Реферат: Металлы жизни. Марганец

1. Марганец - химический элемент....................................................................................

2. Природные ресурсы..........................................................................................................

3. Получение...............................................................................................................................

4. Марганец - простое вещество и его свойства..........................................................

5. Соединения Mn (II)................................................................................................................

6. Соединения Mn (III)...............................................................................................................

7. Соединения марганца в биологических системах.................................................

8. Применение...........................................................................................................................

1. Марганец - химический элемент.

Марганец - d-элемент VII группы периодической системы, с конфигурацией валентных электронов 3d⁵ 4s² .

Некоторые сведения об этом элементе приведены ниже:

Атомная масса...................................................................... 54,9380

Валентные электроны............................................................. 3d⁵ 4s²

Металлический атомный радиус, нм................................... 0,130

Условный радиус иона Mn²⁺ , нм........................................... 0,052

Условный радиус иона Mn⁷⁺ , нм........................................... 0,046

Энергия ионизации Mn⁰ ® Mn⁺ , эВ........................................ 7,44

Содержание в земной коре, мол. доли, %...................... 3,2·10^-2

Природные изотопы.................................................... ⁵⁵ Mn (100%)

В отличие от p-элементов, марганец образует химические связи за счет орбиталей как внешнего, так и предвнешнего квантовых слоев, за счет 3d-, 4s- и 4p- орбиталей. Для марганца характерны степени окисления +2, +4 и +7, что отвечает устойчивой не связывающей электронной конфигурации d⁵ или d³ , а также d⁰ . Существуют соединения марганца, в которых он проявляет степени окисления 0,+3, +5 и +6. Для марганца наиболее типичны координационные числа 6 и 4. Влияние степени окисления и отвечающей ей электронной конфигурации атома на структуру комплексов (структурных единиц) марганца показано в таблице 1.

С ростом степени окисления у марганца тенденция к образованию анионных комплексов возрастает, а катионных падает (усиливается характер их бинарных соединений).

Таблица 1

Степени окисления и пространственная конфигурация

комплексов (структурных единиц) марганца

Для химии марганца очень характерны окислительно-восстановительные реакции. При этом кислая среда способствует образованию катионных комплексов Mn (II), а сильнощелочная среда - анионных комплексов Mn (VI). В нейтральной среде (а также слабокислой и слабощелочной) при окислительно-восстановительных процессах, образуются производные Mn (IV) (чаще всего MnO₂ ).

2. Природные ресурсы.

Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40), к которым относятся все элементы переходных рядов, марганец занимает по распространенности в земной коре третье место вслед за железом и титаном. Небольшие количества марганца содержат многие горные породы. Вместе с тем, встречаются и скопления его кислородных соединений, главным образом в виде минерала пиролюзита - MnO₂ . Большое значение имеют также минералы гаусманит - Mn₃ O₄ и браунит - Mn₂ O₃ .

3. Получение.

Чистый марганец может быть получен электролизом растворов его солей. Однако, поскольку 90% всей добычи марганца потребляется при изготовлении различных сплавов на основе железа, из руд обычно выплавляют прямо его высокопроцентный сплав с железом - ферромарганец (60-90% - Mn и 40-10% - Fe). Выплавку ферромарганца из смеси марганцовых и железных руд ведут в электрических печах, причём марганец восстанавливается углеродом по реакции:

MnO₂ + 2C + 301 кДж = 2СО + Mn

Небольшое количество металлического марганца в лаборатории легко приготовить алюмотермическим методом:

3Mn₃ O₄ + 8Al = 9Mn + 4Al₂ O₃ ; DH⁰ = -2519 кДж

4. Марганец - простое вещество и его свойства.

Марганец - серебристо-белый твёрдый хрупкий металл. Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых термодинамически устойчива в определённом интервале температур. Ниже 707⁰ С устойчив a-марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 707⁰ С обусловливает его хрупкость.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--