binäre Verbindungen.

„Bi“ bedeutet zwei. Binäre Verbindungen bestehen aus zwei CE-Atomen.

Oxide.

Binäre Verbindungen, die aus zwei chemischen Elementen bestehen, von denen eines Sauerstoff in der Oxidationsstufe - 2 ("minus" zwei) genannt werden Oxide.

Oxide sind eine sehr häufige Art von Verbindungen, die in der Erdkruste und im gesamten Universum vorkommen.

Die Namen von Oxiden werden nach dem Schema gebildet:

Der Name des Oxids = "Oxid" + der Name des Elements im Genitiv + (der Oxidationsgrad ist eine römische Zahl), wenn variabel, wenn konstant, dann nicht festlegen.

Beispiele für Oxide. Manche haben trivial (historisch) Titel.

1. H 2 O - Wasserstoffoxidwasser

CO 2 - Kohlenmonoxid (IV) Kohlendioxid (Kohlendioxid)

CO - Kohlenmonoxid (II) Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid)

Na 2 O - Natriumoxid

Al 2 O 3 - Aluminiumoxid-Aluminiumoxid

CuO - Kupfer(II)oxid

FeO - Eisen(II)oxid

Fe 2 O 3 - Eisenoxid (III) Hämatit (rotes Eisenerz)

Cl 2 O 7 - Chloroxid (VII)

Cl 2 O 5 - Chloroxid (V)

Cl 2 O-Chlor(I)oxid

SO 2 - Schwefeloxid (IV) Schwefeldioxid

SO 3 - Schwefeloxid (VI)

CaO - Calciumoxid-Branntkalk

SiO 2 - Siliziumoxidsand (Kieselerde)

MnO - Mangan(II)oxid

N2O- Stickoxid (I) „Lachgas“

NO- Stickoxid (II)

N2O3- Stickoxid (III)

NO2- Stickoxid (IV) „Fuchsschwanz“

N2O5- Stickoxid (V)

Die Indizes in der Formel werden unter Berücksichtigung des Oxidationsgrades von CE platziert:

Schreiben Sie die Oxide auf, ordnen Sie die Oxidationsstufen von ChE ein. Wissen, wie man mit Namen schreibt Oxid Formel.

Andere binäre Verbindungen.

Flüchtige Wasserstoffverbindungen.

Am unteren Rand des PS befindet sich eine horizontale Linie „Flüchtige Wasserstoffverbindungen“.
Dort sind die Formeln aufgeführt: RH4 RH3 RH2 RH
Jede Formel gehört zu einer eigenen Gruppe.

Schreiben Sie zum Beispiel die Formel der flüchtigen Wasserstoffverbindung N (Stickstoff).

Wir finden es im PS und sehen, welche Formel unter der V-Gruppe steht.

Es ist RH3. Wir ersetzen R durch das Element Stickstoff, wie sich herausstellt Ammoniak NH3.

Da bis zu "8" Stickstoff 3 Elektronen benötigt, zieht er sie aus drei Wasserstoffatomen, die Oxidationsstufe von Stickstoff ist -3 und Wasserstoff hat +

SiH4 - farbloses Silangas mit unangenehmem Geruch
PH3 - Phosphin-Giftgas mit dem Geruch von faulem Fisch

AsH 3 - giftiges Arsingas mit Knoblauchgeruch
H2S - giftiges Schwefelwasserstoffgas mit dem Geruch fauler Eier
HCl - Chlorwasserstoff ein stechend riechendes Gas, das in der Luft raucht; seine Lösung in Wasser heißt Salzsäure. In geringen Konzentrationen im Magensaft enthalten.

NH3-Ammoniak ein Gas mit einem stechenden, reizenden Geruch.

Seine Lösung in Wasser heißt Ammoniak.

Metallhydride.

Häuser:§ 19, Bsp. 3.4 Schreiben. Formeln, wie sie gebildet werden, die Namen binärer Verbindungen aus dem Abstract kennen.

IN 1. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen der Formel einer Substanz und dem Wert der darin enthaltenen Oxidationsstufe von Schwefel her:
FORMEL DES STOFFOXIDATIONSGRADES
A) NaHSO3 1) -2
B) SO3 2) -1
B) MgS 3) 0
D) CaSO3 4) +4 5) +6
IN 2. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen dem Namen des Stoffes und der Art der Bindung zwischen den darin enthaltenen Atomen her: NAME DES STOFFES ART DER KOMMUNIKATION
A) Calciumfluorid 1) kovalent unpolar
B) Silber 2) kovalent polar
C) Kohlenmonoxid (IV) 3) ionisch
D) Chlor 4) Metall
IN 3. Stellen Sie eine Entsprechung zwischen der elektronischen Konfiguration des externen Energieniveaus der Atome eines chemischen Elements und der Formel seiner flüchtigen Wasserstoffverbindung her:
ELEKTRONISCHE FORMEL FORMEL EINER FLÜCHTIGEN WASSERSTOFFVERBINDUNG
A) ns2np2 1) HR
B) ns2np3 2) RH3
B) ns2np4 3) H2R
D) ns2np5 4) RH4
C1. Welche Niederschlagsmasse entsteht, wenn 448 Liter Kohlendioxid (N.O.) durch einen Überschuss an Calciumhydroxidlösung geleitet werden?

1. Die Formel von höherem Manganoxid entspricht der allgemeinen Formel:

1) EO3
2) E2O7
3) E2O3
4)EO2
2. Wertigkeit von Arsen in einer flüchtigen Wasserstoffverbindung:
1)II
2) III
3)V
4) Ich

3. Die ausgeprägtesten metallischen Eigenschaften werden im Element ausgedrückt:
1) II. Gruppe, sekundäre Untergruppe, 5 Stunden.
2) II. Gruppe, Hauptuntergruppe, 2 Perioden
2) Gruppe I, Hauptuntergruppe, 2 Stunden
4) Gruppe I, Hauptuntergruppe, 3 Perioden.

4. Eine Reihe, in der die Elemente in aufsteigender Reihenfolge der Elektronegativität angeordnet sind, lautet:
1) AS,N,P
2) P,Si.Al
3) Te, Sc, S
4) F, Cl, Br

elektronische Formel der äußeren elektronischen Schicht eines Atoms eines chemischen Elements .... 3s23p5. Identifizieren Sie dieses Element, machen Sie die Formeln für sein höchstes Oxid, flüchtig

Wasserstoffverbindung und Hydroxid. Welche Eigenschaften (basisch, sauer oder amphoter) haben sie? Stellen Sie ihre grafische Formel auf und bestimmen Sie die Wertigkeitsmöglichkeiten eines Atoms dieses chemischen Elements

Bitte helfen Sie mir, das Element nach Plan zu bemalen :) Sr

1) der Name des chemischen Elements, sein Symbol
2) Relative Atommasse (auf die nächste ganze Zahl runden)
3) Seriennummer
4) die Ladung des Kerns eines Atoms
5) die Anzahl der Protonen und Neutronen im Atomkern
6) Gesamtzahl der Elektronen
7) die Nummer der Periode, in der sich das Element befindet
8) Gruppennummer und Untergruppe (Haupt- und Nebengruppe), in der sich das Element befindet
9) Diagramm der Struktur des Atoms (Verteilung der Elektronen über elektronische Schichten)
10) elektronische Konfiguration eines Atoms
11) chemische Eigenschaften einer einfachen Substanz (Metall oder Nichtmetall), Vergleich der Art der Eigenschaften mit Nachbarn nach Untergruppe und Zeitraum
12) maximale Oxidationsstufe
13) die Formel des höheren Oxids und seine Natur (sauer, amphoter, basisch), charakteristische Reaktionen
14) die Formel des höheren Hydroxids und seine Natur (sauer, amphoter, basisch), charakteristische Reaktionen
15) minimaler Oxidationszustand
16) die Formel einer flüchtigen Wasserstoffverbindung

1. Der Kern des Krypton-80-Atoms, 80 Kr, enthält: a) 80p und 36n; b) 36p u 44e; c) 36p u 80n; d) 36p u 44n

2. Drei Teilchen: Ne0, Na+ u F- - haben dasselbe:

A) die Anzahl der Protonen;

B) die Anzahl der Neutronen;

B) Massenzahl;

D) die Anzahl der Elektronen.

3. Das Ion hat den größten Radius:

4. Wählen Sie aus den folgenden elektronischen Formeln diejenige aus, die dem d-Element der 4. Periode entspricht: a) ..3s23p64s23d5;

B)..3s23p64s2;

C) ... 3s23p64s23d104s2;

D)..3s23p64s23d104p65s24d1.

5. Die elektronische Formel des Atoms ist 5s24d105p3. Die Formel für seine Wasserstoffverbindung lautet:

6. Wählen Sie aus den folgenden elektronischen Formeln diejenige aus, die dem Element entspricht, das das höchste Oxid der Zusammensetzung R2O7 bildet:

B)..3s23p64s23d5;

D)..4s23d104p2.

7. Eine Reihe von Elementen, angeordnet in der Reihenfolge der Verstärkung nichtmetallischer Eigenschaften:

A) Mg, Si, Al;

8. Die ähnlichsten physikalischen und chemischen Eigenschaften sind einfache Substanzen, die aus chemischen Elementen bestehen:

9. Die Art der Oxide in der Reihe P2O5 - SiO2 - Al2O3 - MgO ändert sich:

A) von basisch zu sauer;

B) von sauer nach basisch;

C) von basisch bis amphoter;

D) von amphoter zu sauer.

10. Die Art der höheren Hydroxide, die von Elementen der Hauptuntergruppe der Gruppe 2 gebildet werden, ändert sich mit zunehmender Seriennummer:

A) von sauer bis amphoter;

B) von basisch zu sauer;

C) von amphoter zu basisch;

D) von sauer nach basisch.

Mangan ist ein hartes graues Metall. Seine Atome haben eine Außenhüllen-Elektronenkonfiguration

Metallmangan interagiert mit Wasser und reagiert mit Säuren unter Bildung von Mangan(II)-Ionen:

In verschiedenen Verbindungen weist Mangan Oxidationsstufen nach.Je höher die Oxidationsstufe von Mangan ist, desto größer ist die kovalenteNatur seiner entsprechenden Verbindungen. Mit zunehmender Oxidationsstufe von Mangan steigt auch der Säuregrad seiner Oxide.

Mangan(II)

Diese Form von Mangan ist die stabilste. Es hat eine externe elektronische Konfiguration mit einem Elektron in jedem der fünf -Orbitale.

In einer wässrigen Lösung werden Mangan(II)-Ionen hydratisiert und bilden ein blassrosa Hexaaquamangan(II)-Komplexion. Dieses Ion ist in einer sauren Umgebung stabil, bildet jedoch in einer alkalischen Umgebung einen weißen Niederschlag aus Manganhydroxid. Mangan (II) Oxid hat die Eigenschaften basischer Oxide.

Mangan (III)

Mangan (III) kommt nur in komplexen Verbindungen vor. Diese Form von Mangan ist instabil. Im sauren Milieu disproportioniert Mangan (III) zu Mangan (II) und Mangan (IV).

Mangan (IV)

Die wichtigste Mangan(IV)-Verbindung ist das Oxid. Diese schwarze Verbindung ist in Wasser unlöslich. Es hat eine ionische Struktur. Die Stabilität beruht auf der hohen Gitterenthalpie.

Mangan(IV)oxid hat schwach amphotere Eigenschaften. Es ist ein starkes Oxidationsmittel, das beispielsweise Chlor aus konzentrierter Salzsäure verdrängt:

Diese Reaktion kann zur Herstellung von Chlor im Labor verwendet werden (siehe Abschnitt 16.1).

Mangan(VI)

Dieser Oxidationszustand von Mangan ist instabil. Kaliummanganat (VI) kann durch Verschmelzen von Mangan (IV) -oxid mit einem starken Oxidationsmittel wie Kaliumchlorat oder Kaliumnitrat erhalten werden:

Manganat(VI)-Kalium hat eine grüne Farbe. Es ist nur in alkalischer Lösung stabil. In saurer Lösung disproportioniert es in Mangan (IV) und Mangan (VII):

Mangan (VII)

Mangan hat einen solchen Oxidationszustand in einem stark sauren Oxid. Die wichtigste Mangan(VII)-Verbindung ist jedoch Kaliummanganat(VII) (Kaliumpermanganat). Dieser Feststoff löst sich sehr gut in Wasser und bildet eine dunkelviolette Lösung. Manganat hat eine tetraedrische Struktur. In einer leicht sauren Umgebung zersetzt es sich allmählich und bildet Mangan(IV)-oxid:

In einer alkalischen Umgebung wird Kaliummanganat (VII) reduziert, wobei zuerst grünes Kaliummanganat (VI) und dann Manganoxid (IV) gebildet wird.

Kaliummanganat (VII) ist ein starkes Oxidationsmittel. In ausreichend saurem Milieu wird es unter Bildung von Mangan(II)-Ionen reduziert. Das Standard-Redoxpotential dieses Systems ist , das das Standardpotential des Systems übersteigt, und daher oxidiert das Manganat das Chloridion zu Chlorgas:

Die Oxidation des Chloridions Manganat verläuft gemäß der Gleichung

Kaliummanganat (VII) ist beispielsweise in der Laborpraxis als Oxidationsmittel weit verbreitet

zur Gewinnung von Sauerstoff und Chlor (siehe Kap. 15 und 16);

zur Durchführung einer Analyse auf Schwefeldioxid und Schwefelwasserstoff (s. Kap. 15); in der präparativen organischen Chemie (s. Kap. 19);

als volumetrisches Reagenz in der Redox-Titrimetrie.

Ein Beispiel für die titrimetrische Anwendung von Kaliummanganat (VII) ist die quantitative Bestimmung von Eisen(II) und Ethandioaten (Oxalaten) damit:

Da Kaliummanganat (VII) jedoch nur schwer in hoher Reinheit erhältlich ist, kann es nicht als primärer titrimetrischer Standard verwendet werden.

] interpretierte es als eine 0-0-Übergangsbande, die mit dem Grundzustand des Moleküls assoziiert ist. Er führte die schwächeren Bänder 620 nm (0-1) und 520 nm (1-0) demselben elektronischen Übergang zu. Nevin [42NEV, 45NEV] führte eine Analyse der Rotations- und Feinstruktur der Banden bei 568 und 620 nm (5677 und 6237 Å) durch und bestimmte den Typ des 7 Π - 7 Σ elektronischen Übergangs. Spätere Arbeiten [48NEV/DOY, 52NEV/CON, 57HAY/MCC] analysierten die Rotations- und Feinstruktur mehrerer weiterer Bänder des 7 Π - 7 Σ (A 7 Π - X 7 Σ +)-Übergangs von MnH und MnD.

Methoden der hochauflösenden Laserspektroskopie ermöglichten die Analyse der Hyperfeinstruktur von Linien im 0-0-Band A 7 Π - X 7 Σ + , aufgrund des Vorhandenseins eines Kernspins im Manganisotop 55 Mn (I=2,5 ) und Proton 1 H (I=1/2) [90VAR/FIE, 91VAR/FIE, 92VAR/GRA, 2007GEN/STE].

Die Rotations- und Feinstruktur mehrerer MnH- und MnD-Banden im nahen IR- und violetten Spektralbereich wurde in [88BAL, 90BAL/LAU, 92BAL/LIN] analysiert. Es wurde festgestellt, dass die Bänder zu vier Quintettübergängen mit einem gemeinsamen niedrigeren elektronischen Zustand gehören: b 5 Π i – a 5 Σ + , c 5 Σ + – a 5 Σ + , d 5 Π i – a 5 Σ + und e 5 Σ + - ein 5 Σ + .

Das Schwingungs-Rotations-Spektrum von MnH und MnD wurde im Werk erhalten. Die Analyse der Rotations- und Feinstruktur der Schwingungsübergänge (1-0), (2-1), (3-2) im elektronischen Grundzustand X 7 Σ + wird durchgeführt.

Die Spektren von MnH und MnD in einer Tieftemperaturmatrix wurden in [78VAN/DEV, 86VAN/GAR, 86VAN/GAR2, 2003WAN/AND] untersucht. Die Schwingungsfrequenzen von MnH und MnD in festem Argon [78VAN/DEV, 2003WAN/AND], Neon und Wasserstoff [2003WAN/AND] liegen in der Gasphase nahe bei ΔG 1/2. Der Wert der Matrixverschiebung (Maximum in Argon für MnH ~ 11 cm–1) ist typisch für Moleküle mit relativ ionischem Charakter der Bindung.

Das in [78VAN/DEV] erhaltene elektronenparamagnetische Resonanzspektrum bestätigte die Symmetrie des 7 Σ-Grundzustands. Die in [78VAN/DEV] erhaltenen Hyperfeinstrukturparameter wurden in [86VAN/GAR, 86VAN/GAR2] durch Analyse des Elektron-Kern-Doppelresonanzspektrums verfeinert.

Das Photoelektronenspektrum von MnH- und MnD-Anionen wurde in [83STE/FEI] erhalten. Das Spektrum identifizierte Übergänge sowohl in den Grundzustand eines neutralen Moleküls als auch solche, die mit Energien T 0 = 1725 ± 50 cm –1 und 11320 ± 220 cm –1 angeregt wurden. Für den ersten angeregten Zustand wurde ein Schwingungsverlauf von v = 0 bis v = 3 beobachtet, Schwingungskonstanten w e = 1720 ± 55 cm –1 und w e x e = 70 ± 25 cm –1 . Die Symmetrie der angeregten Zustände wurde nicht bestimmt, es wurden lediglich Annahmen basierend auf theoretischen Konzepten getroffen [83STE/FEI, 87MIL/FEI]. Die später erhaltenen Daten aus dem Elektronenspektrum [88BAL, 90BAL/LAU] und die Ergebnisse der theoretischen Berechnung [89LAN/BAU] zeigten eindeutig, dass die angeregten Zustände im Photoelektronenspektrum a 5 Σ + und b 5 Π i sind.

Ab-initio-Berechnungen von MnH wurden mit verschiedenen Methoden in [73BAG/SCH, 75BLI/KUN, 81DAS, 83WAL/BAU, 86CHO/LAN, 89LAN/BAU, 96FUJ/IWA, 2003WAN/AND, 2004RIN/TEL, 2005BAL/PET, 2006FUR/PER, 2006KOS/MAT]. In allen Arbeiten wurden Parameter des Grundzustandes erhalten, die nach Meinung der Autoren gut mit den experimentellen Daten übereinstimmen.

In die Berechnung der thermodynamischen Funktionen gingen ein: a) der Grundzustand X 7 Σ + ; b) experimentell beobachtete angeregte Zustände; c) Zustände d 5 Δ und B 7 Σ + berechnet in [89LAN/BAU]; d) synthetische (geschätzte) Zustände unter Berücksichtigung anderer gebundener Zustände des Moleküls bis zu 40000 cm –1 .

Die Scvon MnH und MnD wurden in [52NEV/CON, 57HAY/MCC] und mit sehr hoher Genauigkeit in [89URB/JON, 91URB/JON, 2005GOR/APP] erhalten. Im Tisch. Mn.4-Werte stammen aus [ 2005GOR/APP ].

Die Grundzustandsrotationskonstanten MnH und MnD wurden erhalten in [ 42NEV, 45NEV, 48NEV/DOY, 52NEV/CON, 57HAY/MCC, 74PAC, 75KOV/PAC, 89URB/JON, 91URB/JON, 92VAR/GRA, 2005GOR/APP, 2007GEN /STE]. Unterschiede in den B0-Werten liegen innerhalb von 0,001 cm -1 , Be innerhalb von 0,002 cm -1 . Sie sind auf unterschiedliche Messgenauigkeiten und unterschiedliche Methoden der Datenverarbeitung zurückzuführen. Im Tisch. Mn.4-Werte stammen aus [ 2005GOR/APP ].

Die Energien der beobachteten angeregten Zustände werden wie folgt erhalten. Für den Zustand a 5 Σ + wird der Wert T 0 aus [ 83STE/FEI ] angenommen (siehe oben). Für andere Quintettstaaten in Tabelle. Mn.4 sind die Energien, die man erhält, indem man zu T 0 a 5 Σ + die Werte T = 9429,973 cm –1 und T = 11839,62 cm –1 [ 90BAL/LAU ], T 0 = 20880,56 cm –1 und T 0 = addiert 22331,25 cm –1 [92BAL/LIN]. Für Staat EIN 7 Π zeigt den Wert von Te aus [ 84HUG/GER ].

Staatliche Energie d 5 D berechnet in [89LAN/BAU] wird um 2000 cm -1 reduziert, was der Differenz zwischen experimenteller und berechneter Zustandsenergie entspricht b 5 Π Ich . Die Energie B 7 Σ + wird durch Addition zur experimentellen Energie abgeschätzt EIN 7 Π Energieunterschiede dieser Zustände auf dem Graphen der Potentialkurven [ 89LAN/BAU ].

Die Schwingungs- und Rotationskonstanten der angeregten Zustände von MnH wurden bei den Berechnungen der thermodynamischen Funktionen nicht verwendet und sind in Tabelle Mn.4 als Referenz angegeben. Schwingungskonstanten sind angegeben nach [ 83STE/FEI ] (a 5 Σ +), [ 90BAL/LAU ] ( c 5 Σ +), [ 92BAL/LIN ] ( d 5 Π ich , e 5 Σ +), [ 84HUG/HER ] ( EIN 7a). Die Rotationskonstanten sind nach [90BAL/LAU] ( b 5 Π ich , c 5 Σ +), [ 92BAL/LIN ] (a 5 Σ + , d 5 Π ich , e 5 Σ +), [ 92VAR/GRA ] ( B 0 und D 0 EIN 7 Π) und [ 84HUG/GER ] (a 1 EIN 7a).

Das Ionenmodell Mn + H – wurde verwendet, um die Energien der unbeobachteten elektronischen Zustände abzuschätzen. Dem Modell zufolge hat das Molekül unterhalb von 20.000 cm -1 keine anderen Zustände als die bereits berücksichtigten, d.h. diejenigen Zustände, die im Experiment beobachtet und/oder in der Rechnung erhalten wurden [89LAN/BAU]. Oberhalb von 20000 cm –1 sagt das Modell eine große Anzahl zusätzlicher elektronischer Zustände voraus, die zu drei Ionenkonfigurationen gehören: Mn + (3d 5 4s)H – , Mn + (3d 5 4p)H – und Mn + (3d 6)H – . Diese Zustände lassen sich gut mit den in [2006KOS/MAT] berechneten Zuständen vergleichen. Die aus dem Modell geschätzten Zustandsenergien sind etwas genauer, da sie experimentelle Daten berücksichtigen. Aufgrund der großen Anzahl geschätzter Zustände oberhalb von 20000 cm -1 werden sie auf mehreren Energieniveaus zu synthetischen Zuständen kombiniert (siehe Anmerkung in Tabelle Mn.4).

Die thermodynamischen Funktionen von MnH(g) wurden unter Verwendung der Gleichungen (1.3) - (1.6) , (1.9) , (1.10) , (1.93) - (1.95) berechnet. Werte Q-ext und seine Ableitungen wurden durch die Gleichungen (1.90) - (1.92) unter Berücksichtigung von vierzehn angeregten Zuständen unter der Annahme berechnet, dass Q nr.vr ( ich) = (p i /p X)Q nr.vr ( X) . Die Schwingungs-Rotations-Zustandssumme des X 7 Σ + -Zustands und seine Ableitungen wurden unter Verwendung der Gleichungen (1.70) – (1.75) durch direkte Summierung über Energieniveaus berechnet. Die Berechnungen berücksichtigten alle Energieniveaus mit Werten J< J max , v , wo J max ,v wurde aus den Bedingungen (1.81) gefunden. Die Schwingungs-Rotations-Niveaus des Zustands X 7 Σ + wurden mit den Gleichungen (1.65) berechnet, den Werten der Koeffizienten Y kl in diesen Gleichungen wurden unter Verwendung der Beziehungen (1.66) für die Isotopenmodifikation entsprechend dem natürlichen Gemisch von Wasserstoffisotopen aus den in Tabelle angegebenen 55 Mn 1 H-Molekülkonstanten berechnet. Mn.4 . Koeffizientenwerte Y kl , sowie die Mengen v maximal und J lim sind in der Tabelle angegeben. Mn.5 .

Die Hauptfehler in den berechneten thermodynamischen Funktionen MnH(g) sind auf die Berechnungsmethode zurückzuführen. Fehler in den Werten von Φº( T) beim T= 298,15, 1000, 3000 und 6000 K werden auf 0,16, 0,4, 1,1 bzw. 2,3 J × K –1 × mol –1 geschätzt.

Die thermodynamischen Funktionen von MnH(r) wurden zuvor ohne Berücksichtigung angeregter Zustände bis 5000 K in [74SCH] und unter Berücksichtigung angeregter Zustände bis 6000 K in [

D° 0 (MnH) = 140 ± 15 kJ × mol –1 = 11700 ± 1250 cm –1 .

allgemeine Überprüfung

Mangan ist ein Element der VIIB-Untergruppe der IV. Periode. Die elektronische Struktur des Atoms ist 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2, die charakteristischsten Oxidationsstufen in Verbindungen sind von +2 bis +7.

Mangan gehört zu den ziemlich häufig vorkommenden Elementen und macht 0,1 % (Massenanteil) der Erdkruste aus. Es kommt in der Natur nur in Form von Verbindungen vor, die Hauptmineralien sind Pyrolusit (Mangandioxid MnO2.), Gauskanit Mn3O4 und Brownit Mn2O3.

Physikalische Eigenschaften

Mangan ist ein silbrig-weißes, hartes, sprödes Metall. Seine Dichte beträgt 7,44 g/cm 3 , Schmelzpunkt 1245 o C. Vier kristalline Modifikationen von Mangan sind bekannt.

Chemische Eigenschaften

Mangan ist ein aktives Metall, in manchen Spannungen liegt es zwischen Aluminium und Zink. An der Luft ist Mangan mit einem dünnen Oxidfilm überzogen, der es auch bei Erwärmung vor weiterer Oxidation schützt. In fein verteiltem Zustand oxidiert Mangan leicht.

3Mn + 2O 2 \u003d Mn 3 O 4- wenn es an Luft kalziniert wird

Wasser bei Raumtemperatur wirkt sehr langsam auf Mangan, wenn es erhitzt wird - schneller:

Mn + H 2 O \u003d Mn (OH) 2 + H 2

Es löst sich in verdünnter Salz- und Salpetersäure sowie in heißer Schwefelsäure (in kalter H2SO4 es ist praktisch unlöslich)

Mn + 2 HCl \u003d MnCl 2 + H 2 Mn + H 2 SO 4 \u003d MnSO 4 + H 2

Erhalt

Mangan wird gewonnen:

1. Lösungselektrolyse MnSO 4. Beim elektrolytischen Verfahren wird das Erz reduziert und anschließend in einer Mischung aus Schwefelsäure und Ammoniumsulfat gelöst. Die resultierende Lösung wird einer Elektrolyse unterzogen.

2. Rückgewinnung aus seinen Oxiden durch Silizium in Elektroöfen.

Anwendung

Mangan wird verwendet:

1. bei der Herstellung von legierten Stählen. Manganstahl mit bis zu 15 % Mangan hat eine hohe Härte und Festigkeit.

2. Mangan ist Bestandteil einer Reihe von Legierungen auf Basis von Magnesium; es erhöht ihre Korrosionsbeständigkeit.

Magranz-Oxide

Mangan bildet vier einfache Oxide - MNO, Mn2O3, MnO2 und Mn2O7 und Mischoxid Mn3O4. Die ersten beiden Oxide haben grundlegende Eigenschaften, Mangandioxid MnO2 amphoter und das höhere Oxid Mn2O7 ist ein Anhydrid der Permangansäure HMnO 4. Auch Derivate von Mangan (IV) sind bekannt, aber das entsprechende Oxid MnO3 nicht erhalten.

Mangan(II)-Verbindungen

+2 Oxidationsstufen entsprechen Mangan(II)oxid MNO, Manganhydroxid Mn(OH) 2 und Mangan(II)-Salze.

Mangan(II)-oxid wird in Form eines grünen Pulvers durch Reduktion anderer Manganoxide mit Wasserstoff gewonnen:

MnO 2 + H 2 \u003d MnO + H 2 O

oder während der thermischen Zersetzung von Manganoxalat oder -carbonat ohne Luftzutritt:

MnC 2 O 4 \u003d MnO + CO + CO 2 MnCO 3 \u003d MnO + CO 2

Unter Einwirkung von Alkalien auf Lösungen von Mangan (II) -Salzen fällt ein weißer Niederschlag von Manganhydroxid Mn (OH) 2 aus:

MnCl 2 + NaOH = Mn(OH) 2 + 2 NaCl

An der Luft verdunkelt es sich schnell und oxidiert zu braunem Mangan (IV) -hydroxid Mn (OH) 4:

2Mn(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 2 Mn(OH) 4

Oxid und Hydroxid von Mangan (II) weisen basische Eigenschaften auf, die in Säuren leicht löslich sind:

Mn(OH)2 + 2HCl = MnCl2 + 2H20

Salze mit Mangan (II) entstehen durch Auflösen von Mangan in verdünnten Säuren:

Mn + H 2 SO 4 \u003d MnSO 4 + H 2- beim Erhitzen

oder durch Einwirkung von Säuren auf verschiedene natürliche Manganverbindungen, zum Beispiel:

MnO 2 + 4HCl \u003d MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

In fester Form sind Mangan(II)-Salze rosa gefärbt, Lösungen dieser Salze sind fast farblos.

Alle Mangan(II)-Verbindungen zeigen in Wechselwirkung mit Oxidationsmitteln reduzierende Eigenschaften.

Mangan(IV)-Verbindungen

Die stabilste Verbindung von Mangan (IV) ist dunkelbraunes Mangandioxid MnO2. Es wird sowohl bei der Oxydation niederer als auch bei der Reduktion höherer Manganverbindungen leicht gebildet.

MnO2- amphoteres Oxid, aber sowohl saure als auch basische Eigenschaften sind darin sehr schwach ausgeprägt.

In saurer Umgebung ist Mangandioxid ein starkes Oxidationsmittel. Beim Erhitzen mit konzentrierten Säuren finden folgende Reaktionen statt:

2MnO 2 + 2H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + O 2 + 2H 2 O MnO 2 + 4HCl \u003d MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

außerdem entsteht in der ersten Stufe in der zweiten Reaktion zunächst instabiles Mangan(IV)chlorid, das sich dann zersetzt:

MnCl 4 \u003d MnCl 2 + Cl 2

Wenn verschmolzen MnO2 mit Alkalien oder basischen Oxiden erhält man z. B. Manganite:

MnO 2 + 2KOH \u003d K 2 MnO 3 + H 2 O

Beim Interagieren MnO2 mit konzentrierter Schwefelsäure entsteht Mangansulfat MnSO 4 und Sauerstoff wird freigesetzt

2Mn(OH) 4 + 2H2SO 4 = 2MnSO 4 + O 2 + 6H 2 O

Interaktion MnO2 mit stärkeren Oxidationsmitteln führt zur Bildung von Mangan (VI)- und (VII)-Verbindungen, z. B. entsteht beim Schmelzen mit Kaliumchlorat Kaliummanganat:

3MnO 2 + KClO 3 + 6KOH = 3K2MnO 4 + KCl + 3H 2 O

und unter Einwirkung von Poloniumdioxid in Gegenwart von Salpetersäure - Mangansäure:

2MnO 2 + 3PoO 2 + 6HNO 3 = 2HMnO 4 + 3Po(NO 3 ) 2 + 2H 2 O

Anwendung von MnO 2

Als Oxidationsmittel MnO2 wird bei der Herstellung von Chlor aus Salzsäure und in Trockengalvanikzellen verwendet.

Mangan(VI)- und (VII)-Verbindungen

Wenn Mangandioxid mit Kaliumcarbonat und -nitrat verschmolzen wird, erhält man eine grüne Legierung, aus der dunkelgrüne Kristalle von Kaliummanganat isoliert werden können. K2MnO4- Salze der sehr instabilen Permangansäure H2MnO4:

MnO 2 + KNO 3 + K 2 CO 3 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + CO 2

Manganate wandeln sich in wässriger Lösung spontan in Salze der Permangansäure HMnO4 (Permanganate) unter gleichzeitiger Bildung von Mangandioxid um:

3K 2 MnO 4 + H 2 O = 2 KMnO 4 + MnO 2 + 4 KOH

dabei ändert sich die Farbe der Lösung von grün nach purpurrot und es bildet sich ein dunkelbrauner Niederschlag. In Gegenwart von Alkali sind Manganate stabil, in saurem Milieu erfolgt der Übergang von Manganat zu Permanganat sehr schnell.

Unter Einwirkung starker Oxidationsmittel (z. B. Chlor) auf eine Manganatlösung wird diese vollständig in Permanganat umgewandelt:

2K 2 MnO 4 + Cl 2 = 2KMnO 4 + 2KCl

Kaliumpermanganat KMnO 4- das berühmteste Salz der Permangansäure. Es stellt dunkelviolette Kristalle dar, die in Wasser mäßig löslich sind.Wie alle Manganverbindungen (VII) ist Kaliumpermanganat ein starkes Oxidationsmittel. Es oxidiert leicht viele organische Substanzen, wandelt Eisen(II)-Salze in Eisen(III)-Salze um, oxidiert schweflige Säure zu Schwefelsäure, setzt Chlor aus Salzsäure frei usw.

Bei Redoxreaktionen KMnO 4(und er MnO4-) kann sich in unterschiedlichem Maße erholen. Abhängig vom pH-Wert des Mediums kann das Reduktionsprodukt ein Ion sein Mn2+(in einer sauren Umgebung), MnO2(in einem neutralen oder leicht alkalischen Medium) oder ein Ion MnO4 2-(in stark alkalischer Umgebung), zum Beispiel:

KMnO4 + KNO 2 + KOH = K 2 MnO 4 + KNO 3 + H 2 O- in stark alkalischer Umgebung 2KMnO 4 + 3KNO 2 + H 2 O = 2MnO 2 + 3KNO 3 + 2KOH– in neutral oder leicht alkalisch 2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5KNO 3 + 3H 2 O- in einer sauren Umgebung

Beim Erhitzen in trockener Form zersetzt sich Kaliumpermanganat bereits bei einer Temperatur von etwa 200 ° C gemäß der Gleichung:

2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Entsprechend den Permanganaten freie Permangansäure HMnO 4 im wasserfreien Zustand wurde nicht erhalten und ist nur in Lösung bekannt. Die Konzentration seiner Lösung kann bis auf 20 % gebracht werden. HMnO 4- eine sehr starke Säure, die in wässriger Lösung vollständig in Ionen dissoziiert ist.

Manganoxid (VII) oder Mangananhydrid, Mn2O7 kann durch Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure auf Kaliumpermanganat erhalten werden: 2KMnO 4 + H 2 SO 4 \u003d Mn 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

Mangananhydrid ist eine grünlich-braune ölige Flüssigkeit. Es ist sehr instabil: Beim Erhitzen oder in Kontakt mit brennbaren Stoffen zerfällt es explosionsartig in Mangandioxid und Sauerstoff.

Als energetisches Oxidationsmittel findet Kaliumpermanganat breite Anwendung in chemischen Labors und in der Industrie, es dient auch als Desinfektionsmittel.Die thermische Zersetzungsreaktion von Kaliumpermanganat wird im Labor zur Sauerstofferzeugung genutzt.