ist:

MnO 2 + KNO 3 + 2 KOH ® K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O.

Manganate sind instabil und neigen zur Disproportionierung reversible Reaktion: 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⇆ 2 KMnO 4 + MnO 2 ¯ + 4 KOH,

Dadurch ändert sich die durch Manganationen MnO 4 2– verursachte grüne Farbe der Lösung in die für Permanganationen MnO 4 – charakteristische violette Farbe.

Die am häufigsten verwendete Verbindung von siebenwertigem Mangan ist Kaliumpermanganat KMnO 4 – ein Salz, das nur in Lösung der Permangansäure HMnO 4 bekannt ist. Kaliumpermanganat kann durch Oxidation von Manganaten mit starken Oxidationsmitteln, beispielsweise Chlor, gewonnen werden:

2 K 2 MnO 4 + Cl 2 ® 2 KMnO 4 + 2 KCl.

Mangan(VII)-oxid oder Mangananhydrid, Mn 2 O 7 ist eine explosive grünbraune Flüssigkeit. Mn 2 O 7 kann durch die Reaktion erhalten werden:

2 KMnO 4 + 2 H 2 SO 4 (konz.) ® Mn 2 O 7 + 2 KHSO 4 + H 2 O.

Manganverbindungen in Höchster Abschluss+7 Oxidationen, insbesondere Permanganate, sind starke Oxidationsmittel. Die Tiefe der Reduktion von Permanganat-Ionen und ihre oxidative Aktivität hängen vom pH-Wert des Mediums ab.

In einer stark sauren Umgebung ist das Produkt der Permanganatreduktion das Mn 2+-Ion, was zu zweiwertigen Mangansalzen führt:

MnO 4 – + 8 H + + 5 e – ® Mn 2+ + 4 H 2 O ( = +1,51 V).

In einer neutralen, leicht alkalischen oder leicht sauren Umgebung entsteht MnO 2 durch die Reduktion von Permanganationen:

MnO 4 – + 2 H 2 O + 3 e – ® MnO 2 ¯ + 4 OH – ( = +0,60 V).

MnO 4 – + 4 H + + 3 e – ® MnO 2 ¯ + 2 H 2 O ( = +1,69 V).

In einer stark alkalischen Umgebung werden Permanganationen zu Manganationen MnO 4 2– reduziert und es entstehen Salze wie K 2 MnO 4 und Na 2 MnO 4:

MnO 4 – + e – ® MnO 4 2– ( = +0,56 V).