1 / 7

VII. A mangán-csoport

VII. A mangán-csoport. Előfordulás, ásványok Mn: MnO 2 piroluzit=barnakő, Mn 2 O 3 braunit, MnOOH manganit, Mn 3 O 4 hauszmannit, MnCO 3 mangánpát=rodokrozit, (Fe,Mn)WO 4 wolframit, (Fe,Mn)(Nb,Ta) 2 O 6 niobit vagy tantalit Re: a gadolinit és a molibdenit ásvány kísérője. Gyakoriság

raisie
Download Presentation

VII. A mangán-csoport

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. VII. A mangán-csoport • Előfordulás, ásványok • Mn: MnO2 piroluzit=barnakő, Mn2O3 braunit, MnOOH manganit, Mn3O4 hauszmannit, MnCO3 mangánpát=rodokrozit, (Fe,Mn)WO4 wolframit, (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 niobit vagy tantalit • Re: a gadolinit és a molibdenit ásvány kísérője Gyakoriság A mangán az átmenetifémek közül a harmadik leggyakoribb elem a szilárd földkéregben (Fe, Ti, Mn) - főleg a tengerfenéken dúsul fel -; a rénium elég ritka; a 99Tc felezési ideje 213 ezer év (csillagokban) 107Bh bohrium Uns=Unnilszeptium • Előállítás • Mn: alumino-, karbotermiásan; tisztán MnSO4 vizes oldatának elektrolízisével • ferromangán (ötvözési célokra): Mn+Fe vegyesoxidból karbotermiásan • Tc: atomerőművek hulladékanyagaiból állítják elő, az uránhasadás során kb. 6%-ban képződik. • Re: a molibdenit pörkölésekor keletkező Re2O7-t lúgban elnyeletve redukálják • 2 NH4ReO4 + 7 H2 2 Re + 2 NH3 + 8 H2O

  2. Fizikai tulajdonságok Rácstípusuk: Mn (4 módosulat) : A2; Tc és Re: A3. Ezüstösen fénylő fémek, Mn enyhén rózsaszínes, Tc szürkés, Re szürkés fehér. A Mn kemény, törékeny, hőállósága kicsi. A Re viszont puha, alakítható, hőálló. A Mn d-elektronjai alacsonyabb energiaszinten találhatók és kevésbé képesek delokalizációra, mint a kisebb rendszámú átmenetifémek d-elektronjai. Ezért a fémes kötés még gyengébb, mint akár a króm esetében: OP (Mn 1245 - W 3422 {- C 3537}oC), FP (Mn 2061 - Re 5596 oC), elektromos vezetés (Mn 1600! - Re 43 {- Ag 16} nWm), hővezetés (Mn 7,8 - W 170 {- Ag 430} W/mK). VII. A mangán-csoport • Kémiai tulajdonságok • A mangán a legpozitívabb jellegű és legreakcióképesebb fém a 3d periódusban (a Sc után). A tömör Mn csak felületén oxidálódik, de a porszerű Mn pirofóros. Vízből hidrogént fejleszt, és híg ásványi savakban is könnyen oldódik. Könnyen elégethető oxigénben, nitrogénben, klórban és fluorban: 3 Mn + 2 O2 Mn3O4 3 Mn + N2 Mn3N2 Mn + Cl2 MnCl2 • 3 Mn + 4 F2 MnF2 + 2 MnF3 • Legstabilabb: Mn2+ d5, paramágneses (kis-, közepes- és nagyspinszámú formája is), [Mn(H2O)6]2+ rózsaszínű, ionosak (nitrát, klorid, szulfát, karbonát) vagy óriásmolekulák (oxid, szulfid, hirdoxid, fluorid), a szilárdak hússzínűek; • Mn3+ d4, általában paramágneses, ibolya, főleg komplexekben létezik; • Mn4+ d3, paramágneses, barna, rosszul oldódik vízben (óriások), oxidálószer; • MnVO3- d2, általában paramágneses, kék; • MnVIO42- d1, paramágneses, zöld; • MnVIIO4- d0, diamágneses, lila (LMCT következtében), erős oxidálószer.

  3. VII. A mangán-csoport • Kémiai tulajdonságok • A Tc és a Re sokkal kevésbé reakcióképes, mint a Mn. Tömör formában az oxigénnel szemben ellenállóak, és a nedves levegő hatására is csak felületi bevonat képződik rajtuk. • A szivacsos vagy porszerű formában előállított fémek reakcióképesebbek. Ilyen formában oxigénben illékony heptaoxiddá alakulnak: • 4 Re + 7 O2  2 Re2O7 • Fluorral vegyes termékeket adnak: • 3 Tc + 8 F2 2 TcF5 + TcF6 3 Re + 10 F2 ReF6 + 2 ReF7 • A tehnécium és a rénium csak oxidáló savakban oldódik: • 3 Re + 7 HNO3 3 HReO4 + 7 NO + 2 H2O • Jellemzően: M7+, de léteznek M4+ feletti vegyületeik, néhány Re3+ óriásmolekula • Felhasználásuk • Mn: ötvözőelem, kiemelkedő jelentőségű acélötvöző (szívósság, szilárdság, mágnesesség) és dezoxidálószer; oxigén és kén megkötése; manganin=84% Cu + 12 % Mn + 4% Ni - ellenállás készítés (elektromos ellenállása nem függ a hőmérséklettől). MnO2 gyakorlati jelentősége: szárazelemgyártás, tégla- és üveggyártás, Leclanché elem (C/MnO2 katód, Zn anód, NH4Cl elektrolit); B1-vitamin melletti adalék (felszívódáshoz); KMnO4 oxidálószer • Tc: orvosi diagnosztika, szupravezető, NH4TcO4 korróziógátló • Re: speciális hőálló ötvözet: repülőgép motor, kemence, fűtőelemek, termoelemek; a nagyoktánszámú ólommentes benzin előállításánál Pt/Re katalizátort alkalmaznak.

  4. VII. A mangán-csoport elemeinek vegyületei 1) Hidridek: stabilis biner hidridjük nincs, hidridokomplexeik léteznek, pl.: [ReH9]2- (TPRS-9) • 2) Halogenidek: • Mn+ (n≥5): ReF7 diszkrét molekula,a koord. telítetlenek oligomerizációra hajlamosak • Előállításuk: szintézissel (kiv. ReF5) • 3 Tc + 8 F2 2 TcF5 + TcF6 • 3 Re + 10 F2 ReF6 + 2 ReF7 • Hidrolízisre (és akár diszproporcióra) hajlamosak: • 3 ReCl5 + 8 H2O  HReO4 + 2 ReO2 + 15 HCl • M4+: instabilak, hidrolizálnak; ReF4 oktaéderes egységekből óriásmolekula, paramágneses ↔ ReCl4 kevésbé paramágneses Re-Re kötések révén (triangulo-szerű) • M3+: (ReX3)3 vegyületek tipikus klaszterek= • =tri-m-halogeno-hexahalogeno-triangulo-trirénium(III)= • =tri-m-halogeno-trisz(dihalogeno-rénium(III))(3 Re-Re) • Mn2+: stabilisak 3) Szulfidok: MnS, MnIIS2 ↔ ReIVS2 (óriás), M2S7 M=Tc,Re 4) Karbidok: r(Mn)≤130 pm  C-láncok járják át a fémrácsot→termikus, mechanikai és kémiai ellenállóképesség csökken (Cr, Mn, Fe, Co, Ni), Mn3C, Mn23C6, Mn7C3 Cianid: Mn(CN)2 barnásfehér

  5. VII. A mangán-csoport elemeinek vegyületei 5) Oxidok: a) Biner oxidok: MnO, Mn2O3 bázikus, MO2 amfoterek (MnO2 oxidálószer, kissé vezeti az áramot), M2O7 savas; vegyes: Mn3O4 2 MnO2 + 2H2SO4  2MnSO4 + O2 + 2H2O MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2H2O Mn2O7: zöldesbarna folyadék, rendkívül bomlékony, robbanásszerű hevességgel bomlik, ütésre, szikrára, hevítésre robban; csak ez oldódik vízben (valódi savanhidrid)  HMnO4 • b) Összetett oxidok: Hidroxidok: Mn(OH)2 piszkosfehér, kissé redukáló  MnO(OH)x x=1-2 • Oxoanionok: legfontosabb apermanganátion,MnO4-, erélyes oxidálószer, lila színű (LMCT) • előállítása: ipari: 2 MnO2 + 4 KOH + O2 2 K2MnO4 + 2H2O (KOH olvadékban O2 vagy KNO3), majd anódikus oxidáció: MnO42- MnO4- + e- • laboratóriumi (Marshall): 2 Mn2+ + 5 PbO2/NaBiO3+ …H+→ 2 MnO4- + 5 Pb2+/Bi3+ + … • lúgos közegben lassan, savas közegben gyorsabban bomlik (fény katalizálja a bomlást, sötét üvegben tároljuk): 4MnO4- + 4H+→ 4 MnO2 + 2 H2O + 3O2 • Szinproporcionálódásra hajlamos: 2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O = 5MnO2 + 4H+ • Oxidálókészsége függ az oldat kémhatásától: savasban Mn2+-ig, semleges vagy enyhén lúgosban Mn4+-ig, extrém lúgosban csak Mn6+-ig zajlik a redukciója • utóbbi, a manganátion már gyengén savas oldatban: 3MnO42- + 4H+ MnO2 + 2MnO4- + 2H2O • HMnO4, HTcO4, HReO4 erős savak • Utóbbi előállítása: 3 Re + 7 HNO3 3 HReO4 + 7 NO + 2 H2O • További oxoanionok: ReO53-, ReO65- • Oxoanionokkal képzett vegyületeik: ionosak MnSO4, Mn(NO3)2, MnCO3; Mn2(SO4)3

  6. VII. A mangán-csoport elemeinek vegyületei • 6) Komplexek: • M7+: [ReH9]2-, [ReF8]- (SAPR-8), [ReO2F4]-, [ReO3S]- • M6+: [ReVIF8]2- (SAPR-8), [ReVIOF5]- • M5+: [MnVOCl5]2- • M4+: [MnIV(CN)6]2-, [ReIVX6]2-, [ReIV(CN)7]3- • M3+: [MnIII(CN)6]3- (barnás), ([ReIIICl4]-) [Cl4Re-ReCl4]2- (négyszeres Re-Re kötés), [Re3X9+n]n- (n≤3) • M2+: [MnII(CN)6]4- (kék), [MnIIX4]2- • M+: [MI(CN)6]5- M=Mn,Tc,Re • M0: [M02(CO)10] M-M kötéssel (18-as szabály)

  7. VII. A mangán-csoport elemeinek vegyületei • Gyakorlás: • Adja meg a mangán-csoportbeli elemeknek, illetve ionoknak az alaptermjét! Utóbbiaknak (vagyis az ionoknak) a mágneses és a redoxi sajátságáról, valamint a színéről is nyilatkozzon! • Írjon egy-egy példát oxidos/összetett oxidos/szulfidos/szilikátos/karbonátos ásványra (képlettel és névvel)! • Miért a mangán-csoport a legheterogénebb csoport az átmeneti fémek körében? Mi az oka annak, hogy a mangán fizikai sajátságai annyira eltérnek a többi átmeneti fémétől? • Hogyan reagálnak a mangán-csoport elemei fluorral (reakcióegyenlet)? • Hogyan oxidálja a kálium-permanganát a nátrium-arzenitet extrém lúgos, a kálium-cianidot lúgos, illetve a hidrogén-peroxidot savas közegben (reakcióegyenletek)? • Milyen reakcióval (egyenlettel együtt) lehet előállítani laboratóriumi körülmények között permanganát-iont, valamint mangán(IV)-oxid felhasználásával oxigén- és klórgázt? • Értelmezze az alábbi vegyületek összetételét a szerkezetükön keresztül (nevezze is el azokat szisztematikusan):Re3Cl123-, Mn2F5, Re3Br9, Mn3O4, MnO3H2, MnS2, ReS2, Mn2C10O10, , !

More Related