Какие общие свойства хлора и марганца

Марганец – химический элемент с атомной массой 54,9380 и атомным номером 25, серебристо-белого оттенка, с большой массой, в природе существует в виде стабильного изотопа 35Мn. Первые упоминания о металле записал древнеримский ученый Плиний, называл его «черным камнем». В те времена марганец использовался в качестве осветлителя стекла, во время процесса варки в расплав добавлялся пиролюзит марганца МnО2.

В Грузии издавна пиролюзит марганца использовался как присадка во время получения железа, назывался черной магнезией и считался одной из разновидностей магнетита (магнитного железняка). Лишь в 1774 году шведским ученым Шееле было доказано, что это соединение неизвестного науке металла, а через несколько лет Ю. Ган во время нагревания смеси угля и пиролюзита получил первый марганец, загрязненный атомами углерода.

Природное распространение марганца

В природе химический элемент марганец малораспространен, в земной коре его содержится всего 0,1%, в вулканической лаве 0,06–0,2%, металл на поверхности в рассеянном состоянии, имеет форму Мn2+. На поверхности земли под воздействием кислорода быстро образуются окислы марганца, имеют распространение минералы Мn3+ и Мn4+, в биосфере металл малоподвижен в окислительной среде. Марганец – химический элемент, активно мигрирует при наличии восстановительных условий, металл очень подвижен в кислых природных водоемах тундры и лесных ландшафтах, где преобладает окислительная среда. По этой причине культурные растения имеют избыточное содержание металла, в почвах образуются железомарганцевые конкреции, болотные и озерные низкопроцентные руды.

В регионах с сухим климатом преобладает щелочная окислительная среда, что ограничивает подвижность металла. В культурных растениях ощущается недостаток марганца, сельхозпроизводство не может обходиться без использования специальных комплексных микродобавок. В реках химический элемент малораспространен, но суммарный вынос может достигать больших величин. Особенно много марганца имеется в прибрежных зонах в виде естественных осадков. На дне океанов встречаются большие залежи металла, которые образовались в давние геологические периоды, когда дно было сушей.

Химические свойства марганца

Марганец относится к категории активных металлов, при повышенных температурах активно вступает в реакции с неметаллами: азотом, кислородом, серой, фосфором и другими. В результате образуются разновалентные окислы марганца. При комнатной температуре марганец химический элемент малоактивен, при растворении в кислотах образует двухвалентные соли. При нагреве в вакууме до высоких температур химический элемент способен испаряться даже из устойчивых сплавов. Соединения марганца во многом схожи с соединениями железа, кобальта и никеля, находящихся в такой же степени окисления.

Наблюдается большое сходство марганца с хромом, подгруппа металла также имеет повышенную устойчивость при высших степенях окисления при увеличении порядкового номера элемента. Перенаты являются менее сильными окислителями, чем перманганаты.

Исходя из состава соединений марганца (II) допускается образование металла с более высокими степенями окисления, такие превращения могут происходить как в растворах, так и в расплавах солей.
Стабилизация степеней окисления марганцаСуществование большого числа степеней окисления у марганца химического элемента объясняется тем, что в переходных элементах во время образования связей с d-орбиталями их энергетические уровни расщепляются при тетраэдрическом, октаэдрическом и квадратном размещении лигандов. Ниже приводится таблица известных в настоящее время степеней окисления некоторых металлов в первом переходном периоде.

Обращают на себя внимание низкие степени окисления, которые встречаются в большом ряде комплексов. В таблице есть перечень соединений, в которых лигандами являются химически нейтральные молекулы CO, NO и другие.

За счет комплексообразования стабилизируются высокие степени окисления марганца, самыми подходящими для этого лигандами является кислород и фтор. Если принимать во внимание, что стабилизирующее координационное число равняется шести, то максимальная стабилизация равняется пяти. Если марганец химический элемент образует оксокомплексы, то могут стабилизироваться более высокие степени окисления.

Стабилизация марганца в низших степенях окисления

Теория мягких и жестких кислот и оснований дает возможность объяснить стабилизацию разных степеней окисления металлов за счет комплексообразования при воздействии с лигандами. Элементы мягкого типа успешно стабилизируют невысокие степени окисления металла, а жесткие положительно стабилизируют высокие степени окисления.

Теория полностью объясняет связи металл-металл, формально эти связи рассматриваются как кислотно-основное взаимное воздействие.

Сплавы марганцаАктивные химические свойства марганца позволяют ему образовывать сплавы со многими металлами, при этом большое количество металлов может растворяться в отдельных модификациях марганца и стабилизировать его. Медь, железо, кобальт, никель и некоторые другие металлы способны стабилизировать γ-модификацию, алюминий и серебро способны расширять β- и σ-области магния в двойных сплавах. Эти характеристики играют важную роль металлургии. Марганец химический элемент позволяет получать сплавы и высокими значениями пластичности, они поддаются штамповке, ковке и прокату.

В химических соединениях валентность марганца изменяется в пределах 2–7, увеличение степени окисления становится причиной возрастания окислительных и кислотных характеристик марганца. Все соединения Mn(+2) относятся к восстановителям. Оксид марганца имеет восстановительные свойства, серо-зеленого цвета, в воде и щелочах не растворяется, зато отлично растворяется в кислотах. Гидроксид марганца Mn(OH)3 в воде не растворяется, по цвету белое вещество. Образование Mn(+4) может быть и окислителем (а), и восстановителем (б).

MnO2 + 4HCl = Cl2 + MnCl2 + 2H2O (а)

Эта реакция используется при необходимости получения в лабораторных условиях хлора.

MnO2 + KClO3 + 6KOH = KCl + 3K2MnO4 + 3H2O (б)

Реакция протекает при сплавлении металлов. MnO2 (оксид марганца) имеет бурый цвет, соответствующий гидроксид по цвету несколько темнее.
Физические свойства марганцаМарганец – химический элемент с плотностью 7,2–7,4 г/см3, t° плавления +1245°С, закипает при температуре +1250°С. Металлу присущи четыре полиморфные модификации:

1. α-Мn. Имеет кубическую объемно-центрированную решетку, в одной элементарной ячейке располагается 58 атомов.
2. β-Мn. Имеет кубическую объемно-центрированную решетку, в одной элементарной ячейке располагается 20 атомов.
3. γ-Мn. Имеет тетрагональную решетку, в одной ячейке 4 атома.
4. δ-Mn. Имеет кубическую объемно-центрированную решетку.

Температуры превращений марганца: α=β при t°+705°С; β=γ при t°+1090°С; γ=δ при t°+1133С. Наиболее хрупкая модификация α, в металлургии используется редко. Самыми значительными показателями пластичности отличается модификация γ, она чаще всего используется в металлургии. β-модификация частично пластична, промышленность ее применяет редко. Атомный радиус марганца химического элемента составляет 1,3 А, ионные радиусы в зависимости от валентности колеблются в пределах 0,46–0,91. Марганец парамагнитен, коэффициенты теплового расширения 22,3×10-6 град-1. Физические свойства могут немного корректироваться в зависимости от чистоты металла и его фактической валентности.
Способ получения марганцаСовременная промышленность получает марганец по методу, разработанному электрохимиком В. И. Агладзе путем электрогидролиза водных растворов металла при добавлении (NH4)2SO4, во время процесса кислотность раствора должна быть в пределах рН = 8,0–8,5. В раствор погружаются свинцовые аноды и катоды из сплава на основе титана АТ-3, допускается замена титановых катодов нержавеющими. Промышленность использует порошок марганца, который после окончания процесса снимается с катодов, металл оседает в виде чешуек. Способ получения считается энергетически затратным, это оказывает прямое влияние на увеличение себестоимости. При необходимости собранный марганец в дальнейшем переплавляется, что позволяет облегчить его применение в металлургии.

Марганец – химический элемент, который можно получать и галогенным процессом за счет хлорирования руды и дальнейшим восстановлением образовавшихся галогенидов. Такая технология обеспечивает промышленность марганцем с количеством посторонних технологических примесей не более 0,1%. Более загрязненный металл получают при протекании алюмотермической реакции:

3Mn3O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2O3

Или электротермией. Для удаления вредных выбросов в производственных цехах монтируется мощная принудительная вентиляция: воздуховоды из ПВХ, вентиляторы центробежного принципа действия. Кратность обмена воздуха регламентируется нормативными положениями и должна обеспечивать безопасное пребывание людей в рабочих зонах.
Использование марганцаГлавный потребитель марганца – черная металлургия. Широкое использование металл имеет и в фармацевтической промышленности. На одну тонну выплавляемой стали необходимо 8–9 килограмм, перед введением в сплав марганца химического элемента его предварительно сплавляют с железом для получения ферромарганца. В сплаве доля марганца химического элемента составляет до 80%, углерода до 7%, остальное количество занимает железо и различные технологические примеси. За счет использования добавок значительно повышаются физико-механические характеристики сталей, выплавляемых в доменных печах. Технология пригодна и для использования добавок в современных электрических сталелитейных печах. За счет добавок высокоуглеродистого ферромарганца происходит раскисление и десульфарация стали. При добавке средне- и малоуглеродистых ферромарганцев металлургия получает легированные стали.

Низколегированная сталь имеет в составе 0,9–1,6% марганца, высоколегированная до 15%. Высокими показателями физической прочности и антикоррозионной устойчивости обладает сталь с содержанием 15% марганца и 14% хрома. Металл износоустойчив, может работать в жестких температурных условиях, не боится прямого контакта с агрессивными химическими соединениями. Такие высокие характеристики позволяют использовать сталь для изготовления наиболее ответственных конструкций и промышленных агрегатов, работающих в сложных условиях.

Марганец – химический элемент, применяемый и во время выплавки сплавов на безжелезной основе. Во время производства высокооборотных лопаток промышленных турбин используется сплав меди с марганцем, для пропеллеров применяются бронзы с содержанием марганца. Кроме этих сплавов, марганец как химический элемент присутствует в алюминиевых и магниевых. Он намного улучшает эксплуатационные характеристики цветных сплавов, делает их хорошо деформируемыми, не боящимися коррозионных процессов и износостойкими.

Легированные стали являются основным материалом для тяжелой промышленности, незаменимы во время производства различных типов вооружений. Широко применяются в кораблестроении и самолетостроении. Наличие стратегического запаса марганца – условие высокой обороноспособности любого государства. В связи с этим добыча металла ежегодно увеличивается. Кроме того, марганец – химический элемент, применяемый во время производства стекла, в сельском хозяйстве, полиграфии и т. д.

Марганец в флоре и фауне

В живой природе марганец – химический элемент, играющий важную роль в развитии. Он влияет на характеристики роста, состав крови, интенсивность процесса фотосинтеза. В растениях его количество составляет десятитысячные доли процента, а в животных стотысячные доли процента. Но даже такое незначительное содержание оказывает заметное влияние на большинство их функций. Он активирует воздействие ферментов, влияет на функцию инсулина, минеральный и кроветворный обмен. Недостаток марганца становится причиной появления различных болезней как острых, так и хронических.

Марганец – химический элемент, широко используемый в медицине. Недостаток марганца понижает физическую выносливость, становится причиной некоторых видов анемий, нарушает обменные процессы в костных тканях. Широко известны дезинфицирующие характеристики марганца, его растворы используются во время обработки некрозных тканей.

Недостаточное количество марганца в пище животных становится причиной снижения ежесуточного привеса. Для растений такая ситуация становится причиной пятнистости, ожогов, хлорозов и других заболеваний. При обнаружении признаков отравления назначается специальная медикаментозная терапия. Сильное отравление может становиться причиной появления синдрома марганцевого паркинсонизма – трудноизлечимой болезни, оказывающей негативное влияние на центральную нервную систему человека.

Суточная потребность марганца составляет до 8 мг, главное количество человек получает с пищей. При этом рацион должен быть сбалансированным по всем питательным веществам. При увеличенной нагрузке и недостаточном количестве солнечного света доза марганца корректируется на основании общего анализа крови. Значительное количество марганца содержится в грибах, водяных орехах, ряске, моллюсках и ракообразных. Содержание марганца в них может достигать нескольких десятых процента.

При попадании марганца в организм в чрезмерных дозах могут возникать болезни мышечных и костных тканей, поражаются дыхательные пути, страдает печень и селезенка. Для выведения марганца из организма требуется много времени, за этот период токсические характеристики увеличиваются с эффектом накапливания. Допустимая санитарными органами концентрация марганца в воздушной среде должна быть ≤ 0,3 мг/м3, контроль параметров выполняется в специальных лабораториях путем отбора воздуха. Алгоритм отбора регулируется государственными нормативными актами.

    Пример 4. На каком основании хлор и марганец помещают В одной группе периодической системы элементов Почему их помещают в разных подгруппах  [c.42]

    Элементы подгруппы марганца. Марганец Мп и его электронные аналоги — технеций Тс и рений Re являются элементами побочной подгруппы седьмой группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Электронная структура их атомов может быть выражена формулой. .. (п—l)d ns . [c.291]

    Марганец (Мп), технеций (Те) и рений (Ре) составляют побочную подгруппу 7-й группы периодической системы Д. И. Менделеева—подгруппу марганца. В периодической системе все три элемента расположены в середине больших периодов и относятся к числу переходных металлов. Атомы переходных металлов имеют два незаконченных внешних уровня на последнем имеется только два электрона на 5-орбите, а на предпоследнем уровне, кроме 5- и / -электронов, имеется еще 5 электронов на -орбите, -электроны. Электронные структуры атомов марганца, технеция и рения представляются в следующем виде  [c.128]

    Общая характеристика элементов. Побочную подгруппу VII группы периодической системы составляют марганец, технеций и рений. [c.475]

    В побочную подгруппу vn группы периодической системы входят марганец и рений. Интересно, что, несмотря на сходство строения электронной оболочки атомов рассматриваемых элементов и близость их атомных радиусов, каталитические свойства марганца и его соединений резко отличаются от свойств рениевых катализаторов. Так, если для марганцевых контактов характерными являются процессы с участием молекулярного кислорода, то рениевые катализаторы оказались достаточно активными в реакциях гидрирования-дегидрирования. [c.93]

    В побочной подгруппе VII группы периодической системы Д. И. Менделеева находятся элементы марганец Мп, технеций Тс и рений Re. Они относятся к ( -элементам. Их атомы на внешнем электронном уровне содержат по 2 электрона и на предпоследнем — 13 (2.6.5). Участвуя в химических реакциях, эти элементы образуют соединения, в которых проявляют степень окисления от +1 до +7. Технеций получен искусственно в 1937 г. [c.201]

    Подгруппа марганца. Марганец вместе с элементами технецием и рением составляют побочную подгруппу VII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. [c.211]

    Марганец, являясь -элементом, находится в побочной подгруппе VII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. В своих соединениях марганец может проявлять валентные состояния 2, 3, 4, 5, 6 и 7, но наиболее часто встречаются соединения с валентными состояниями 2, 4, 6 и 7. [c.196]

    Марганец является элементом побочной подгруппы VII группы периодической системы. На внешнем энергетическом уровне находится два s-электрона, на предпоследнем — пять d-электронов, способных образовывать химические связи. Поэтому марганец в соединениях проявляет степень окисления от -j-2 до -f7. [c.201]

    Седьмая группа периодической системы элементов делится на главную подгруппу включающую галогены, и побочную подгруппу, в которую входят марганец, технеций рей ий. [c.241]

    Элементы побочной подгруппы седьмой группы периодической системы Д. И. Менделеева марганец, технеций и рений по своим химическим свойствам отличаются от элементов главной подгруппы. Имея в наружном электронном слое два электрона и недостроенный предпоследний электронный слой, атомы этих элементов неспособны присоединять электроны и, в отличие от галогенов, соединений с водородом не образуют. [c.184]

    Марганец является представителем побочной подгруппы VII группы периодической системы элементов и характеризуется недостроенной предпоследней электронной оболочкой. Он является -элементом. На внешнем энергетическом уровне атом марганца имеет 2 электрона и на предпоследнем —13 электронов, из них валентными являются (п—1) й п8 . [c.459]

    Марганец является представителем побочной подгруппы УП группы периодической системы элементов и характеризуется недостроенной предпоследней электронной оболочкой. [c.452]

    К числу элементов, находящихся в побочной подгруппе седьмой группы периодической системы, относятся марганец, технеций и рений. Из них наибольшее практическое значение имеют марганец и его соединения. [c.265]

    Марганец Мп, технеций Тс и рений Ке составляют побочную подгруппу VII группы периодической системы Д, И. Менделеева — подгруппу марганца. В периодической системе все три элемента расположены в середине больших периодов и относятся к числу переходных металлов. [c.247]

    Элемент № 43, технеций, расположен в подгруппе марганца седьмой группы периодической системы Менделеева. Его ближайшими аналогами по химическим свойствам являются расположенные над ним марганец (Л 25) и под ним рений (Лг 75). [c.265]

    Число валентных электронов атома соответствует номеру группы, в которой находится элемент в периодической системе. У атомов элементов главных подгрупп все валентные электроны расположены в наружном слое у атомов элементов побочных подгрупп и УИ1 группы часть валентных электронов находится в более глубоком электронном слое. Так, например, хлор располол ен в седьмой группе в главной подгруппе количество наружных электронов в его атоме равно 7, т. е. соответствует номеру группы наибольшая валентность хлора по кислороду 7. Марганец тоже находится в седьмой группе, но в побочной подгруппе, наибольшая валентность марганца по кислороду также равна семи и соответствует номеру группы но семь валентных электронов его находятся в двух слоях два электрона в наружном слое и пять электронов — в более глубоком. [c.64]

    Проследим за изменением коксообразующей и регенерационной активности металлов в зависимости от их положения в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Если рассмотреть элементы IV периода, то металлы, расположенные в начале периода (калий и кальций), способствуют уменьшению коксообразования при незначительном их влиянии на регенерацию катализатора. Металлы же, расположенные в средней части периода (хром, марганец, кобальт, молибден, никель, медь), усиливают образование кокса и некоторые из них (хром, железо) весьма сильно катализируют его сгорание. Влияние элементов главной подгруппы II группы (бериллий, магний, кальций, стронций, барий) на результаты крекинга и регенерации катализатора одинаково. Элементы главной подгруппы I группы (литий, натрий, калий, рубидий, цезий) почти одинаково влияют на коксообразование, но легкие металлы (литий и натрий) резко усиливают регенерационную способность алюмосиликатного катализатора. Это позволяет предсказывать влияние металлов, нанесенных на алюмосиликатный катализатор, на результаты каталитического крекинга. Элементы главных подгрупп I и II групп вызывают уменьшение образования кокса и снижение активности катализатора вследствие нейтрализации кислотных центров. Легкие элементы [c.54]

    Марганец принадлежит к элементам побочной подгруппы VII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Конфигурация его валентных электронных подуровней выражается формулой 3dHs . Обладая семью валентными электронами, марганец может проявлять степени окисления -f-2, — -3, -f4, +6, +7, которым соответствуют оксиды  [c.262]

    Побочную подгруппу VII группы периодической системы составляют элементы марганец, технеций и рений. В отличие от элементов главной подгруппы, валентные электроны в их атомах находятся на двух незаполненных электронных слоях и легко отрываются. Два электрона расположены на внешнем электронном слое и пять сверхоктетных на предпоследнем (в отличие от элементов главной подгруппы). [c.436]

    Марганец — элемент побочной подгруппы седьмой группы периодической системы. В главной подгруппе этой группы находятся галогены — паиболее энергичные из металлоидов. Подобно побочной подгруппе шестой группы, данная подгруниа состоит из элементов, находящихся в четных рядах больших периодов, и характеризуется элементами, атомы которых имеютпедостроепный предпоследний электронный слой. На внешнем электронном слое эти элементы также имеют не более двух электронов и поэтому не могут обладать отрицательной валентностью, не образуют соединений с водородом в отличие от галогенов, а обладают свойствами металлов. В процессе образования положительных ионов у них принимают участие два электронных слоя. Максимальное количество электронов, которые могут отдавать их атомы, равно семи, так я е как и у элементов главной подгруппы. В соодипспиях высшей положительной валентности эти элементы ведут себя, как металлоиды. [c.265]

    Начиная с четвертого (большого) периода, каждая группа периодической системы (кроме восьмой и нулевой) разбивается на две подгруппы. Элементы одной подгруппы размещены в клетках данной группы справа, а элементы другой подгруппы — слева. Деление на подгруппы вызвано следующим обстоятельством. Элементы больших периодов, как было сказано, размещены не в одном, а в двух рядах. Следовательно, в одну и ту же группу попадают один под другим два элемента одного и того же периода. Например, в первой группе размещены один под другим медь Си и калий К, во второй rpj ne — цинк Zn и кальпий Са, в седьмой группе — бром Вг и марганец Мп. У каждой пары таких элементов, попадающих в одну и ту же группу, имеются некоторые общие свойства, например, в большинстве случаев одинаковая максимальная валентность по кислороду, но имеются и существенные различия. Эти различия в большинстве случаев заключаются в том, что один из каждой такой пары элементов (с меньшим атомным весом) имеет преимущественно металлический характер, а другой элемент (с большим атомным весом) имеет в большей или меньшей степени металлоидный характер. Различный характер каждого из такой пары элементов следует из того, что, как было уже отмечено, в пределах каждого периода идет постепенное убывание металлических свойств и нарастание металлоидных свойств. В связи с этим элементы малых периодов также сдвинуты в клетках периодической системы — к правой или левой стороне. Таким образом, в каждой группе периодической системы (кроме восьмой и нулевой) имеется две подгруппы, каждая из которых объединяет наиболее близкие по свойствам элементы. [c.199]

    Было показано [81], что аналитические группы ионов занимают вполне определенные поля на развернутой таблице Менделеева, а именно I аналитическая группа практически совпадает с а группой периодической системы, II аналитическая группа соответствует щелочноземельным металлам (Па), а III аналитическая группа (первая подгруппа) включает алюминий (Illa), скандий, иттрий, лантан, актиний (П16), лантаноиды и актиноиды, титан, цирконий, гафний, ниобий, тантал и хром (3+), т. е. переходные металлы III—VI групп и элементы с достраивающимися 4/- и 5/-подоболочками. Во вторую подгруппу III группы входят ванадий, марганец, железо, кобальт, никель, цинк, галлий и индий, т. е. переходные металлы с заполняющейся Зй-подоболочкой и тяжелые элементы Illa группы. [c.98]

    Действительно, в ряду щелочных металлов литий не следует за натрием, а оказывается между кальцием и магнием. За щелочноземельными металлами следует не магний, а литий, бериллий же находится почти в конце ряда, вблизи алюминия. Рений, осмий, иридий, платина оказываются более электроположительными, чем технеций, рутений, родий, палладий, а марганец, железо, кобальт, никель— более электроотрицательными. Между таллием и индием оказывается свинец, а бор смещается к гораздо более отрицательным элементам, занимая место между кремнием и полонием. В IV группе между свинцом, оловом и германием, кремнием располагаются пять элементов II, III и V групп, а углерод сдвигается к еще более электроотрицательным элементам, располагаясь между фосфором и водородом. В V группе висмут, сурьма отделены от своих аналогов — мышьяка и фосфора — пятью элементами, а азот располагается еще на семь элементов правее. Между полонием, теллуром (VI группа) и селеном, серой располагаются шесть элементов, а кислород отделен от последних тремя элементами. Так же разорван и ряд галогенов. Следовательно, расположение элементов в порядке уменьшения электроноложительности, хотя и связано с их расположением в периодической системе, но осложнено немонотонным изменением этого свойства в подгруппах элементов-аналогов. [c.119]

Смотреть страницы где упоминается термин Элементы подгруппы марганца VII группы периодической системы:

[c.12]   

[c.84]