Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛНА ДЪРЖАВА

БЮДЖЕТНО УЧЕБНО ЗАВЕДЕНИЕ

ВИСШЕ ПРОФЕСИОНАЛНО ОБРАЗОВАНИЕ

(FSBEI HPE на името на Н. П. ОГАРЕВ)

Институт по физика и химия

Катедра по обща и неорганична химия

Курсова работа

Манганови оксиди

Олховская В.Е.

Ръководител на работата: KHN, професор

Зюзина Л.Ф.

Саранск - 2014 г

Въведение

Тази работа е посветена на изучаването на мангановите оксиди: техните физични и химични свойства, производството на манганов диоксид. Решението на този проблем е от голямо теоретично и практическо значение.

Целта на курсовата работа е да се идентифицира най-обещаващият и икономически изгоден метод за производство на манганов диоксид.

В съответствие с поставената цел бяха решени следните задачи:

· Извършете анализ на литературата относно физичните и химичните свойства, производствените методи, методите за използване на манган и манганови оксиди,

· Разкриват технологиите за получаване на манганов оксид и идентифицират най-ефективните;

· Извършване на изчисления.

Информационната база за изследването бяха материали от библиотечни колекции, професионални уебсайтове и консултации с учители.

По време на изследването използвах общонаучния метод на анализ.

Работата се състои от въведение, основна част, заключение, приложение и списък с литература.

Аналитичен преглед

МАНГАНОВИ ОКСИДИ

Кислородните съединения на мангана са толкова многобройни и разнообразни по свойства, както никой друг елемент; известни са: MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, MnO3, Mn2O7. Съставът на висшия оксид определя позицията на мангана в 7-ма група на периодичната таблица. Най-нисшият оксид е основа; соли, съответстващи на MnO, азотен оксид, се получават чрез действието на киселини върху метален манган и всичките му оксиди, а излишъкът от кислород се освобождава от по-високите

MnnОm + 2nHX = nМnХ2 + nН2O + (m?n)O;

Когато консумирате солна киселина, се отделя хлор:

MnnОm + 2mHCl = nMnCl2 + mH2O + (m?n)Cl2.

При стайна температура могат да съществуват всички оксиди, при нагряване само един е постоянен - ​​Mn3O4; когато се нагрява на горелка в тигел с достъп до въздух, MnO абсорбира кислород и MnO2 го губи, както и Mn2O3 - и в двата случая се образува Mn3O4 и следователно при количествен анализ претеглянето под формата на този оксид е използвани; висшите оксиди MnO3 и Mn2O7 в свободна форма са много нестабилни, дори при обикновени условия. темпо. Основните свойства на MnO са много важни; с натрупването на кислород основните свойства отслабват, но те могат да бъдат забелязани дори за Mn2O7; от друга страна, MnO2, като изключително слаба основа, вече проявява свойствата на слаб киселинен оксид; анхидридните свойства на MnO3 и особено на Mn2O7 са доста изразени.

Мангановият оксид се получава най-удобно чрез нагряване на висши оксиди или манганов карбонат под формата на зеленикав прах в поток от водород; превръща се в прозрачни, зелени, лъскави октаедри, ако водородът, в който се нагрява, съдържа малко хлороводород; Тези кристали, без да променят формата си, се превръщат в Mn3O4 при нагряване на въздух. Азотният хидрат Mn(OH)2 се утаява от алкали от разтвори на азотни соли под формата на бяла утайка, която бързо става кафява във въздуха поради окисляване. Химичните свойства на MnO са много подобни на MgO; основните свойства на MnO са по-резки; MnX2 солите са подобни или на MgX2 солите, или на FeX2, NiX2, CuX2 солите.

Таблица 1. Манганови оксиди.

Име		Температура на топене	Температура на кипене
Манганов(II) оксид
Манганов (II,III) оксид				кафяво
Манганов(II,IV) оксид
Манганов (III) оксид		940 °C (разлагане)		тъмно кафяво
Манганов(IV) оксид
Манганов (VI) оксид
Манганов (VII) оксид				тъмнозелено

Манганов(II) оксид

Таблица 2. Манганов(II) оксид.

Манганов(II) оксид
Систематично наименование	Манганов(II) оксид
Chem. формула
Физични свойства
състояние	зелени кубични или шестоъгълни кристали
Моларна маса	70,94 g/mol
Плътност
Топлинни свойства
Температура на топене
Температура на кипене

Маарганов(II) оксид -- MnO -- нисш манганов оксид, монооксид.

Физични свойства

Точка на топене 1569 °C. Точка на кипене 3127 °C* (*-сублими с дисоциация) Известни са две системи от кристали на манганов(II) оксид:

· кубичен (a = 0,4448 nm);

· хексагонална модификация (стабилна до 155,3 °C);

Антиферомагнетик с точка на Неел 122 K, полупроводник. Моларна маса 70,94 g/mol. Цветът на кристалите е зелен или сиво-зелен. Кубичната система има плътност 5,18 g/cm3.

Химични свойства

Неразтворим във вода. Лесно се окислява, за да образува крехка MnO2 обвивка. Редуцира се до манган при нагряване с водород или активни метали.

Проявява предимно основни свойства. Не взаимодейства с вода и алкални разтвори, разтваря се в киселини, образувайки манганови (II) соли и вода:

Когато се слее с алкали в излишък на кислород, той образува хипоманганати:

Показва възстановителни свойства.

Геоложки свойства

Рядко се среща в природата. Включен в манганозит.

Касова бележка

Манганов (II) оксид може да се получи чрез калциниране при температура 300°C на кислородсъдържащи манганови (II) соли в атмосфера на инертен газ. От обикновен MnO2 се получава чрез частична редукция при температури от 700-900 °C с водород или въглероден оксид.

Образува се по време на термичното разлагане на манганов (II) хидроксид и соли в инертна атмосфера:

или намаляване на MnO2:

Приложение

Използва се като катализатор задехидрогениране на пиперидин.

Използва се за десулфуриране на метали.

Компонент на много керамични материали.

Мангановите (II) соли се използват широко като катализатори за окислителни процеси. Например добавянето на соли от ленено масло ускорява окисляването на последното от атмосферния кислород, като по този начин ускорява изсъхването на боята. Ленено масло, съдържащо манганови (II) соли

Манганов (II,III) оксид

Таблица 3. Манганов(II,III) оксид.

Манганов (II,III) оксид
Систематично наименование	Манганов (II,III) оксид
Chem. формула
Физични свойства
състояние	кафяво-черни кристали
Моларна маса	228.81 g/mol
Плътност	4,70; 4,856 g/cm
Топлинни свойства
температура. плавам	1560; 1564; 1705 °C
Кътник. топлинен капацитет	139,3 J/(mol K)
Енталпия на образуване	1387,6 ​​kJ/mol

Мангановият (II,III) оксид е неорганично съединение, метален манганов оксид с формула Mn3O4, кафяво-черни кристали, неразтворими във вода.

Касова бележка

· Минералът се среща в природатахаусманит -- Mn3O4 с примеси.

Физични свойства

Мангановият (II,III) оксид образува кафяво-черни кристали от тетрагонална система, пространствена група I 41/amd, параметри на клетката a = 0,575 nm, c = 0,942 nm, b = 103,9°, Z = 4.

При 1160°C има преход към кубична фаза.

Парамагнитни.

Манганов(II,IV) оксид

Таблица 4. Манганов(II,IV) оксид.

Мангановият(II,IV) оксид е неорганично съединение, манганов метален оксид с формула Mn5O8, може да се разглежда като манганов ортоманганит Mn3(MnO4)2, твърдо вещество, неразтворимо във вода.

Касова бележка

· Окисляванеманганов (II) оксид или манганов (II,III) оксид:

Физични свойства

Манганов(II,IV) оксид-- твърдо вещество, което е неразтворимо във вода.

Химични свойства

При нагряване се разлага:

Манганов (III) оксид

Таблица 5. Манганов(III) оксид.

Манганов (III) оксид
Систематично наименование	Манганов (III) оксид
Chem. формула
Физични свойства
състояние	кафяво-черни кристали
Моларна маса	157.87 g/mol
Плътност	4,50; 4,57-4,60 g/cm³
Топлинни свойства
температура. плавам	диф. 1080 °C
Mol. топлинен капацитет	107,5 J/(mol K)
Енталпия на образуване	957,7 kJ/mol

Мангановият (III) оксид е неорганично съединение, оксид на металния манган с формула Mn2O3, кафяво-черни кристали, неразтворими във вода.

Касова бележка

· Минерали, открити в природатабраунит, курнакит и биксбит - манганов оксид с различни примеси.

· Окисляване на манганов(II) оксид:

Редукция на манганов (IV) оксид:

Физични свойства

Мангановият (III) оксид образува кафяво-черни кристали от няколко модификации:

· b-Mn2O3, ромбична система, минерал курнакит;

· β-Mn2O3, кубична система, пространствена група I a3, параметри на клетката a = 0,941 nm, Z = 16, минерал биксбит;

· g-Mn2O3, тетрагонална система, параметри на клетката a = 0,57 nm, c = 0,94 nm.

Не се разтваря във вода.

Парамагнитни.

Химични свойства

Разлага се при нагряване:

Редуциран с водород:

· Когато се разтвори в киселини, той диспропорционира:

· Когато се слее с метални оксиди, образува манганитни соли:

Манганов(IV) оксид

Таблица 6. Манганов(IV) оксид.

Манганов(IV) оксид
Систематично наименование	Манганов диоксид
Chem. формула
Физични свойства
състояние	черни тетрагонални кристали
Моларна маса	86.9368 g/mol
Плътност
Топлинни свойства
температура. диф.
Енталпия на образуване	521,5 kJ/mol

Химични свойства

При нормални условия се държи доста инертно. При нагряване с киселини той проявява окислителни свойства, например окислява концентрирана солна киселина до хлор:

Със сярна и азотна киселина MnO2 се разлага с отделяне на кислород:

При взаимодействие със силни окислители мангановият диоксид се окислява до съединения Mn7+ и Mn6+:

Мангановият диоксид проявява амфотерни свойства. Така, когато разтвор на сярна киселина на солта MnSO4 се окислява с калиев перманганат в присъствието на сярна киселина, се образува черна утайка от солта Mn(SO4)2.

Когато се слее с основи и основни оксиди, MnO2 действа като киселинен оксид, образувайки манганитни соли:

Катализатор е за разграждането на водороден пероксид:

Касова бележка

В лабораторни условия се получава чрез термично разлаганекалиев перманганат:

Може да се приготви и чрез взаимодействие на калиев перманганат с водороден пероксид. На практика полученият MnO2 каталитично разгражда водородния пероксид, в резултат на което реакцията не протича докрай.

При температури над 100 °C, редукция на калиев перманганат с водород:

Манганов (VII) оксид

· Манганов(VII) оксид Mn2O7 - зеленикаво-кафява маслена течност (tтопи=5,9 °C), нестабилна при стайна температура; силен окислител, при контакт със запалими вещества ги запалва, възможно е с експлозия. Експлодира от тласък, от ярка светкавица, при взаимодействие с органични вещества. Манганов (VII) оксид Mn2O7 може да се получи чрез действието на концентрирана сярна киселина върху калиев перманганат:

· Полученият манганов (VII) оксид е нестабилен и се разлага на манганов (IV) оксид и кислород:

В същото време се отделя озон:

Мангановият (VII) оксид реагира с вода, за да образува перманганова киселина:

Манганов (VI) оксид

Таблица 7. Манганов(VI) оксид.

Мангановият (VI) оксид е неорганично съединение, оксид на металния манган с формула MnO3, тъмночервено аморфно вещество, което реагира с вода.

химикал за производство на манганов диоксид

Касова бележка

· Образува се от кондензация на виолетови пари, отделени при нагряване на разтворакалиев перманганат в сярна киселина:

Физични свойства

Мангановият (VI) оксид образува тъмночервено аморфно вещество.

Химични свойства

· Разлага се при нагряване:

Реагира с вода:

С алкали образува соли - манганати:

Модели на промени в свойствата на мангановите оксиди

Най-стабилни са MnO2, Mn2O3 и Mn3O4 (смесен оксид - триманганов тетроксид).

Свойствата на мангановите оксиди зависят от степента на окисление на метала: с увеличаване на степента на окисление се увеличават киселинните свойства:

MnO > Мn2О3 > MnO2 > Мn2О7

Мангановите оксиди проявяват окислителни или редуциращи свойства в зависимост от степента на окисление на метала: висшите оксиди са окислители и се редуцират до MnO2, по-ниските оксиди са редуциращи агенти и когато се окисляват, образуват MnO2. Така MnO2 е най-стабилният оксид.

методи за производство на манганов диоксид

Изобретението се отнася до областта на металургията, по-специално до производството на висококачествени манганови оксиди, които могат да бъдат широко използвани в химическата и металургичната промишленост. Методът за производство на манганов диоксид включва разтваряне на суровини, съдържащи манган, в азотна киселина, за да се получи разтвор на манганови нитрати и нитрати на калциеви, калиеви, магнезиеви и натриеви примеси, присъстващи в рудата. След това се извършва термично разлагане на нитратите в автоклав. Термичното разлагане се извършва при постоянно намаляване на налягането в автоклава, като се започне от налягане от 0,6 MPa и се намалява до 0,15 MPa в края на процеса. В този случай целулозата по време на термичното разлагане се разбърква непрекъснато с бъркалка, въртяща се със скорост 1-15 rpm, и към нея се прилагат вибрации с честота 20-50 херца. Методът може да се прилага в химически предприятия, които имат автоклави, работещи под налягане. Техническият резултат от изобретението е получаването на манганов диоксид с подобрено качество. 2 табл., 2 пр.

Изобретението се отнася до областта на черната металургия, по-специално до производството на висококачествен манганов диоксид, който може да се използва широко в химическата и металургичната промишленост, по-специално при производството на електролитен и електротермичен манган, средно въглероден фероманган , и сплави с ниско съдържание на фосфор на негова основа.

От техническата литература са известни няколко метода за получаване на чист манганов диоксид: химически, хидрометалургичен, пирохидрометалургичен и пирометалургичен.

Основните изисквания към химичните методи за производство на манганов диоксид са:

Ефективност на отстраняване на фосфор и пуста трева;

Простота на дизайна на хардуера;

Висока производителност;

Наличност и ниска цена на реагентите.

Съществува известен метод за производство на чист манганов диоксид с помощта на метода със сярна киселина. Същността на метода е следната: серен диоксид, съдържащ серен диоксид (SO2) и серен анхидрид (SO3), преминава през суспензия (S:L = 1:4), приготвена от руда и разтвор на калциев дитионат. Разтварянето на тези газове във вода води до образуването на сярна и сярна киселина. Мангановите оксиди се разтварят интензивно в сярна киселина, за да образуват манганова сол на дитионатна киселина и манганов сулфат съгласно реакциите: MnO2+2SO2 = MnS2O6; MnO2+SO2 = MnSO4.

При наличие на излишък от калциев дитионат калциевият сулфат се утаява и се образува манганов дитионат: MnSO4+CaS2O6=MnS2O6+CaSO4

Излуженият пулп се неутрализира с варно мляко до рН 4-5, след което се аерира за окисляване на железен оксид и отстраняване на серен диоксид. Следните утайки: тривалентно желязо, фосфор, алуминий, силициев диоксид. Утайката се филтрира, промива се с гореща вода и се изпраща на сметището. От пречистения разтвор, чрез добавяне на негасена вар, манганът се утаява под формата на хидроксид и отново се получава калциев дитионат, който се връща в процеса:

MnS2O6+Ca(OH)2=Mn(OH)2+CaS2O6.

Утайката от манганов хидроксид се филтрира, промива, изсушава и калцинира. Калцинираният концентрат съдържа, %: 92 - MnO2, 1,5 - SiO2, 4,0 - CaO, 0,02 - P2O5 и 0,5-3 - SO 2 (M.I. Gasik. Металургия на манган. Киев: Технология, 1979, стр.55-56).

Недостатъците на известния метод за производство на манганов диоксид са:

Сложност на дизайна на хардуера;

Продуктът е замърсен с отпадъчни скали (SiO2, CaO и др.);

Висока концентрация на сяра в крайния продукт (от 0,5 до 3%).

Най-близък до предложения по техническа същност и постигнат ефект е методът за получаване на манганов диоксид чрез термично разлагане на манганов нитрат в присъствието на калциев, магнезиев, калиев и натриев нитрати, според който разлагането се извършва при налягане от 0,15-1,0 MPa (Авторско свидетелство № 1102819, клас C22B 47/00; C01G 45/02, приоритет от 20.05.83 г., публикувано 15.07.84 г., бюлетин № 26).

Съгласно прототипния метод мангановият диоксид се получава в присъствието на калциеви, магнезиеви, калиеви и натриеви нитрати, разлагането се извършва при налягане 0,15-1,0 МРа.

Технологични параметри и свойства на прототипния метод:

Температура на разлагане, °C - 170-190;

Скоростта на образуване на манганов диоксид, kg/m3h - 500-700;

Степен на разлагане на Mn(NO3)2, % от първоначалното количество - 78-87;

Условия за разтоварване на целулозата от реактора - гравитачно;

Консумация на енергия, MJ/kg - 1,7-2,2;

Недостатъците на този известен метод са ниската скорост на разлагане на мангановия нитрат, високата консумация на енергия и голямото количество вода в получените азотни оксиди.

Целта на настоящото изобретение е да опрости технологията за производство на манганов диоксид, като увеличи скоростта на разлагане и добива на продукта.

Целта се постига чрез факта, че процесът на термично разлагане се извършва с постепенно намаляване на налягането в автоклава, като се започне от налягане от 0,6 MPa и се намали до 0,15 MPa в края на процеса, докато пулпата е непрекъснато се обработва с бъркалка, въртяща се със скорост 1-15 rpm /min; в този случай, по време на процеса на термично разлагане, вибрация с честота 20-50 херца се прилага към въртящата се бъркалка.

Горната стойност на налягането за термично разлагане на нитратите се определя от условията за преработка на азотни оксиди в киселина (извършва се при налягане, не по-високо от 0,6 MPa), а долната граница се определя от практическата целесъобразност. Постепенното намаляване на налягането до 0,15 MPa осигурява по-пълно термично разлагане на мангановите нитрати.

Намаляването на скоростта на въртене на миксера под 1 rpm не осигурява хомогенен разтвор на пулп. Увеличаването на скоростта на въртене над 15 rpm води до отделяне на пулпата и появата на зони с по-висока концентрация на вода (поради разлики в плътностите).

По-ниските честоти на вибрации - под 20 херца, наложени върху миксера, практически нямат ефект върху термичното разлагане на мангановия нитрат. Увеличаването на честотата на вибрациите над 50 херца не е икономически оправдано.

Ако тези условия са изпълнени, не само скоростта на разлагане на мангановия нитрат се увеличава, но и самият процес като цяло става по-технологично напреднал. Установено е, че в предложения процес добивът на пулп не зависи много от неговите физични свойства, което значително опростява процеса на разтоварването му от реактора, докато азотните оксиди съдържат по-ниски концентрации на вода и могат лесно да бъдат преработени обратно в киселина . В таблица 1 са представени сравнителни данни за технологичните параметри за получаване на манганов диоксид по известните и предлаганите методи. Показателите (осреднени) за предложения метод за производство на манганов диоксид, представени в таблица 8, са взети въз основа на резултатите от експериментите (пример 1).

Таблица 8

Технологични параметри и свойства
Известен	Предложено
Температура на разлагане, °C
Налягане, MPa		Постепенно намаляване на налягането от 0,6 до 0,15
Скорост на образуване на манганов диоксид, kg/m3h
Време, необходимо за образуване на 200 kg манганов диоксид, h
Степен на разлагане на Mn(NO3)2, % от първоначалното количество
Условия за разтоварване на целулозата от реактора	Чрез гравитация	Чрез гравитация
Консумация на енергия, MJ/kg MnO2
Скорост на въртене на миксера, обороти в минута.

По време на термичното разлагане на въртящата се бъркалка се прилага вибрация с честота 30 херца - степента на разлагане на Mn(NO3)2 се увеличава с 2-3,5%.

Физико-химични свойства на праха:

Плътност - 5,10 g/cm3;

H 2O - не повече от 3H10-2 тегл.%.

По-долу са дадени примери, които не изключват други, в обхвата на претенциите.

Пример 1

1,5 kg нитратен разтвор със следния състав, тегл.%: 40,15 Mn(NO3)2; 25,7 Ca(NO3) 2; 7,3 Mg(NO3)2; 9.2 KNO3; 5,7 NaNO3; 15,0 H2O.

Теглото на водата, отстранена по време на термичното разлагане, се определя от разликата в нейното тегло в първоначалния разтвор и в течната фаза на пулпата. Количеството освободени азотни оксиди се определя от стехиометрията на реакцията на термично разлагане на манганов нитрат в съответствие с количеството на получения MnO2. Основните резултати от експериментите са представени в таблица 9.

Таблица 9

Настроики	Примери за конкретно изпълнение
Известен метод	Предложен метод
Температура на разлагане, C°
Налягане, MPa*
Скорост на въртене на миксера, обороти в минута
Честота на вибрациите, Hz
Време на разлагане, мин
Скорост на образуване на MnO2, kg/m3h
Обем на отделените газове, m3 на 1 kg MnO2
Добив на сух манганов диоксид, %
Горната граница на налягането за термично разлагане на нитрати се определя от условията за преработка на азотни оксиди в киселина

Получава се манганов диоксид със следния състав, тегл.%: MnO2 - 99,6; Р<0,005; S<0,05; SiO2<0,1; (К, Mg, Na, Ca)<0,1.

По този начин предлаганият метод осигурява не само по-бързо разлагане на манганов нитрат, но също така значително опростява технологията за производство на MnO2, както на етапа на разтоварване, така и на етапа на регенериране на азотни оксиди; в същото време разходите за преразпределение са значително намалени. Добивът на получения сух манганов диоксид е 84-92% срещу 78% (по известния метод) от теоретично възможния.

Пример 2

Полученият манганов диоксид се използва за топене на метален манган чрез процес извън пещта.

Зарядът имаше следния състав, kg:

Само 15,5 кг.

Сместа се смесва, зарежда се в шахтата за топене и се запалва с помощта на фитил. Времето на топене е 2,4 минути. Получихме 5,25 kg манганов метален състав. % Mn 98,9; Al 0,96; P - следи (по-малко от 0,005%) и 9,3 kg състав на шлаката, тегл.%: MnO 14,6; Al2O3 68,3; CaO 18,0.

Извличането на манган в сплавта е 85,0%.

Шлаката от топенето на метален манган може да се използва като суровина (вместо боксит) при производството на алуминий.

Прилагането на предложеното изобретение ще реши проблема с използването на значителни запаси от нискокачествени манганови руди, по-специално карбонатни руди от находището Усинск или фероманганови конкреции, чието обогатяване по друг начин в момента е нерентабилно.

Получените манганови сплави се отличават с висока концентрация на водещия елемент (манган) и ниско съдържание на вредни примеси (фосфор и въглерод).

Използването на манганови феросплави при топенето на висококачествени стомани води до намаляване на потреблението на метал в конструкциите, опростява процеса на легиране и осигурява значителен икономически ефект.

Производството на манганови концентрати по химически методи значително ще намали недостига на манганови феросплави в страната и производството му може да се организира в химически заводи.

Предложеният метод за производство на манганов диоксид може да се организира в предприятия, които имат способността да използват азотни оксиди.

ИСК

Метод за производство на манганов диоксид чрез термично разлагане, включващ разтваряне на съдържащи манган суровини в азотна киселина за получаване на разтвор на манганови нитрати и нитрати, примеси от калций, калий, магнезий, натрий, присъстващи в рудата, и последващо термично разлагане на нитрати в автоклав, характеризиращ се с това, че термичното разлагане се извършва при постоянно намаляване на налягането в автоклава, като се започне от налягане от 0,6 MPa и се намалява до края на процеса до 0,15 MPa, докато целулозата се обработва непрекъснато с миксер, въртящ се със скорост 1-15 rpm и вибриращ с честота 20 -50 Hz.

експериментална част

Горният опит се прилага в големи предприятия.

Искам да разгледам лабораторен метод за получаване на манганов диоксид в калаен диоксид.

Аксесоари:

1. Порцеланов тигел:

2.Стъклен филтър.

Същността на метода: Получаване на твърди оксиди чрез термично разлагане на смес от SnC2O4 * H2O и MnSO4 * 5H2O, калциниране на въздух.

Предварителен синтез на SnC2O4*H2O.

За да получим калаен оксалат, взехме 10 g калаен сулфат и 4,975 g амониев оксалат. Приготвят се разтвори на двете вещества; за тази цел калаеният сулфат се разтваря в 100 ml вода, а амониевият оксалат се разтваря в 50 ml вода. След това към разтвора на калаен сулфат се добавя разтвор на амониев оксалат. Наблюдава се активно утаяване на бяла фина утайка (SnC2O4*H2O). Получената суспензия се филтрира върху дебел стъклен филтър.

Уравнение на реакцията:

SnSO4* H2O +(NH4)2C2O4*H2O>SnC2O4*H2Ov+(NH4)2SO4 + H2O

Резултатът е 7,934 g калаен оксалат с приблизителна маса 9,675. Реакционният добив е 82.0%.

Според уравненията на реакциите

MnSO4*5H2O >MnO + SO3 (g)+ 5 H2O(g) >MnO2.

SnC2O4*H2O >SnO + CO2 + H2O >SnO2

A) 7,5% MnO2 / 92,5% SnO2.

За да го получим, взехме: 0,75 g SnC2O4 * H2O, 0,07 g MnSO4 * 5H2O. (Тъй като количеството манганов сулфат е значително по-малко от количеството амониев оксалат, за постигане на по-голяма хомогенност на сместа, след поставянето й в порцеланов тигел се добавят няколко капки вода. След това сместа се калцинира на горелка. ). Режимът на калциниране при 900 °C в продължение на 2 часа не дава резултат (сиво-кремавият цвят на сместа остава). В резултат на калциниране при 1200 °C в продължение на 2 часа пробата придоби яркочервен цвят. Тегло на пробата 0,5 g.

B) 15% MnO2 / 85% SnO2. (0,761 g SnC2O4*H2O, 0,088 g MnSO4*5H2O) Тегло на пробата 0,53 g.

B) 22% MnO2 / 78% SnO2. (0,67 g SnC2O4*H2O, 0,204 g MnSO4*5H2O). Тегло на пробата 0,52 g.

D) 28% MnO2 / 72% SnO2 (0,67 g. SnC2O4 * H2O, 0,2911 g. MnSO4 * 5H2O). Тегло на пробата 0,56 g.

Заключение

Преди да започна изследването, си поставих следните задачи:

· Извършване на анализ на литературата за физичните и химичните свойства, методите на производство, методите за използване на манган и манганови оксиди;

· Изучаване свойствата на мангановите оксиди;

· Разкриват технологиите за производство на манганов диоксид и идентифицират най-ефективните;

· Извършване на изчисления.

По време на моята работа:

1. Извършен е анализ на литературата относно физичните и химичните свойства, методите на производство и методите на използване на манган и манганови оксиди;

2. Изследвани са свойствата на мангановите оксиди;

3. Разкрити са технологии за производство на манганов диоксид и е идентифицирана най-ефективната от тях;

4. Изчисленията са извършени.

Бяха разгледани много начини за получаване на манганов диоксид от различни източници, но реших да се съсредоточа върху метода за получаване на манганов диоксид в калаен диоксид. Той показа висока степен на кристалност на пробата и висок добив. Има смисъл да се използва (за високи концентрации на манганов диоксид).

Приложение

Манган

Разпространение в природата

Манганът е 14-ият най-разпространен елемент на Земята и след желязото е вторият тежък метал, открит в земната кора (0,03% от общия брой атоми в земната кора). Теглото на мангана нараства от кисели (600 g/t) до основни скали (2,2 kg/t). Той придружава желязото в много от неговите руди, но има и независими находища на манган. До 40% от мангановите руди са концентрирани в находището Чиатура (регион Кутаиси). Манганът, разпръснат в скалите, се измива от водата и се пренася в Световния океан. В същото време съдържанието му в морската вода е незначително (10? 7-10? 6%), а в дълбоките места на океана концентрацията му се увеличава до 0,3% поради окисляване от разтворен във вода кислород с образуването на вода- неразтворим манганов оксид, който е в хидратирана форма (MnO2 xH2O) и потъва в долните слоеве на океана, образувайки така наречените желязо-манганови възли на дъното, в които количеството манган може да достигне 45% (съдържат и примеси от мед, никел, кобалт). Такива възли могат да се превърнат в източник на манган за индустрията в бъдеще.

Световните запаси от манганови руди са представени от 90% оксидни (38%) и оксидно-карбонатни (52%) руди.

В Южна Африка около 95% от запасите са съсредоточени в уникалната Куруманска манганово-желязна рудна зона. Най-големите находища са Mamatvan (средно съдържание на манган 38%), Wessels (47%) Middelplaatz (36%)

В Китай запасите от манган са представени от малки, но многобройни находища на оксидни руди. Средното съдържание в рудите е 20-40%. Страната непрекъснато търси и проучва нови находища на манган, за да намали зависимостта на страната от вноса на висококачествени руди.

В Казахстан повече от 90% се намират в района на Централен Казахстан, в полетата Каражал и Ушкатин. Запасите са около 85 милиона тона (средно съдържание на манган 22%).

Украинските находища се намират в Южноукраинския манганов руден басейн. Това са Никополската група и Болшетокмакское полета, съдържащи 33 и 67% от доказаните запаси на Украйна. Украйна разполага и с един от най-мощните комплекси в Европа за преработка на руда и производство на манганови феросплави, включително заводи Никопол, Запорожие и Стаханов.

В Грузия основната суровинна база е находището Чиатура. Оксидните руди съставляват 28% (средно съдържание на манган 26%) от потвърдените запаси, карбонатните руди (средно съдържание на манган 18%-72%).

В Русия манганът е остро дефицитна суровина от стратегическо значение. В допълнение към посочените находища на Усински и Полуночен, находищата на Южен Хинган на Малкия Хинган в Еврейския регион, Порожненское на Енисейския хребет, района Рогачево-Тайнинская (260 милиона тона карбонатни руди, със съдържание 8-15% ) и недостатъчно проученото Северно Тайнинско рудно поле (5 милиона тона оксидни руди със съдържание 16-24%) на Нова Земля.

Физични и химични свойства

Манганът е твърд, чуплив метал. Известни са четири кубични модификации на металния манган. При температури от стайна температура до 710°C a-Mn е стабилен, параметър на решетката a = 0,89125 nm, плътност 7,44 kg/dm3. В температурния диапазон 710-1090°C има b-Mn, параметър на решетката a = 0,6300 nm; при температури 1090-1137°C - g-Mn, параметър на решетката a = 0.38550 nm. И накрая, при температури от 1137°C до точката на топене (1244°C), d-Mn с параметър на решетката a = 0,30750 nm е стабилен. Модификации a, b и d са крехки, g-Mn е пластичен. Точката на кипене на мангана е около 2080°C.

Във въздуха манганът се окислява, в резултат на което повърхността му се покрива с плътен оксиден филм, който предпазва метала от по-нататъшно окисляване. Когато се калцинира на въздух над 800°C, манганът се покрива с котлен камък, състоящ се от външен слой Mn3O4 и вътрешен слой MnO.

Манганът образува няколко оксида: MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2 и Mn2O7. Всички те, с изключение на Mn2O7, който е маслена зелена течност при стайна температура с точка на топене 5,9°C, са кристални твърди вещества.

Мангановият оксид MnO се образува при разлагането на двувалентни манганови соли (карбонат и други) при температура около 300°C в инертна атмосфера:

MnCO3 = MnO + CO2

Този оксид има полупроводникови свойства. Разлагането на MnOOH може да произведе Mn2O3. Същият манганов оксид се образува, когато MnO2 се нагрява на въздух при температура приблизително 600°C:

4MnO2 = 2Mn2O3 + O2

Mn2O3 оксидът се редуцира от водород до MnO и под действието на разредена сярна и азотна киселина се превръща в манганов диоксид MnO2.

Ако MnO2 се калцинира при температура около 950 ° C, тогава се наблюдава елиминиране на кислорода и образуване на манганов оксид със състав Mn3O4:

3MnO2 = Mn3O4 + O2

Този оксид може да бъде представен като MnO·Mn2O3 и по отношение на свойствата Mn3O4 съответства на смес от тези оксиди.

Мангановият диоксид MnO2 е най-често срещаното естествено манганово съединение в природата, съществуващо в няколко полиморфни форми. Така наречената b-модификация на MnO2 е вече споменатият минерал пиролузит. Орторомбичната модификация на мангановия диоксид, g-MnO2, също се среща в природата. Това е минералът рамсделит (друго име е полианит).

Мангановият диоксид е нестехиометричен, в неговата решетка винаги има недостиг на кислород. Ако мангановите оксиди, съответстващи на по-ниски степени на окисление от +4, са основни, тогава мангановият диоксид има амфотерни свойства. При 170°C MnO2 може да се редуцира с водород до MnO.

Ако се добави концентрирана сярна киселина към калиев перманганат KMnO4, се образува киселинен оксид Mn2O7, който има силни окислителни свойства:

2KMnO4 + 2H2SO4 = 2KHSO4 + Mn2O7 + H2O.

Mn2O7 е киселинен оксид, представен е от силната перманганова киселина НMnO4, която не съществува в свободно състояние.

При взаимодействие на манган с халогени се образуват дихалогениди MnHal2. При флуора е възможно образуването и на флуориди от състава MnF3 и MnF4, а при хлора и трихлорид MnCl3. Реакциите на манган със сяра водят до образуването на сулфиди от състава MnS (съществува в три полиморфни форми) и MnS2. Известна е цяла група манганови нитриди: MnN6, Mn5N2, Mn4N, MnN, Mn6N5, Mn3N2.

С фосфора манганът образува фосфиди със състави MnP, MnP3, Mn2P, Mn3P, Mn3P2 и Mn4P. Известни са няколко манганови карбиди и силициди.

Манганът реагира много бавно със студена вода, но при нагряване скоростта на реакцията се увеличава значително, образува се Mn(OH)2 и се отделя водород. Когато манганът взаимодейства с киселини, се образуват манганови (II) соли:

Mn + 2HCl = MnCl2 + H2.

От разтвори на Mn2+ соли е възможно да се утаи основа Mn(OH)2, която е слабо разтворима във вода:

Mn(NO3)2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2NaNO3

Няколко киселини съответстват на мангана, от които най-важните са силната нестабилна перманганатна киселина H2MnO4 и манганова киселина HMnO4, чиито соли са съответно манганати (например натриев манганат Na2MnO4) и перманганати (например калиев перманганат KMnO4) .

Манганатите (известни са само алкални метални и бариеви манганати) могат да проявяват свойства като окислители (по-често)

2NaI + Na2MnO4 + 2H2O = MnO2 + I2 + 4NaOH,

и редуциращи агенти

2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl.

Във водни разтвори манганатите са непропорционално разделени на съединения на манган (+4) и манган (+7):

3K2MnO4 + 3H2O = 2KMnO4 + MnO2·H2O + 4KOH.

В този случай цветът на разтвора се променя от зелен на син, след това на виолетов и пурпурен. Поради способността си да променя цвета на разтворите си, К. Шееле нарече калиевия манганат минерал хамелеон.

Перманганатите са силни окислители. Например, калиевият перманганат KMnO4 в кисела среда окислява серен диоксид SO2 до сулфат:

2KMnO4 + 5SO2 +2H2O = K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4.

При налягане от около 10 MPa безводният MnCl2, в присъствието на органометални съединения, реагира с въглероден оксид (II) CO, за да образува двуядрен карбонил Mn2(CO)10.

Литература

1. Интернет ресурси.

2. Семинар по неорганична химия: учеб. Наръчник за ученици. По-висок Учебник Заведения/В.А. Алешин, А.И. Дунаев, А. И. Жиров; редактиран от Ю.Д. Третяков - М.: Издателство. Център "Академия", 2004г.

3. Глинка Н.Л. Обща химия // М .: Интеграл-прес, 2002.

4. Ахметов Н.С. обща и неорганична химия. Учебник За университетите - 4-то издание, преработено // М.: Висше. Школа, Издателски център "Академия", 2001г.

5. Неорганична химия. Химия на елементите: Учебник в 2 тома. Т.2/Ю.Д. Третяков, Л.И. Мартиненко, А. Н. Григориев, А. Ю. Цивадзе. - 2-ро изд., преработено. и допълнителни - М.: Издателство на Московския държавен университет; МКК "Академкнига", 2007 г.

6. Химическа енциклопедия / Редакционна колегия: Knunyants I.L. и други // М.: Съветска енциклопедия, 1992.

7. Угай Я.А. Обща химия: Учебник за студенти по химия. специалист. un-tov // М.: Висш. училище, -1984г.

8. Обща и неорганична химия. Лекционен курс. Част II Основни класове неорганични съединения/ Корнеев Ю.М., Овчаренко В.П., Егоров Е.Н.//М.: Училище на името на А.Н. Колмогоров, Издателство на Московския университет, 2000 г.

9. Наръчник на химика / Редакционна колегия: Nikolsky B.P. и др.- 2-ро издание, преработено // M.-L.: Химия, 1966. - Т.1.

Публикувано на Allbest.ru

...

Подобни документи

Историческа справка. Приложение на манган. Получаване на манган. Манганови съединения в биологични системи. Обем на производството на манганова руда по предприятия. Манганови торове. Заболяване, причинено от манганов токсин.

резюме, добавено на 11/05/2004


Свойства на седиментни находища на манганови руди. Свойства на мангановия оксид. Разлагане на двувалентни манганови соли. Промишлено производство на манган. Добив и обогатяване на руди. Електролиза на водни разтвори на манганов сулфат. Запаси от манганови руди.

резюме, добавено на 01.03.2011 г


Слоести двойни хидроксиди (LDH), тяхната структура и методи за синтез. Изследване на сорбцията на манган(II) върху Mg,Al-CO3 LDH проби при статични условия. Кинетика на сорбция на манган(II). Зависимост на оптичната плътност от времето на сорбция на манган(II) от разтвора.

курсова работа, добавена на 13.10.2017 г


Условия за металотермия. Изчисляване на състава на изходната смес и възможните реакции. Свойства на редуцируемите оксиди. Производство на манган чрез алуминотермия. Химични свойства на получените вещества и прекурсори. Определяне на реакционния продукт.

курсова работа, добавена на 16.12.2015 г


Пречистване на вода от манган. Безреагентни и реагентни методи за деманганизация на водата. Дълбока аерация, последвана от филтриране. Използване на манганови окислителни катализатори. Премахване на манган от подпочвените води. Технология на използване на калиев перманганат.

резюме, добавено на 03/09/2011


Обща характеристика, основни физични и химични свойства на манганов (III) оксохидроксид, калиев триоксалатоманганат (III), калиев диоксалатодиакваманганат (III), ред на тяхното образуване и обхват на приложение. Синтез на MnO(OH) и други съединения.

практическа работа, добавена на 23.03.2011 г


Химични свойства на мангана и неговите съединения. Промишлено производство на манган. История на откриването на хром, обща информация. Норми на потребление на манган и хром, тяхната биологична роля. Влиянието на липсата или излишъка на микроелементи върху човешкото тяло.

резюме, добавено на 20.01.2015 г


Разглеждане на основните методи за анализ на желязо и манган. Описание на класически и инструментални методи. Анализ на състава на солта. Масспектрометрично, титриметрично и гравиметрично определяне на литий, желязо, манган в смесен фосфат.

курсова работа, добавена на 24.01.2016 г


Гравиметрични методи за определяне на манган под формата на оксид, сулфид, фосфат, пикролонат. Изследване на елемента чрез перманганатометрия, йодометрия, потенциометрично титруване. Анализ на разтвори с фотометрични и луминесцентни методи.

курсова работа, добавена на 28.10.2012 г


Обща характеристика на мангана, неговите основни физични и химични свойства, история на откриването и съвременни постижения в научните изследвания. Разпространението на този химичен елемент в природата, посоките на неговото приложение в промишлеността, производството.

Мангановият диоксид е неорганично съединение, манганов (IV) оксид с формула MnO2. Среща се в природата като широко разпространения минерал пиролузит. В промишлеността мангановият диоксид се получава чрез електролиза на разтвор на манганов сулфат, в лабораториите - от калиев перманганат чрез нагряване или взаимодействие с водороден прекис.

Имоти

Фин или фино кристален прах с тъмнокафяв или черен цвят. Не се разтваря във вода. Разлага се при нагряване над +105 °C. Токсичен.

Химически реагентът е много стабилен и се счита за най-стабилното кислородсъдържащо манганово съединение. При нормални условия реагира слабо. Проявява амфотерни свойства, т.е. образува както киселини, така и основи. Може да действа като редуциращ агент, но по-често като силен окислител. Реагира със силни неорганични и органични киселини, като сярна, солна, азотна, оксалова, за да образува соли: сулфати, хлориди, нитрати, оксалати. При реакция със солна киселина се отделя хлор. С азотна и сярна киселини - кислород. Взаимодейства със силни окислители. При реакции с алкали образува соли на манганова (H2MnO3) киселина - манганити.

		Манганов диоксид 91% EDM

Това е интересно

• Човечеството използва веществото почти от самото си създаване. Археолозите са установили, че пещерните рисунки от пещерата Ласко (Франция) са направени именно с манганов диоксид. Тези рисунки, според радиовъглеродното датиране, са на възраст от 17 до 19 хиляди години.
• Има още по-древни доказателства. В пещерата Пеш дьо Лазе (Франция) са открити парчета черен камък, представляващ манганов диоксид. Тези камъни изглежда са били използвани от неандерталците за запалване или поддържане на пожари преди около половин милион години.

Предпазни мерки

Отнася се за клас 2 на опасност за човешкото здраве. Може да се погълне при вдишване на прахов аерозол. Предизвиква дразнене при контакт с кожата. При поглъщане или вдишване се натрупва в тялото. Висока доза от реагента, попаднала в тялото, има отрицателен ефект върху дихателната система, централната нервна и сърдечно-съдовата система. Съгласно правилата за безопасност, установени от GOST, когато работите с манганов диоксид, трябва да използвате специално облекло, гумени ръкавици и респиратори тип „Венчелистче“ с прахов филтър и предпазни очила. Концентрацията на реагента във въздуха на работната зона трябва да се проверява редовно. Самата стая трябва да бъде оборудвана с принудителна вентилация.

Мангановият диоксид се съхранява и транспортира във влагоустойчиви чували, импрегнирана хартия или пластмаса, както и в стоманени контейнери и картонени варели. Съхраняват се в закрити складове.

Приложение

общ преглед

Манганът е елемент VIIB от подгрупата на IV период. Електронната структура на атома е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2, най-характерните степени на окисление в съединенията са от +2 до +7.

Манганът е доста често срещан елемент, съставляващ 0,1% (масова част) от земната кора. Среща се в природата само под формата на съединения, основните минерали са пиролузит (манганов диоксид MnO2.), гаусканит Mn3O4и браунита Mn2O3.

Физични свойства

Манганът е сребристо-бял, твърд, чуплив метал. Плътността му е 7,44 g/cm 3, точката на топене е 1245 o C. Известни са четири кристални модификации на мангана.

Химични свойства

Манганът е активен метал, в редица напрежения той е между алуминия и цинка. Във въздуха манганът е покрит с тънък оксиден филм, който го предпазва от по-нататъшно окисляване дори при нагряване. Във фино смляно състояние манганът лесно се окислява.

3Mn + 2O 2 = Mn 3 O 4– при калциниране на въздух

Водата при стайна температура действа върху мангана много бавно, но при нагряване действа по-бързо:

Mn + H 2 O = Mn(OH) 2 + H 2

Разтваря се в разредена солна и азотна киселина, както и в гореща сярна киселина (в студена H2SO4той е практически неразтворим):

Mn + 2HCl = MnCl2 + H2 Mn + H 2 SO 4 = MnSO 4 + H 2

Касова бележка

Манганът се получава от:

1. електролиза на разтвор MnSO 4. При електролитния метод рудата се редуцира и след това се разтваря в смес от сярна киселина и амониев сулфат. Полученият разтвор се подлага на електролиза.

2. редукция от неговите оксиди със силиций в електрически пещи.

Приложение

Манганът се използва:

1. при производството на легирани стомани. Манганова стомана, съдържаща до 15% манган, има висока твърдост и здравина.

2. Манганът е част от редица сплави на магнезиева основа; повишава тяхната устойчивост на корозия.

Магранови оксиди

Манганът образува четири прости оксида - MnO, Mn2O3, MnO2И Mn2O7и смесен оксид Mn3O4. Първите два оксида имат основни свойства, манганов диоксид MnO2е амфотерна, а по-високият оксид Mn2O7е анхидрид на перманганова киселина HMnO4. Производни на манган(IV) също са известни, но съответният оксид MnO3не е получено.

Манганови(II) съединения

Степен на окисление +2 съответства на манганов (II) оксид MnO, манганов хидроксид Mn(OH) 2 и манганови (II) соли.

Мангановият (II) оксид се получава под формата на зелен прах чрез редукция на други манганови оксиди с водород:

MnO 2 + H 2 = MnO + H 2 O

или по време на термично разлагане на манганов оксалат или карбонат без достъп на въздух:

MnC 2 O 4 = MnO + CO + CO 2 MnCO 3 = MnO + CO 2

Когато алкалите действат върху разтвори на манганови (II) соли, се утаява бяла утайка от манганов хидроксид Mn(OH)2:

MnCl2 + NaOH = Mn(OH)2 + 2NaCl

На въздух бързо потъмнява, окислявайки се до кафяв манганов(IV) хидроксид Mn(OH)4:

2Mn(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O =2 Mn(OH) 4

Мангановият (II) оксид и хидроксид имат основни свойства и са лесно разтворими в киселини:

Mn(OH)2 + 2HCl = MnCl2 + 2H2O

Мангановите (II) соли се образуват, когато манганът се разтваря в разредени киселини:

Mn + H 2 SO 4 = MnSO 4 + H 2- при нагряване

или чрез действието на киселини върху различни естествени манганови съединения, например:

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

В твърда форма солите на манган (II) са розови на цвят; разтворите на тези соли са почти безцветни.

При взаимодействие с окислители всички съединения на манган (II) проявяват редуциращи свойства.

Манганови(IV) съединения

Най-стабилното съединение на манган (IV) е тъмнокафявият манганов диоксид. MnO2. Лесно се образува както при окислението на по-ниски, така и при редукция на по-високи манганови съединения.

MnO2- амфотерен оксид, но както киселинните, така и основните свойства са много слабо изразени.

В кисела среда мангановият диоксид е силен окислител. При нагряване с концентрирани киселини протичат следните реакции:

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

Освен това в първия етап на втората реакция първо се образува нестабилен манганов (IV) хлорид, който след това се разлага:

MnCl 4 = MnCl 2 + Cl 2

При синтез MnO2Манганитите се получават с основи или основни оксиди, например:

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

При взаимодействие MnO2с концентрирана сярна киселина се образува манганов сулфат MnSO4и се отделя кислород:

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

Взаимодействие MnO2с по-силни окислители води до образуването на манганови (VI) и (VII) съединения, например, когато се слее с калиев хлорат, се образува калиев манганат:

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

и при излагане на полониев диоксид в присъствието на азотна киселина - манганова киселина:

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

Приложения на MnO 2

Като окислител MnO2използвани при производството на хлор от солна киселина и в сухи галванични клетки.

Манганови (VI) и (VII) съединения

Когато мангановият диоксид се слее с калиев карбонат и нитрат, се получава зелена сплав, от която могат да се изолират тъмнозелени кристали на калиев манганат K2MnO4- соли на много нестабилна перманганова киселина H2MnO4:

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

във воден разтвор манганатите спонтанно се превръщат в соли на манганова киселина HMnO4 (перманганати) с едновременното образуване на манганов диоксид:

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

в този случай цветът на разтвора се променя от зелен на пурпурен и се образува тъмнокафява утайка. В присъствието на алкали манганатите са стабилни, в кисела среда преходът на манганат към перманганат става много бързо.

Когато силни окислители (например хлор) действат върху разтвор на манганат, последният се превръща напълно в перманганат:

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

Калиев перманганат KMnO4- най-известната сол на перманганова киселина. Изглежда като тъмно лилави кристали, умерено разтворими във вода.Както всички манганови (VII) съединения, калиевият перманганат е силен окислител. Той лесно окислява много органични вещества, превръща железните (II) соли в железни (III), окислява сярната киселина в сярна киселина, освобождава хлор от солната киселина и др.

При окислително-редукционни реакции KMnO4(и той MnO4-) могат да бъдат възстановени в различна степен. В зависимост от pH на средата, редукционният продукт може да бъде йон Mn 2+(в кисела среда), MnO2(в неутрална или леко алкална среда) или йон MnO4 2-(в силно алкална среда), например:

KMnO4 + KNO 2 + KOH = K 2 MnO 4 + KNO 3 + H 2 O- в силно алкална среда 2KMnO 4 + 3KNO 2 + H 2 O = 2MnO 2 + 3KNO 3 + 2KOH– в неутрална или леко алкална 2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5KNO 3 + 3H 2 O– в кисела среда

При нагряване в суха форма калиевият перманганат вече при температура от около 200 o C се разлага съгласно уравнението:

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Свободна перманганова киселина, съответстваща на перманганати HMnO4не е получен в безводно състояние и е известен само в разтвор. Концентрацията на неговия разтвор може да се увеличи до 20%. HMnO4- много силна киселина, напълно дисоциирана на йони във воден разтвор.

Манганов (VII) оксид или манганов анхидрид, Mn2O7може да се получи чрез действието на концентрирана сярна киселина върху калиев перманганат: 2KMnO 4 + H 2 SO 4 = Mn 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

Мангановият анхидрид е зеленикаво-кафява маслена течност. Той е много нестабилен: при нагряване или в контакт със запалими вещества експлодира в манганов диоксид и кислород.

Като енергичен окислител, калиевият перманганат се използва широко в химически лаборатории и индустрии; той също така служи като дезинфектант. Реакцията на термично разлагане на калиевия перманганат се използва в лабораторията за производство на кислород.

Манганов(II) оксид- MnO - нисш манганов оксид, монооксид.

Основен оксид. Неразтворим във вода. Лесно се окислява, за да образува крехка MnO 2 обвивка. Редуцира се до манган при нагряване с водород или активни метали.

Манганов (II) оксид може да се получи чрез калциниране на кислородсъдържащи манганови (II) соли при температура 300 °C в атмосфера на инертен газ. От обикновения MnO 2 се получава чрез частична редукция при температури от 700-900 ° C с водород или въглероден оксид.

Манганов(II) хидроксид- неорганично съединение, метален манганов хидроксид с формула Mn(OH) 2, светлорозови кристали, неразтворими във вода. Показва слаби основни свойства. Окислява се на въздух.

Мангановият (II) хидроксид се образува при взаимодействието на неговите соли с основи:

Химични свойства.

· Мангановият (II) хидроксид лесно се окислява във въздуха до кафяв манганов оксохидроксид, който допълнително се разлага на манганов (IV) оксид:

· Мангановият (II) хидроксид има основни свойства. Реагира с киселини и киселинни оксиди:

· Мангановият (II) хидроксид има редуциращи свойства. В присъствието на силни окислители може да се окисли до перманганат:

Манганов (III) оксид- неорганично съединение, метален манганов оксид с формула Mn 2 O 3, кафяво-черни кристали, неразтворими във вода.

Касова бележка.

· В природата се срещат минералите браунит, курнакит и биксбит – манганов оксид с различни примеси.

· Окисляване на манганов(II) оксид:

Редукция на манганов (IV) оксид:

Химични свойства.

· Разлага се при нагряване:

· Когато се разтвори в киселини, той диспропорционира:

· Когато се слее с метални оксиди, образува манганитни соли:

Не се разтваря във вода.

Манганов (III) хидроксид –Mn2O3ּ H 2 Oили MnО(OH)среща се естествено като минерал манганита(кафява манганова руда). Изкуствено произведеният манганов (III) хидроксид се използва като черно-кафява боя.

При взаимодействие с киселинни окислители се образува манганови соли.

Солите на манган (II) като правило са силно разтворими във вода, с изключение на Mn 3 (PO 4) 2, MnS, MnCO 3.

Манганов сулфат(II) MnSO 4 е бяла сол, едно от най-стабилните съединения на манган (II). В природата се среща под формата на кристален хидрат MnSO 4 7H 2 O. Използва се при боядисване на тъкани, а също така, заедно с манганов (II) хлорид MnCl 2, за получаване на други манганови съединения.

Манганов карбонат(II) MnCO 3 се среща в природата под формата на манганов пшат и се използва в металургията.

Манганов нитрат(II) Mn(NO 3) 2 се получава само по изкуствен път и се използва за отделяне на редкоземни метали.

Мангановите соли са катализатори за окислителни процеси с участието на кислород. Използват се в сушилни. Лененото масло с добавка на такъв изсушител се нарича изсушаващо масло.

Манганов(IV) оксид (манганов диоксид) MnO 2 е тъмнокафяв прах, неразтворим във вода. Най-стабилното съединение на манган, широко разпространено в земната кора (минерал пиролузит).

Химични свойства.

При нормални условия се държи доста инертно. При нагряване с киселини той проявява окислителни свойства, например окислява концентрирана солна киселина до хлор:

Със сярна и азотна киселина MnO 2 се разлага с отделяне на кислород:

При взаимодействие със силни окислители мангановият диоксид се окислява до съединения Mn 7+ и Mn 6+:

Мангановият диоксид проявява амфотерни свойства. Така, когато разтвор на сярна киселина на MnSO 4 сол се окислява с калиев перманганат в присъствието на сярна киселина, се образува черна утайка от Mn(SO 4) 2 сол.

И когато се слее с основи и основни оксиди, MnO 2 действа като киселинен оксид, образувайки соли - манганити:

Катализатор е за разграждането на водороден пероксид:

Касова бележка.

В лабораторни условия се получава чрез термично разлагане на калиев перманганат:

Може да се приготви и чрез взаимодействие на калиев перманганат с водороден пероксид. На практика полученият MnO 2 каталитично разлага водородния пероксид, в резултат на което реакцията не протича докрай.

При температури над 100 °C, редукция на калиев перманганат с водород:

64. Манганови (VI) съединения, методи на получаване и свойства. Манганов (VII) оксид, перманганова киселина и перманганати - получаване, свойства, приложение.

Манганов (VI) оксид- неорганично съединение, манганов метален оксид с формула MnO 3, тъмночервено аморфно вещество, реагира с вода.

Образува се от кондензацията на виолетови пари, отделени при нагряване на разтвор на калиев перманганат в сярна киселина:

Химични свойства.

· Разлага се при нагряване:

Реагира с вода:

С алкали образува соли - манганати:

Манганов (VI) хидроксидпроявява киселинен характер. Свободната манганова (VI) киселина е нестабилна и диспропорционира във воден разтвор съгласно следната схема:

3H 2 MnO 4 (c) → 2HMnO 4 (c) + MnO 2 (s) + 2H 2 O (l).

Манганати (VI)се образуват от сливането на манганов диоксид с алкали в присъствието на окислители и имат изумрудено зелен цвят. В силно алкална среда манганатите (VI) са доста стабилни. При разреждане на алкални разтвори възниква хидролиза, придружена от диспропорциониране:

3K 2 MnO 4 (c) + 2H 2 O (l) → 2KMnO 4 (c) + MnO 2 (s) + 4KOH (c).

Манганатите (VI) са силни окислители, които се редуцират в кисела среда до Mn(II),а в неутрална и алкална среда – до MnO2.Под въздействието на силни окислители манганатите (VI) могат да се окислят до Mn(VII):

2K 2 MnO 4 (c) + Cl 2 (g) → 2KMnO 4 (c) + 2KCl (c).

При нагряване над 500 o C манганатът (VI) се разлага на продукти:

манганат (IV) и кислород:

2K 2 MnO 4(t) → K 2 MnO 3(t) + O 2(g).

Манганов (VII) оксид Mn 2 O 7- зеленикаво-кафява мазна течност (t pl =5,9 °C), нестабилна при стайна температура; силен окислител, при контакт със запалими вещества ги запалва, възможно е с експлозия. Експлодира от тласък, от ярка светкавица, при взаимодействие с органични вещества. Манганов (VII) оксид Mn 2 O 7 може да се получи чрез действието на концентрирана сярна киселина върху калиев перманганат:

Полученият манганов (VII) оксид е нестабилен и се разлага на манганов (IV) оксид и кислород:

В същото време се отделя озон:

Мангановият (VII) оксид реагира с вода, за да образува перманганова киселина, която има виолетово-червен цвят:

Не беше възможно да се получи безводна перманганова киселина, в разтвор тя е стабилна до концентрация от 20%. Това много силна киселина, привидната степен на дисоциация в разтвор с концентрация 0,1 mol/dm 3 е 93%.

Перманганова киселина – силен окислител . Взаимодейства още по-енергично Mn2O7, запалимите вещества се запалват при контакт с него.

Солите на пермангановата киселина се наричат перманганати . Най-важният от тях е калиевият перманганат, който е много силен окислител. Неговите окислителни свойства към органични и неорганични вещества често се срещат в химическата практика.

Степента на редукция на перманганатния йон зависи от естеството на средата:

1) кисела среда Mn(II) (соли на Mn 2+)

MnO 4 - +8H + +5ē = Mn 2+ +4H 2 O, E 0 = +1,51 B

2) неутрална среда Mn(IV) (манганов(IV) оксид)

MnO 4 - +2H 2 O+3ē=MnO 2 +4OH - ,E 0 = +1,23 B

3) алкална среда Mn(VI) (манганати M 2 MnO 4)

MnO 4 - +ē =MnO 4 2-, E 0 = +0,56B

Както може да се види, перманганатите проявяват най-силни окислителни свойства в кисела среда.

Образуването на манганати става в силно алкален разтвор, който потиска хидролизата K2MnO4. Тъй като реакцията обикновено протича в доста разредени разтвори, крайният продукт от редукция на перманганат в алкална среда, както и в неутрална среда, е MnO 2 (виж диспропорциониране).

При температура около 250 o C калиевият перманганат се разлага по следната схема:

2KMnO 4(t) K 2 MnO 4(t) + MnO 2(t) + O 2(g)

Калиевият перманганат се използва като антисептик. Водни разтвори с различна концентрация от 0,01 до 0,5% се използват за дезинфекция на рани, гаргара и други противовъзпалителни процедури. Успешно се използват 2 - 5% разтвори на калиев перманганат при кожни изгаряния (кожата изсъхва и не се образува мехур). За живите организми перманганатите са отрови (предизвикват коагулация на протеини). Неутрализирането им се извършва с 3% разтвор H 2 O 2, подкислен с оцетна киселина:

2KMnO 4 +5H 2 O 2 +6CH 3 COOH→2Mn(CH 3 COO) 2 +2CH 3 COOK +8H 2 O+ 5O 2

65. Рениеви съединения (II), (III), (VI). Рениеви (VII) съединения: оксид, рениева киселина, перренати.

Рений(II) оксид- неорганично съединение, метален оксид на рений с формула ReO, черни кристали, неразтворими във вода, образува хидрати.

Рениевият оксид хидрат ReO H 2 O се образува, когато рениевата киселина се редуцира от кадмий в кисела среда:

Рений(III) оксид- неорганично съединение, метален оксид на рений с формула Re 2 O 3, черен прах, неразтворим във вода, образува хидрати.

Получава се чрез хидролиза на рениев (III) хлорид в алкална среда:

Лесно се окислява във вода:

Рениев (VI) оксид- неорганично съединение, рениев метален оксид с формула ReO 3, тъмночервени кристали, неразтворими във вода.

Касова бележка.

· Съотношение на рениев (VII) оксид:

Редукция на рениев (VII) оксид с въглероден оксид:

Химични свойства.

· Разлага се при нагряване:

· Окисляван с концентрирана азотна киселина:

Образува ренити и перренати с хидроксиди на алкални метали:

· Окисляван от атмосферен кислород:

Редуциран с водород:

Рениев (VII) оксид- неорганично съединение, метален оксид на рений с формула Re 2 O 7, светложълти хигроскопични кристали, разтваря се в студена вода, реагира с гореща вода.

Касова бележка.

Окисляване на метален рений:

· Разлагане при нагряване на рениев(IV) оксид:

Окисляване на рениев (IV) оксид:

· Разлагане при нагряване на рениева киселина:

Химични свойства.

· Разлага се при нагряване:

· Реагира с гореща вода:

Реагира с алкали, за да образува перренати:

· Е окислител:

Редуциран с водород:

· Съчетава се с рений:

Реагира с въглероден окис:

Ренова киселина- неорганично съединение, кислородсъдържаща киселина с формула HReO 4, съществува само във водни разтвори, образува соли перренати.

Прехвърлянето на рений от слабо разтворими съединения, като ReO и ReS2, в разтвор се извършва чрез киселинно разлагане или алкално сливане с образуване на разтворими перренати или рениева киселина. Обратно, извличането на рений от разтвори се извършва чрез утаяване под формата на слабо разтворими перренати на калий, цезий, талий и др. Голямо промишлено значение има амониевият перренат, от който се получава метален рений чрез редукция с водород.

Ренова киселина се получава чрез разтваряне на Re2O7 във вода:

Re2O7 + H2O = 2HReO4.

Разтвори на рениева киселина също се получават чрез разтваряне на металния рений във водороден прекис, бромна вода и азотна киселина. Излишният пероксид се отстранява чрез кипене. Реновата киселина се получава чрез окисление на нисши оксиди и сулфиди от перренати чрез йонообмен и електродиализа. За удобство таблица 2 показва плътностите на разтворите на рениева киселина.

Реновата киселина е стабилна. За разлика от перхлорната и манганова киселина има много слаби окислителни свойства. Възстановяването му обикновено е бавно. Като редуциращи агенти се използват метални амалгами и химически агенти.

Перенатите са по-малко разтворими и термично по-стабилни от съответните перхлорати и перманганати.

Най-ниска разтворимост имат талиевият, цезиевият, рубидиевият и калиевият перренат.

Перенатите Tl, Rb, Cs, K, Ag са слабо разтворими вещества, перренатите, Ba, Pb (II) имат средна разтворимост, перенатите Mg, Ca, Cu, Zn, Cd и др. много разтворим във вода. Като част от калиеви и амониеви перренати, реният се изолира от промишлени разтвори.

Калиев перренат KReO4 – малки безцветни шестоъгълни кристали. Топи се без разлагане при 555°, при по-високи температури се изпарява, частично се дисоциира. Разтворимостта на солта във воден разтвор на рениева киселина е по-висока, отколкото във вода, докато в присъствието на H2SO4 остава практически непроменена.

Амониевият перренат NH4ReO4 се получава чрез неутрализиране на рениева киселина с амоняк. Относително добре разтворим във вода. Когато кристализира от разтвори, образува непрекъснати твърди разтвори с KReO4. При нагряване на въздух, той се разлага, започвайки от 200°, давайки сублимат, съдържащ Re2O7 и черен остатък от ReO2. При разлагане в инертна атмосфера се образува само рениев (IV) оксид съгласно реакцията:

2NH4ReO4 = 2ReO2 + N2 + 4H2O.

Когато една сол се редуцира с водород, се получава метал.

Сред солите на рениевата киселина с органични основи отбелязваме нитрон перренат C20H17N4ReO4, който има много ниска разтворимост в ацетатни разтвори, особено в присъствието на излишък от нитрон ацетат. Образуването на тази сол се използва за количествено определяне на рения.

Автор: Химическа енциклопедия И. Л. Кнунянц

МАНГАНОВИ ОКСИДИ: MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, Mn 2 O 7, Mn 5 O 8. С изключение на Mn 2 O 7, всички оксиди са кристали и са неразтворими във вода. Когато по-високите оксиди се нагряват, O2 се отделя и се образуват по-ниски оксиди:

Когато са изложени на въздух или в атмосфера на O2 над 300 °C, MnO и Mn2O3 се окисляват до MnO2.

Безводен и хидратиран. Mn оксидите са включени в състава на мангановите и феромангановите руди под формата на минералите пиролузит b -MnO 2, псиломелан mMO* nMnO 2 * xH 2 O [M = Ba, Ca, K, Mn(H)], манганит b -MnOOH (Mn 2 O 3 * H 2 O), грутит g-MnOOH, браунит 3Mn 2 O 3 * MnSiO 3 и др. със съдържание на MnO 2 60-70%. Обработката на манганови руди включва мокро обогатяване и последващо химично отделяне на оксиди MnO 2 или Mn 2 O 3 чрез методи на сулфитизация и сулфатизация, карбонизация и редукция. печене и др.

Моноксид MnO (минерал манганозит). Hexagon е стабилен до - 155,3 °C. модификация, по-горе - кубична (виж таблицата). полупроводник. Антиферомагнетик с точка на Неел 122 K; маг. чувствителност + 4,85* 10 - 3 (293 К). Има слабо основни свойства; се редуцира до Mn от водород и активни метали при нагряване. Когато MnO взаимодейства с киселини, се образуват Mn (II) соли, със стопилка на NaOH при 700-800 ° C и излишък от O 2 - Na 3 MnO 4, когато са изложени на (NH 4) 2 S - MnS сулфид. Получава се чрез разлагането на Mn(OH) 2, Mn(C 2 O 4), Mn(NO 3) 2 или MnCO 3 в инертна атмосфера при 300 ° C, контролирана чрез редукция на MnO 2 или Mn 2 O 3 с водород или CO при 700-900 ° С. Компонент от ферити и друга керамика. материали, шлака за сероочистване на метали, микроторове, пиперидинов дехидрогениращ катализатор, антиферомагнит. материал.

Сесквиоксид Mn 2 O 3 съществува в две модификации - ромбични. а (минерал курнакит) и куб. b (минерал биксбайт), температура на преход а : b 670 °C; парамагнитен, магнитен чувствителност +1.41 10 - 5 (293 K); се редуцира от Н2 при 300°C до MnO и от алуминий при нагряване до Mn.

Под въздействието на разреден H 2 SO 4 и HNO 3 се превръща в MnO 2 и Mn (II) сол. Mn 2 O 3 се получава термодинамично чрез разлагането на MnOOH.

Манганов (II, III) оксид Mn 3 O 4 (минерал хаусманит); a -Mn 3 O 4 при 1160°C се трансформира в b -Mn 3 O 4 с кубичен кристал. решетка; D H 0 преход a : b 20,9 kJ/mol; парамагнитен, магнитен чувствителност + 1,24* 10 - 5 (298 К). Проявява химични свойства, присъщи на MnO и Mn 2 O 3 .

MnO 2 диоксидът е най-разпространеното съединение на Mn в природата; B-модификацията (минерал пиролузит) е най-стабилна. Известен ромб. g -MnO 2 (минерал рамсделит или полианит), както и a, d и e, считани за твърди разтвори на различни форми на MnO 2. Парамагнитни, магнитни чувствителност + 2,28* 10 - 3 (293 K). Mn диоксид - нестехиометричен. съединение, винаги има липса на кислород в неговата решетка. Амфотерни. H2 се редуцира до MnO при 170°C. При взаимодействие с NH3 се образуват H2O, N2 и Mn2O3. Под въздействието на O 2 в стопилката NaOH дава Na 2 MnO 4, в конц. киселини - съответните соли на Mn(IV), H 2 O и O 2 (или Cl 2 в случай на солна киселина). MnO 2 се получава чрез разлагане на Mn (NO 3) 2 или Mn (OH) 2 при 200 ° C във въздуха, редукция на KMnO 4 в неутрална среда и електролиза на Mn (II) соли. Използва се за производство на Mn и неговите съединения, изсушители, като деполяризатор в сухи елементи, компонент на кафяв пигмент (умбра) за бои, за избелване на стъкло, като реагент за откриване на Cl -, окислител в хидрометалургията на Zn, Cu, U, каталитичен компонент в хопкалитни патрони и др. Активният MnO 2, получен чрез взаимодействието на водни разтвори на MnSO 4 и KMnO 4, е окислител в органичната химия.

Манганов (VII) оксид Mn 2 O 7 (диманганов хептаоксид, манганов анхидрид) - мазна зелена течност; точка на топене 5,9 °C; плътност 2,40 g/cm 3 ; D H 0 проба -726.3 kJ/mol. Над 50 °C при бавно нагряване започва да се разлага с отделяне на O 2 и образуване на по-ниски оксиди, а при по-високи температури или високи скорости на нагряване експлодира; изключително чувствителен към механични и термични влияния. Силен окислител; при контакт с Mn 2 O 7 запалимите вещества се запалват. МАНГАНОВИ ОКСИДИb. получен чрез взаимодействие на KMnO 4 с H Z SO 4 на студено.

Mn 5 O 8 оксид или Mn 2 II (Mn IV O 4) 3 е твърдо вещество; неразтворим във вода; може да се получи чрез окисление на MnO или Mn3O4; лесно се разлага на MnO 2 и O 2.

От Mn хидроксиди, стехиометричен. съединения са само Mn(OH) 2 , MnO(OH) и HMnO 4 , други са хидрат. оксиди с променлив състав, подобни по химични свойства на съответните оксиди. Киселинните свойства на хидроксидите се увеличават с увеличаване на степента на окисление на Mn: Mn(OH) 2< MnО(ОН) (или Mn 2 O 3 * xH 2 O) < MnO 2 * xН 2 О < Mn 3 О 4 * xН 2 О < Н 2 MnО 4 < НMnО 4 . Гидроксид Мn(II) практически не растворим в воде (0,0002 г в 100 г при 18 °С); основание средней силы; растворим в растворах солей NH 4 ; на воздухе постепенно буреет в результате окисления до MnО 2 * xН 2 О.

Mn(III) хидроксид MnO(OH) е известен в две модификации; при 250 °C във вакуум се дехидратира до g-Mn 2 O 3; неразтворим във вода Природата манганитът не се разлага с HNO 3 и разреден H 2 SO 4, но реагира бавно с H 2 SO 3, изкуствено получен лесно се разлага от минерални киселини; O 2 се окислява до b-MnO 2. Вижте също манганати.

МАНГАНОВ ОКСИД. токсичен; MPC виж чл. Манган.

Химическа енциклопедия. Том 2 >>