Марганец и его соединения

Марганец — элемент побочной подгруппы VII группы, 4-го периода, атомный номер 25, символ Mn. Электронная конфигурация внешнего уровня: 3d⁵4s².

Марганец — металл, не проявляет отрицательные степени окисления. Высшая степень окисления: +7 (равна номеру группы).

Наиболее характерные степени окисления: +2, +4, +7. Менее устойчива степень +3.

Кислотно-основные свойства соединений зависят от степени окисления:

• Mn²⁺ — основные свойства
• Mn⁴⁺ — амфотерные
• Mn⁶⁺, Mn⁷⁺ — кислотные

Получение марганца

Химические свойства металлического марганца

1. Взаимодействие с водой

При обычных условиях не реагирует. При нагревании:

2. Взаимодействие с кислотами-неокислителями

Mn стоит до водорода в ряду активности, вытесняет H₂:

3. Взаимодействие с кислотами-окислителями

Окисляется до Mn²⁺:

4. Взаимодействие с неметаллами

С кислородом: пассивируется, образуя MnO₂:

С галогенами:

С другими неметаллами (при нагревании):

Соединения марганца(II)

Mn²⁺ — сильный восстановитель. В щелочной среде легко окисляется до Mn⁴⁺:

Mn(OH)₂ — белый осадок, на воздухе быстро буреет.

Оксид марганца(II) — MnO

Зелёный порошок, нерастворим в воде.

Химические свойства:

• Основные:
  MnO + 2HCl → MnCl₂ + H₂O
  MnO + SiO₂ → MnSiO₃
• Восстановительные:
  2MnO + O₂ → 2MnO₂

Получение:

Гидроксид марганца(II) — Mn(OH)₂

Свойства:

• Термическое разложение:
  Mn(OH)₂ → MnO + H₂O
• Основные:
  Mn(OH)₂ + 2HCl → MnCl₂ + 2H₂O
• Восстановительные (в щелочной среде):
  4Mn(OH)₂ + O₂ → 4MnO(OH) + 2H₂O
  Mn(OH)₂ + Br₂ + 2KOH → MnO₂↓ + 2KBr + 2H₂O
• В нейтральной среде:
  Mn(OH)₂ + H₂O₂ → MnO₂↓ + 2H₂O

Во всех случаях образуется бурый осадок MnO₂.

Соединения марганца(IV)

Оксид марганца(IV) — MnO₂

Тёмно-бурое нерастворимое вещество, наиболее устойчивое кислородное соединение марганца.

Химические свойства:

• Амфотерные (кислотные преобладают):
  MnO₂ + 2NaOH → Na₂MnO₃ + H₂O (сплавление)
• Окислительные (в кислой среде):
  MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O
  MnO₂ + 2FeSO₄ + 2H₂SO₄ → MnSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O
• Восстановительные (с сильными окислителями):
  2MnO₂ + 2KOH + KNO₃ → K₂MnO₄ + KNO₂ + H₂O

Соединения марганца(VI)

Манганаты — K₂MnO₄

Соли марганцовистой кислоты H₂MnO₄ (не выделена в свободном виде). Растворы — тёмно-зелёные (MnO₄^2–). Устойчивы только в щелочной среде.

Свойства:

• Диспропорционирование в нейтральной/кислой среде:
  3K₂MnO₄ + 2H₂O → 2KMnO₄ + MnO₂↓ + 4KOH
• Окислительные:
  K₂MnO₄ + 8HCl → MnCl₂ + 2Cl₂↑ + 2KCl + 4H₂O
• Восстановительные:
  K₂MnO₄ + Cl₂ → 2KMnO₄ + 2KCl

Соединения марганца(VII)

Оксид марганца(VII) — Mn₂O₇

Зеленовато-чёрная маслянистая жидкость, сильный окислитель, взрывоопасен.

Перманганаты — KMnO₄

Сильные окислители. Продукты восстановления зависят от среды:

• Кислая среда → Mn²⁺ (бесцветный):
  2KMnO₄ + 16HCl → 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 2KCl + 8H₂O
  2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5O₂↑ + K₂SO₄ + 8H₂O
• Нейтральная среда → MnO₂↓ (бурый осадок):
  2KMnO₄ + 3Na₂SO₃ + H₂O → 2MnO₂↓ + 3Na₂SO₄ + 2KOH
• Щелочная среда → MnO₄^2– (зелёный):
  2KMnO₄ + K₂SO₃ + 2KOH → 2K₂MnO₄ + K₂SO₄ + H₂O