ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

ارسال شده در http://www.allbest.ru/

ایالت فدرال

مؤسسه آموزشی بودجه

آموزش عالی حرفه ای

(FSBEI HPE به نام N. P. OGAREV)

موسسه فیزیک و شیمی

گروه شیمی عمومی و معدنی

کار دوره

اکسیدهای منگنز

اولخوفسکایا V.E.

رئیس کار: KHN، استاد

Zyuzina L.F.

سارانسک - 2014

معرفی

این کار به مطالعه اکسیدهای منگنز اختصاص یافته است: خواص فیزیکی و شیمیایی آنها، تولید دی اکسید منگنز. راه حل این مشکل از نظر نظری و عملی اهمیت زیادی دارد.

هدف از کار دوره شناسایی امیدوار کننده ترین و از نظر اقتصادی امکان پذیرترین روش برای تولید دی اکسید منگنز است.

مطابق با هدف تعیین شده، وظایف زیر حل شد:

· انجام تجزیه و تحلیل مقالات در مورد خواص فیزیکی و شیمیایی، روش های تولید، روش های استفاده از اکسیدهای منگنز و منگنز،

· فن آوری های تولید دوکسید منگنز را آشکار کرده و موثرترین آنها را شناسایی کنید.

· انجام محاسبات.

پایگاه اطلاعاتی این مطالعه، مواد مجموعه کتابخانه ای، وب سایت های حرفه ای و مشاوره معلمان بود.

در طول تحقیق از روش کلی علمی تحلیل استفاده کردم.

این کار شامل یک مقدمه، بخش اصلی، یک نتیجه‌گیری، یک پیوست و فهرست منابع است.

بررسی تحلیلی

اکسیدهای منگنز

ترکیبات اکسیژن منگنز از نظر خواص بسیار زیاد و متفاوت است که هیچ عنصر دیگری وجود ندارد. موارد زیر شناخته شده اند: MnO، Mn3O4، Mn2O3، MnO2، MnO3، Mn2O7. ترکیب اکسید بالاتر موقعیت منگنز را در گروه هفتم جدول تناوبی تعیین می کند. کمترین اکسید یک باز است. نمک های مربوط به MnO، اکسید نیتروژن، از اثر اسیدها روی منگنز فلزی و تمام اکسیدهای آن به دست می آیند و اکسیژن اضافی از اکسیدهای بالاتر آزاد می شود.

MnnОm + 2nHX = nМnХ2 + nН2O + (m?n)O;

هنگامی که اسید کلریدریک مصرف می کنید، کلر آزاد می شود:

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

در دمای اتاق، همه اکسیدها می توانند وجود داشته باشند؛ هنگامی که گرم می شود، تنها یکی ثابت است - Mn3O4. هنگامی که روی یک مشعل دمنده در یک بوته با دسترسی به هوا گرم می شود، MnO اکسیژن را جذب می کند و MnO2 آن را از دست می دهد و همچنین Mn2O3 - در هر دو مورد، Mn3O4 تشکیل می شود و بنابراین، در تجزیه و تحلیل کمی، وزن کردن به شکل این اکسید است. استفاده شده؛ اکسیدهای بالاتر MnO3 و Mn2O7 به صورت آزاد حتی در شرایط معمولی بسیار ناپایدار هستند. سرعت خواص اساسی MnO بسیار قابل توجه است. همانطور که اکسیژن انباشته می شود، خواص اساسی ضعیف می شود، اما می توان آنها را حتی برای Mn2O7 نیز مشاهده کرد. از سوی دیگر، MnO2، به عنوان یک باز بسیار ضعیف، در حال حاضر ویژگی های یک اکسید اسیدی ضعیف را نشان می دهد. خواص انیدرید MnO3 و به خصوص Mn2O7 کاملاً مشخص است.

اکسید منگنز به راحتی با حرارت دادن اکسیدهای بالاتر یا کربنات منگنز به شکل پودر سبز رنگ در جریان هیدروژن به دست می آید. اگر هیدروژنی که در آن گرم می شود حاوی مقداری هیدروژن کلرید باشد به هشت وجهی شفاف، سبز و براق تبدیل می شود. این کریستال ها بدون تغییر شکل، با گرم شدن در هوا به Mn3O4 تبدیل می شوند. هیدرات نیتروژن Mn(OH)2 توسط مواد قلیایی از محلول های نمک های نیتروژن به شکل رسوب سفیدی رسوب می کند که در اثر اکسیداسیون به سرعت در هوا قهوه ای می شود. خواص شیمیایی MnO بسیار شبیه به MgO است. خواص اساسی MnO واضح تر است. نمک های MnX2 یا مشابه نمک های MgX2 یا نمک های FeX2، NiX2، CuX2 هستند.

جدول 1. اکسیدهای منگنز.

نام		دمای ذوب	دمای جوش
اکسید منگنز (II).
اکسید منگنز (II، III).				رنگ قهوه ای
اکسید منگنز (II,IV).
اکسید منگنز (III).		940 درجه سانتیگراد (دکتر)		قهوه ای تیره
اکسید منگنز (IV)
اکسید منگنز (VI)
اکسید منگنز (VII).				سبز تیره

اکسید منگنز (II).

جدول 2. اکسید منگنز (II).

اکسید منگنز (II).
نام سیستماتیک	اکسید منگنز (II).
شیمی. فرمول
مشخصات فیزیکی
حالت	کریستال های مکعبی یا شش ضلعی سبز
جرم مولی	70.94 گرم در مول
تراکم
خواص حرارتی
دمای ذوب
دمای جوش

اکسید مارگنز (II) -- MnO -- اکسید منگنز پایین، مونوکسید.

مشخصات فیزیکی

نقطه ذوب 1569 درجه سانتیگراد. نقطه جوش 3127 درجه سانتیگراد * (*- با تفکیک بالا می رود) دو سیستم از کریستال های اکسید منگنز (II) شناخته شده است:

· مکعب (a = 0.4448 نانومتر)؛

· اصلاح شش ضلعی (پایدار تا 155.3 درجه سانتیگراد).

ضد فرومغناطیس با نقطه نیل 122 K، نیمه هادی. جرم مولی 70.94 گرم بر مول. رنگ کریستال ها سبز یا سبز خاکستری است. سیستم مکعبی دارای چگالی 5.18 گرم بر سانتی متر مکعب است.

خواص شیمیایی

نامحلول در آب. به راحتی اکسید می شود و یک پوسته MnO2 شکننده تشکیل می دهد. هنگامی که با هیدروژن یا فلزات فعال حرارت داده می شود به منگنز کاهش می یابد.

ویژگی های عمدتاً اساسی را نشان می دهد. با آب و محلول های قلیایی برهمکنش نمی کند، در اسیدها حل می شود و نمک های منگنز (II) و آب را تشکیل می دهد:

هنگامی که با قلیاها در اکسیژن اضافی ترکیب می شود، هیپومنگنات ها را تشکیل می دهد:

خواص ترمیمی را نشان می دهد.

خواص زمین شناسی

به ندرت در طبیعت یافت می شود. شامل منگنوزیت

اعلام وصول

اکسید منگنز (II) را می توان با کلسینه کردن در دمای 300 به دست آورددرجه سانتی گراد از نمک های منگنز (II) حاوی اکسیژن در یک جو گاز بی اثر. از MnO2 معمولی از طریق کاهش جزئی در دمای 700-900 درجه سانتیگراد با هیدروژن یا مونوکسید کربن به دست می آید.

در طی تجزیه حرارتی هیدروکسید منگنز (II) و نمکها در یک اتمسفر بی اثر:

یا کاهش MnO2:

کاربرد

به عنوان کاتالیزور برایهیدروژن زدایی پیپریدین

برای گوگرد زدایی فلزات استفاده می شود.

جزء بسیاری از مواد سرامیکی.

نمک های منگنز (II) به طور گسترده ای به عنوان کاتالیزور برای فرآیندهای اکسیداسیون استفاده می شود. به عنوان مثال، افزودن نمک های روغن بذر کتان اکسیداسیون دومی را توسط اکسیژن اتمسفر تسریع می کند و در نتیجه خشک شدن رنگ را تسریع می کند. روغن بذر کتان حاوی نمک منگنز (II).

اکسید منگنز (II، III).

جدول 3. اکسید منگنز (II,III).

اکسید منگنز (II، III).
نام سیستماتیک	اکسید منگنز (II، III).
شیمی. فرمول
مشخصات فیزیکی
حالت	کریستال های قهوه ای مشکی
جرم مولی	228.81 گرم در مول
تراکم	4.70; 4.856 گرم در سانتی متر
خواص حرارتی
درجه حرارت. شناور	1560; 1564; 1705 درجه سانتی گراد
مولر. ظرفیت گرمایی	139.3 J/(mol K)
آنتالپی تشکیل	1387.6 کیلوژول بر مول

اکسید منگنز (II,III) یک ترکیب معدنی است، اکسید فلز منگنز با فرمول Mn3O4، بلورهای قهوه ای سیاه، نامحلول در آب.

اعلام وصول

· این ماده معدنی در طبیعت وجود داردهاسمانیت -- Mn3O4 با ناخالصی.

مشخصات فیزیکی

اکسید منگنز (II,III) بلورهای قهوه ای-سیاه سیستم چهارضلعی را تشکیل می دهد، گروه فضایی I 41/amd، پارامترهای سلولی a = 0.575 نانومتر، c = 0.942 نانومتر، b = 103.9 درجه، Z = 4.

در دمای 1160 درجه سانتیگراد یک انتقال به فاز مکعبی وجود دارد.

پارامغناطیس.

اکسید منگنز (II,IV).

جدول 4. اکسید منگنز (II,IV).

اکسید منگنز (II,IV) یک ترکیب معدنی است، اکسید فلز منگنز با فرمول Mn5O8، می تواند به عنوان ارتومنگانیت منگنز Mn3(MnO4)2، جامد، نامحلول در آب در نظر گرفته شود.

اعلام وصول

· اکسیداسیوناکسید منگنز (II) یا اکسید منگنز (II,III):

مشخصات فیزیکی

اکسید منگنز (II,IV).- ماده جامدی که در آب نامحلول است.

خواص شیمیایی

هنگامی که گرم می شود، تجزیه می شود:

اکسید منگنز (III).

جدول 5. اکسید منگنز (III).

اکسید منگنز (III).
نام سیستماتیک	اکسید منگنز (III).
شیمی. فرمول
مشخصات فیزیکی
حالت	کریستال های قهوه ای مشکی
جرم مولی	157.87 گرم در مول
تراکم	4.50; 4.57-4.60 g/cm³
خواص حرارتی
درجه حرارت. شناور	تفاوت 1080 درجه سانتی گراد
مول. ظرفیت گرمایی	107.5 J/(mol K)
آنتالپی تشکیل	957.7 کیلوژول بر مول

اکسید منگنز (III) یک ترکیب معدنی است، اکسید فلز منگنز با فرمول Mn2O3، بلورهای قهوه ای مایل به سیاه، نامحلول در آب.

اعلام وصول

· مواد معدنی موجود در طبیعتبرونیت، کورناکیت و بیکسبیت - اکسید منگنز با ناخالصی های مختلف.

اکسیداسیون اکسید منگنز (II):

کاهش اکسید منگنز (IV):

مشخصات فیزیکی

اکسید منگنز (III) کریستال‌های قهوه‌ای مایل به سیاه را با چندین اصلاح تشکیل می‌دهد:

· b-Mn2O3، سیستم لوزی، کانی کورناکیت.

· β-Mn2O3، سیستم مکعبی، گروه فضایی I a3، پارامترهای سلول a = 0.941 نانومتر، Z = 16، بیکس بایت معدنی.

· g-Mn2O3، سیستم چهار ضلعی، پارامترهای سلول a = 0.57 نانومتر، c = 0.94 نانومتر.

در آب حل نمی شود.

پارامغناطیس.

خواص شیمیایی

هنگام گرم شدن تجزیه می شود:

کاهش یافته توسط هیدروژن:

هنگامی که در اسیدها حل می شود، نامتناسب می شود:

· هنگامی که با اکسیدهای فلزی ذوب می شود، نمک های منگنیت را تشکیل می دهد:

اکسید منگنز (IV)

جدول 6. اکسید منگنز (IV).

اکسید منگنز (IV)
نام سیستماتیک	دی اکسید منگنز
شیمی. فرمول
مشخصات فیزیکی
حالت	بلورهای چهارضلعی سیاه
جرم مولی	86.9368 گرم در مول
تراکم
خواص حرارتی
درجه حرارت. تفاوت
آنتالپی تشکیل	521.5 کیلوژول بر مول

خواص شیمیایی

در شرایط عادی کاملاً بی اثر رفتار می کند. هنگامی که با اسیدها گرم می شود، خاصیت اکسید کننده از خود نشان می دهد، به عنوان مثال، اسید هیدروکلریک غلیظ را به کلر اکسید می کند:

با اسیدهای سولفوریک و نیتریک، MnO2 با آزاد شدن اکسیژن تجزیه می شود:

هنگام تعامل با عوامل اکسید کننده قوی، دی اکسید منگنز به ترکیبات Mn7+ و Mn6+ اکسید می شود:

دی اکسید منگنز خاصیت آمفوتریکی دارد. بنابراین، هنگامی که محلول اسید سولفوریک نمک MnSO4 با پرمنگنات پتاسیم در حضور اسید سولفوریک اکسید می شود، یک رسوب سیاه از نمک Mn(SO4)2 تشکیل می شود.

هنگامی که با قلیاها و اکسیدهای بازی ذوب می شود، MnO2 به عنوان یک اکسید اسیدی عمل می کند و نمک های منگنیت را تشکیل می دهد:

یک کاتالیزور برای تجزیه پراکسید هیدروژن است:

اعلام وصول

در شرایط آزمایشگاهی با تجزیه حرارتی به دست می آیدپتاسیم پرمنگنات:

همچنین می توان آن را با واکنش پرمنگنات پتاسیم با پراکسید هیدروژن تهیه کرد. در عمل، MnO2 حاصل به طور کاتالیزوری پراکسید هیدروژن را تجزیه می کند، در نتیجه واکنش به پایان نمی رسد.

در دمای بالای 100 درجه سانتیگراد، کاهش پرمنگنات پتاسیم با هیدروژن:

اکسید منگنز (VII).

· اکسید منگنز (VII) Mn2O7 - مایع روغنی قهوه ای مایل به سبز (ذوب = 5.9 درجه سانتیگراد)، ناپایدار در دمای اتاق. یک اکسید کننده قوی، پس از تماس با مواد قابل اشتعال، آنها را مشتعل می کند، احتمالاً با انفجار. هنگام تعامل با مواد آلی، از یک فشار، از یک فلاش روشن نور منفجر می شود. اکسید منگنز (VII) Mn2O7 را می توان با اثر اسید سولفوریک غلیظ بر روی پرمنگنات پتاسیم به دست آورد:

اکسید منگنز (VII) ناپایدار است و به اکسید منگنز (IV) و اکسیژن تجزیه می شود:

در همان زمان، ازن آزاد می شود:

اکسید منگنز (VII) با آب واکنش می دهد و اسید پرمنگانیک تشکیل می دهد:

اکسید منگنز (VI)

جدول 7. اکسید منگنز (VI).

اکسید منگنز (VI) یک ترکیب غیر آلی، اکسید فلز منگنز با فرمول MnO3، یک ماده آمورف قرمز تیره است که با آب واکنش می دهد.

ماده شیمیایی تولید دی اکسید منگنز

اعلام وصول

· از تراکم بخارات بنفش که هنگام گرم شدن محلول آزاد می شود تشکیل می شودپرمنگنات پتاسیم در اسید سولفوریک:

مشخصات فیزیکی

اکسید منگنز (VI) یک ماده آمورف قرمز تیره را تشکیل می دهد.

خواص شیمیایی

· هنگام گرم شدن تجزیه می شود:

با آب واکنش نشان می دهد:

با قلیاها نمک ها - منگنات ها را تشکیل می دهد:

الگوهای تغییرات در خواص اکسیدهای منگنز

پایدارترین آنها MnO2، Mn2O3 و Mn3O4 (اکسید مخلوط - تتروکسید تری منگنز) هستند.

خواص اکسیدهای منگنز به درجه اکسیداسیون فلز بستگی دارد: با افزایش درجه اکسیداسیون، خواص اسیدی افزایش می یابد:

MnO > Мn2О3 > MnO2 > Мn2О7

اکسیدهای منگنز بسته به درجه اکسیداسیون فلز، خواص اکسید کننده یا کاهنده از خود نشان می دهند: اکسیدهای بالاتر عامل اکسید کننده هستند و به MnO2 احیا می شوند، اکسیدهای پایین تر عامل کاهنده هستند و وقتی اکسید می شوند، MnO2 را تشکیل می دهند. بنابراین، MnO2 پایدارترین اکسید است.

روش های تولید دی اکسید منگنز

این اختراع مربوط به زمینه متالورژی، به طور خاص، تولید اکسیدهای منگنز با کیفیت بالا است که می تواند به طور گسترده در صنایع شیمیایی و متالورژی استفاده شود. روش تولید دی اکسید منگنز شامل حل کردن مواد خام حاوی منگنز در اسید نیتریک برای به دست آوردن محلولی از نیترات منگنز و نیترات های کلسیم، پتاسیم، منیزیم و ناخالصی های سدیم موجود در سنگ معدن است. سپس تجزیه حرارتی نیترات ها در اتوکلاو انجام می شود. تجزیه حرارتی با کاهش ثابت فشار در اتوکلاو انجام می شود که از فشار 0.6 مگاپاسکال شروع می شود و در پایان فرآیند به 0.15 مگاپاسکال کاهش می یابد. در این حالت خمیر در هنگام تجزیه حرارتی با همزن با سرعت 15-1 دور در دقیقه به طور مداوم به هم زده می شود و ارتعاش با فرکانس 50-20 هرتز به آن اعمال می شود. این روش را می توان در شرکت های شیمیایی که دارای اتوکلاوهایی هستند که تحت فشار کار می کنند، اجرا کرد. نتیجه فنی اختراع تولید دی اکسید منگنز با کیفیت بهبود یافته است. 2 برگه، 2 پر.

این اختراع مربوط به زمینه متالورژی آهنی، به طور خاص، تولید دی اکسید منگنز با کیفیت بالا است که می تواند به طور گسترده در صنایع شیمیایی و متالورژی، به ویژه در تولید منگنز الکترولیتی و الکتروترمال، فرومنگنز کربن متوسط ​​استفاده شود. و آلیاژهای کم فسفر بر اساس آن.

از ادبیات فنی، چندین روش برای تولید دی اکسید منگنز خالص شناخته شده است: شیمیایی، هیدرومتالورژیکی، پیروهیدرو متالورژیکی و پیرومتالورژیکی.

الزامات اصلی روش های شیمیایی برای تولید دی اکسید منگنز عبارتند از:

راندمان حذف فسفر و باند.

سادگی طراحی سخت افزار؛

عملکرد بالا؛

در دسترس بودن و کم هزینه بودن معرف ها.

روشی شناخته شده برای تولید دی اکسید منگنز خالص با استفاده از روش اسید سولفوریک وجود دارد. ماهیت روش به شرح زیر است: دی اکسید گوگرد حاوی دی اکسید گوگرد (SO2) و انیدرید سولفوریک (SO3) از یک سوسپانسیون (S:L = 1:4) تهیه شده از سنگ معدن و محلولی از دی تیونات کلسیم عبور داده می شود. انحلال این گازها در آب منجر به تشکیل اسیدهای گوگردی و سولفوریک می شود. اکسیدهای منگنز به شدت در اسید گوگرد حل می شوند تا نمک منگنز اسید دی تیونات و سولفات منگنز را با توجه به واکنش ها تشکیل دهند: MnO2 + 2SO2 = MnS2O6. MnO2+SO2 = MnSO4.

در حضور دی تیونات کلسیم اضافی، سولفات کلسیم رسوب می کند و دی تیونات منگنز تشکیل می شود: MnSO4+CaS2O6=MnS2O6+CaSO4

خمیر شسته شده با شیر آهک تا PH 5-4 خنثی می شود، سپس برای اکسید شدن اکسید آهن و حذف دی اکسید گوگرد، هوادهی می شود. رسوبات زیر: آهن آهن، فسفر، آلومینیوم، سیلیس. رسوب فیلتر شده، با آب داغ شسته شده و به زباله دان فرستاده می شود. از محلول خالص شده، با افزودن آهک زنده، منگنز به صورت هیدروکسید رسوب می‌کند و دوباره دی تیونات کلسیم به دست می‌آید که به فرآیند بازگردانده می‌شود:

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

رسوب هیدروکسید منگنز فیلتر شده، شسته، خشک و کلسینه می شود. کنسانتره کلسینه شده حاوی: 92 - MnO2، 1.5 - SiO2، 4.0 - CaO، 0.02 - P2O5 و 0.5-3 - SO 2 (M.I. Gasik. Metallurgy of manganese. Kyiv: Technology, 1979, pp.55-).

معایب روش شناخته شده برای تولید دی اکسید منگنز عبارتند از:

پیچیدگی طراحی سخت افزار؛

این محصول با سنگ های زائد (SiO2، CaO و غیره) آلوده است.

غلظت بالای گوگرد در محصول نهایی (از 5/0 تا 3 درصد).

نزدیکترین روش پیشنهادی از نظر ماهیت فنی و اثر به دست آمده، روش تولید دی اکسید منگنز با تجزیه حرارتی نیترات منگنز در حضور نیترات های کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سدیم است که بر اساس آن تجزیه در یک سطح انجام می شود. فشار 0.15-1.0 MPa (گواهی مؤلف شماره 1102819، کلاس C22B 47/00؛ C01G 45/02، اولویت مورخ 20/05/83، انتشار 15/07/84، بولتن شماره 26).

طبق روش نمونه اولیه، دی اکسید منگنز در حضور نیترات های کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سدیم تولید می شود، تجزیه در فشار 0.15-1.0 مگاپاسکال انجام می شود.

پارامترهای تکنولوژیکی و خواص روش نمونه اولیه:

دمای تجزیه، درجه سانتیگراد - 170-190;

سرعت تشکیل دی اکسید منگنز، کیلوگرم بر متر مکعب - 500-700؛

درجه تجزیه منگنز(NO3)2، درصد مقدار اولیه - 78-87;

شرایط تخلیه خمیر از راکتور - توسط گرانش.

مصرف انرژی، MJ/kg - 1.7-2.2;

از معایب این روش شناخته شده، سرعت کم تجزیه نیترات منگنز، مصرف انرژی بالا و مقدار زیاد آب در اکسیدهای نیتروژن حاصل می باشد.

هدف از این اختراع ساده سازی فناوری تولید دی اکسید منگنز، افزایش سرعت تجزیه و بازده محصول است.

هدف با این واقعیت حاصل می شود که فرآیند تجزیه حرارتی با کاهش تدریجی فشار در اتوکلاو انجام می شود که از فشار 0.6 مگاپاسکال شروع می شود و در پایان فرآیند به 0.15 مگاپاسکال کاهش می یابد، در حالی که خمیر کاغذ است. به طور مداوم با یک همزن چرخان با سرعت 1-15 دور در دقیقه پردازش می شود. در این حالت، در طول فرآیند تجزیه حرارتی، ارتعاش با فرکانس 20-50 هرتز به همزن دوار اعمال می شود.

مقدار فشار بالایی برای تجزیه حرارتی نیترات ها با شرایط پردازش اکسیدهای نیتروژن به اسید تعیین می شود (در فشاری که بیش از 0.6 مگاپاسکال نباشد) و حد پایین با مصلحت عملی تعیین می شود. کاهش تدریجی فشار به 0.15 مگاپاسکال، تجزیه حرارتی کامل‌تر نیترات منگنز را تضمین می‌کند.

کاهش سرعت چرخش میکسر به کمتر از 1 دور در دقیقه، محلول خمیری همگنی را ارائه نمی دهد. افزایش سرعت چرخش بیش از 15 دور در دقیقه منجر به جدا شدن خمیر و نمایان شدن مناطقی با غلظت آب بیشتر (به دلیل تفاوت در چگالی) می شود.

فرکانس های ارتعاش کمتر - زیر 20 هرتز، اعمال شده بر روی مخلوط کن، عملاً هیچ تأثیری بر تجزیه حرارتی نیترات منگنز ندارند. افزایش فرکانس ارتعاش بالای 50 هرتز توجیه اقتصادی ندارد.

اگر این شرایط برآورده شود، نه تنها سرعت تجزیه نیترات منگنز افزایش می‌یابد، بلکه خود فرآیند به طور کلی از نظر فناوری پیشرفته‌تر می‌شود. مشخص شده است که در فرآیند پیشنهادی، بازده خمیر کاغذ تا حد زیادی به خواص فیزیکی آن بستگی ندارد، که فرآیند تخلیه آن از راکتور را بسیار ساده می‌کند، در حالی که اکسیدهای نیتروژن حاوی غلظت‌های پایین‌تری از آب هستند و می‌توانند به راحتی دوباره به اسید تبدیل شوند. . جدول 1 داده های مقایسه ای در مورد پارامترهای تکنولوژیکی برای تولید دی اکسید منگنز با استفاده از روش های شناخته شده و پیشنهادی ارائه می دهد. شاخص های (متوسط) روش پیشنهادی برای تولید دی اکسید منگنز، ارائه شده در جدول 8، بر اساس نتایج آزمایش ها (مثال 1) گرفته شده است.

جدول 8

پارامترها و خصوصیات تکنولوژیکی
معروف	پیشنهاد شده
دمای تجزیه، درجه سانتیگراد
فشار، MPa		کاهش تدریجی فشار از 0.6 به 0.15
سرعت تشکیل دی اکسید منگنز، کیلوگرم بر متر مکعب
زمان لازم برای تشکیل 200 کیلوگرم دی اکسید منگنز، ساعت
درجه تجزیه منگنز(NO3)2، درصد مقدار اولیه
شرایط تخلیه خمیر کاغذ از راکتور	توسط جاذبه	توسط جاذبه
مصرف انرژی، MJ/kg MnO2
سرعت چرخش میکسر، دور در دقیقه.

در طول تجزیه حرارتی، ارتعاش با فرکانس 30 هرتز به همزن دوار اعمال شد - درجه تجزیه منگنز (NO3)2 2-3.5٪ افزایش می یابد.

خواص فیزیکی و شیمیایی پودر:

چگالی - 5.10 گرم بر سانتی متر مکعب؛

H 2O - بیش از 3H10-2 wt.٪.

در زیر نمونه هایی وجود دارد که در حیطه ادعاها، منحصر به دیگران نیست.

مثال 1

1.5 کیلوگرم محلول نیترات با ترکیب زیر، درصد وزنی: 40.15 Mn(NO3)2; 25.7 کلسیم (NO3) 2 7.3 Mg (NO3)2; 9.2 KNO3; 5.7 NaNO3; 15.0 H2O.

وزن آب حذف شده در طول تجزیه حرارتی با تفاوت وزن آن در محلول اولیه و در فاز مایع خمیر مشخص شد. مقدار اکسیدهای نیتروژن آزاد شده با استوکیومتری واکنش تجزیه حرارتی نیترات منگنز مطابق با مقدار MnO2 بدست آمده تعیین شد. نتایج اصلی آزمایش ها در جدول 9 ارائه شده است.

جدول 9

گزینه ها	نمونه هایی از اجرای بتن
روش شناخته شده	روش پیشنهادی
دمای تجزیه، C°
فشار، MPa*
سرعت چرخش میکسر، دور در دقیقه
فرکانس ارتعاش، هرتز
زمان تجزیه، دقیقه
سرعت تشکیل MnO2، kg/m3h
حجم گازهای آزاد شده، m3 در هر کیلوگرم MnO2
عملکرد دی اکسید منگنز خشک، %
حد فشار بالایی برای تجزیه حرارتی نیترات ها با شرایط برای پردازش اکسیدهای نیتروژن به اسید تعیین می شود.

دی اکسید منگنز با ترکیب زیر، درصد وزنی به دست آمد: MnO2 - 99.6. آر<0,005; S<0,05; SiO2<0,1; (К, Mg, Na, Ca)<0,1.

بنابراین، روش پیشنهادی نه تنها تجزیه سریع‌تر نیترات منگنز را فراهم می‌کند، بلکه فناوری تولید MnO2 را هم در مرحله تخلیه و هم در مرحله بازسازی اکسیدهای نیتروژن به طور قابل توجهی ساده می‌کند. در همان زمان، هزینه های توزیع مجدد به طور قابل توجهی کاهش می یابد. بازده دی اکسید منگنز خشک حاصل 84-92 درصد در مقابل 78 درصد (طبق روش شناخته شده) از نظر تئوری ممکن است.

مثال 2

دی اکسید منگنز به دست آمده برای ذوب منگنز فلزی توسط یک فرآیند خارج از کوره استفاده می شود.

شارژ دارای ترکیب زیر، کیلوگرم بود:

فقط 15.5 کیلوگرم

مخلوط مخلوط شده، در محور ذوب بارگذاری شده و با استفاده از فیوز آتش زده شد. زمان ذوب 2.4 دقیقه بود. ما 5.25 کیلوگرم ترکیب فلز منگنز به دست آوردیم. % منگنز 98.9; Al 0.96; P - آثار (کمتر از 0.005٪) و 9.3 کیلوگرم ترکیب سرباره، درصد وزنی: MnO 14.6; Al2O3 68.3; CaO 18.0.

استخراج منگنز به آلیاژ 85.0٪ بود.

سرباره حاصل از ذوب فلز منگنز می تواند به عنوان ماده اولیه (به جای بوکسیت) در تولید آلومینیوم استفاده شود.

استفاده از اختراع پیشنهادی مشکل استفاده از ذخایر قابل توجه سنگ معدن منگنز با عیار پایین، به ویژه سنگ معدن کربنات کانسار Usinsk یا گره های فرومنگنز را حل می کند، که غنی سازی آن با هر وسیله دیگری در حال حاضر بی سود است.

آلیاژهای منگنز حاصل با غلظت بالای عنصر اصلی (منگنز) و محتوای کم ناخالصی های مضر (فسفر و کربن) متمایز می شوند.

استفاده از فروآلیاژهای منگنز در ذوب گریدهای فولادی با کیفیت بالا منجر به کاهش مصرف فلزی سازه ها می شود، فرآیند آلیاژسازی را ساده می کند و اثر اقتصادی قابل توجهی ارائه می دهد.

تولید کنسانتره منگنز به روش های شیمیایی کمبود فروآلیاژ منگنز در کشور را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و می توان تولید آن را در کارخانه های شیمیایی سازماندهی کرد.

روش پیشنهادی برای تولید دی اکسید منگنز را می توان در شرکت هایی که توانایی استفاده از اکسیدهای نیتروژن را دارند سازماندهی کرد.

مطالبه

روشی برای تولید دی اکسید منگنز از طریق تجزیه حرارتی، از جمله حل کردن مواد خام حاوی منگنز در اسید نیتریک برای به دست آوردن محلولی از نیترات ها و نیترات های منگنز، ناخالصی های کلسیم، پتاسیم، منیزیم، سدیم موجود در سنگ معدن و متعاقب آن تجزیه حرارتی نیترات ها در یک اتوکلاو، مشخصه آن این است که تجزیه حرارتی با کاهش ثابت فشار در اتوکلاو انجام می شود، از فشار 0.6 مگاپاسکال شروع می شود و در پایان فرآیند به 0.15 مگاپاسکال کاهش می یابد، در حالی که خمیر به طور مداوم با یک میکسر پردازش می شود. چرخش با سرعت 1-15 دور در دقیقه و ارتعاش آن در فرکانس 20 -50 هرتز.

بخش تجربی

تجربیات فوق در شرکت های بزرگ اعمال می شود.

من می خواهم یک روش آزمایشگاهی برای بدست آوردن دی اکسید منگنز در دی اکسید قلع در نظر بگیرم.

تجهیزات جانبی:

1. بوته چینی:

2.فیلتر شیشه ای.

ماهیت روش: تهیه اکسیدهای جامد با تجزیه حرارتی مخلوطی از SnC2O4*H2O و MnSO4*5H2O، کلسینه کردن در هوا.

سنتز اولیه SnC2O4 * H2O.

برای به دست آوردن اگزالات قلع، 10 گرم سولفات قلع و 4.975 گرم اگزالات آمونیوم مصرف کردیم. محلول های هر دو ماده تهیه شد؛ برای این منظور سولفات قلع در 100 میلی لیتر آب و اگزالات آمونیوم در 50 میلی لیتر آب حل شد. سپس محلولی از اگزالات آمونیوم به محلول سولفات قلع اضافه شد. بارش فعال رسوبات ریز سفید (SnC2O4*H2O) مشاهده شد. سوسپانسیون حاصل روی یک فیلتر شیشه ای ضخیم فیلتر شد.

معادله واکنش:

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

نتیجه 7.934 گرم اگزالات قلع، با جرم تخمینی 9.675 بود. بازده واکنش 82.0 درصد بود.

با توجه به معادلات واکنش

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

SnC2O4*H2O >SnO + CO2 + H2O >SnO2

الف) 7.5% MnO2 / 92.5% SnO2.

برای به دست آوردن آن، ما 0.75 گرم SnC2O4 * H2O، 0.07 گرم MnSO4 * 5H2O را گرفتیم. (از آنجایی که مقدار سولفات منگنز به طور قابل توجهی کمتر از مقدار اگزالات آمونیوم بود، برای دستیابی به همگنی بیشتر مخلوط، پس از قرار دادن آن در بوته چینی، چند قطره آب به آن اضافه شد. سپس مخلوط روی مشعل کلسینه شد. ). حالت کلسیناسیون در دمای 900 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت هیچ نتیجه ای نداشت (رنگ کرم مایل به خاکستری مخلوط باقی ماند). در نتیجه کلسینه کردن در دمای 1200 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت، نمونه رنگ قرمز روشن به دست آورد. وزن نمونه 0.5 گرم

ب) 15% MnO2 / 85% SnO2. (0.761 گرم SnC2O4*H2O، 0.088 گرم MnSO4*5H2O) وزن نمونه 0.53 گرم.

ب) 22% MnO2 / 78% SnO2. (0.67 گرم SnC2O4*H2O، 0.204 گرم MnSO4*5H2O). وزن نمونه 0.52 گرم

د) 28% MnO2 / 72% SnO2 (0.67 گرم SnC2O4 * H2O، 0.2911 گرم MnSO4 * 5H2O). وزن نمونه 0.56 گرم

نتیجه

قبل از شروع تحقیق، وظایف زیر را برای خود تعیین کردم:

· انجام تجزیه و تحلیل ادبیات در مورد خواص فیزیکی و شیمیایی، روش های تولید، روش های استفاده از اکسیدهای منگنز و منگنز.

· بررسی خواص اکسیدهای منگنز.

· فناوری های تولید دی اکسید منگنز را آشکار کرده و موثرترین آنها را شناسایی کنید.

· انجام محاسبات.

در طول کار من:

1. تجزیه و تحلیل ادبیات در مورد خواص فیزیکی و شیمیایی، روش های تولید، و روش های استفاده از اکسیدهای منگنز و منگنز انجام شد.

2. خواص اکسیدهای منگنز مورد مطالعه قرار گرفته است.

3. فن‌آوری‌های تولید دی‌اکسید منگنز افشا شده و مؤثرترین آنها شناسایی شده است.

4. محاسبات انجام شده است.

راه های زیادی برای به دست آوردن دی اکسید منگنز از منابع مختلف در نظر گرفته شد، اما من تصمیم گرفتم روی روش به دست آوردن دی اکسید منگنز در دی اکسید قلع تمرکز کنم. درجه کریستالی بالای نمونه و عملکرد بالا را نشان داد. استفاده از آن (برای غلظت های بالای دی اکسید منگنز) منطقی است.

کاربرد

منگنز

شیوع در طبیعت

منگنز چهاردهمین عنصر فراوان روی زمین است و بعد از آهن دومین فلز سنگین موجود در پوسته زمین است (۰.۰۳ درصد از کل تعداد اتم های پوسته زمین). مقدار وزن منگنز از سنگهای اسیدی (600 گرم در تن) به سنگهای بازی (2/2 کیلوگرم در تن) افزایش می یابد. در بسیاری از سنگ معدن های خود آهن را همراهی می کند، اما ذخایر مستقل منگنز نیز وجود دارد. تا 40 درصد از سنگ معدن منگنز در کانسار چیاتوره (منطقه کوتایسی) متمرکز شده است. منگنز پراکنده شده در سنگ ها توسط آب شسته شده و به اقیانوس جهانی منتقل می شود. در عین حال، محتوای آن در آب دریا ناچیز است (10؟ 7-10؟ 6٪) و در نقاط عمیق اقیانوس غلظت آن به دلیل اکسیداسیون توسط اکسیژن محلول در آب با تشکیل آب به 0.3٪ افزایش می یابد. اکسید منگنز نامحلول که به شکل هیدراته (MnO2 xH2O) است و در لایه‌های زیرین اقیانوس فرو می‌رود و به اصطلاح ندول‌های آهن منگنز را در کف ایجاد می‌کند که در آن مقدار منگنز می‌تواند به 45 درصد برسد (آنها همچنین حاوی ناخالصی هستند. از مس، نیکل، کبالت). چنین گره هایی ممکن است در آینده به منبع منگنز برای صنعت تبدیل شوند.

ذخایر جهانی سنگ معدن منگنز با 90 درصد کانسنگ اکسید (38 درصد) و اکسید کربنات (52 درصد) تشکیل شده است.

در آفریقای جنوبی، حدود 95 درصد از ذخایر در منطقه منحصر به فرد سنگ آهن منگنز کورومان متمرکز شده است. بزرگترین ذخایر عبارتند از Mamatvan (متوسط ​​محتوای منگنز 38%)، Wessels (47%) Middelplatz (36%).

در چین، ذخایر منگنز توسط ذخایر کوچک اما متعدد از سنگ معدن اکسید نشان داده شده است. میانگین محتوای سنگ معدن 20-40٪ است. این کشور به طور مداوم در حال جستجو و اکتشاف ذخایر جدید منگنز برای کاهش وابستگی کشور به واردات سنگ معدنی مرغوب است.

در قزاقستان، بیش از 90٪ در منطقه قزاقستان مرکزی، در میدان های کاراژال و اوشکتین واقع شده است. ذخایر حدود 85 میلیون تن (متوسط ​​محتوای منگنز 22 درصد) است.

ذخایر اوکراین در حوضه سنگ معدن منگنز اوکراین جنوبی واقع شده است. این میادین گروه نیکوپول و میدان‌های بولشتوکماکسکویه هستند که شامل 33 و 67 درصد ذخایر اثبات‌شده اوکراین است. اوکراین همچنین دارای یکی از قدرتمندترین مجتمع ها در اروپا برای فرآوری سنگ معدن و تولید فروآلیاژهای منگنز از جمله کارخانه های نیکوپول، زاپوروژیه و استاخانوف است.

در گرجستان، منبع اصلی مواد خام، ذخایر چیاتوره است. سنگ معدن اکسید 28٪ (متوسط ​​محتوای منگنز 26٪) از ذخایر تایید شده، سنگ معدن کربنات (متوسط ​​محتوای منگنز 18٪ - 72٪) را تشکیل می دهد.

در روسیه، منگنز یک ماده خام بسیار کمیاب با اهمیت استراتژیک است. علاوه بر ذخایر مشخص شده Usinsky و Polunochny، کانسارهای Khingan جنوبی از Khingan کوچک در منطقه یهودی، Porozhnenskoye در خط الراس Yenisei، منطقه Rogachevo-Taininskaya (260 میلیون تن سنگ معدن کربنات، با محتوای 8-15٪). ) و میدان معدنی تاینینسکی شمالی (5 میلیون تن سنگ معدنی اکسیدی، با محتوای 16-24٪) در نوایا زملیا که اکتشاف نشده است.

خواص فیزیکی و شیمیایی

منگنز فلزی سخت و شکننده است. چهار تغییر مکعبی منگنز فلزی شناخته شده است. در دماهای از دمای اتاق تا 710 درجه سانتیگراد، a-Mn پایدار است، پارامتر شبکه a = 0.89125 نانومتر، چگالی 7.44 کیلوگرم بر dm3. در محدوده دمایی 710-1090 درجه سانتیگراد b-Mn، پارامتر شبکه a = 0.6300 نانومتر وجود دارد. در دماهای 1090-1137 درجه سانتیگراد - g-Mn، پارامتر شبکه a = 0.38550 نانومتر. در نهایت، در دماهای 1137 درجه سانتی گراد تا نقطه ذوب (1244 درجه سانتی گراد)، d-Mn با پارامتر شبکه a = 0.30750 نانومتر پایدار است. اصلاحات a، b و d شکننده هستند، g-Mn شکل پذیر است. نقطه جوش منگنز حدود 2080 درجه سانتیگراد است.

در هوا، منگنز اکسید می شود، در نتیجه سطح آن با یک فیلم اکسید متراکم پوشیده شده است که فلز را از اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. هنگامی که در هوای بالای 800 درجه سانتیگراد کلسینه می شود، منگنز با فلس پوشیده می شود که از یک لایه بیرونی Mn3O4 و یک لایه داخلی از ترکیب MnO تشکیل شده است.

منگنز چندین اکسید را تشکیل می دهد: MnO، Mn3O4، Mn2O3، MnO2 و Mn2O7. همه آنها به جز Mn2O7 که یک مایع سبز روغنی در دمای اتاق با نقطه ذوب 5.9 درجه سانتیگراد است، جامدات کریستالی هستند.

مونوکسید منگنز MnO در طی تجزیه نمکهای منگنز دو ظرفیتی (کربنات و غیره) در دمای حدود 300 درجه سانتیگراد در یک جو بی اثر تشکیل می شود:

MnCO3 = MnO + CO2

این اکسید خاصیت نیمه رسانایی دارد. تجزیه MnOOH می تواند Mn2O3 تولید کند. هنگامی که MnO2 در هوا در دمای تقریباً 600 درجه سانتیگراد گرم می شود، همان اکسید منگنز تشکیل می شود:

4MnO2 = 2Mn2O3 + O2

اکسید Mn2O3 توسط هیدروژن به MnO کاهش می یابد و تحت تأثیر اسیدهای سولفوریک و نیتریک رقیق به دی اکسید منگنز MnO2 تبدیل می شود.

اگر MnO2 در دمای حدود 950 درجه سانتیگراد کلسینه شود، حذف اکسیژن و تشکیل اکسید منگنز با ترکیب Mn3O4 مشاهده می شود:

3MnO2 = Mn3O4 + O2

این اکسید را می توان به صورت MnO·Mn2O3 نشان داد و از نظر خواص، Mn3O4 مربوط به مخلوطی از این اکسیدها است.

دی اکسید منگنز MnO2 رایج ترین ترکیب طبیعی منگنز در طبیعت است که در چندین شکل چندشکلی وجود دارد. به اصطلاح b-modification از MnO2 پیرولوزیت معدنی ذکر شده است. اصلاح متعارف دی اکسید منگنز، g-MnO2 نیز در طبیعت رخ می دهد. این ماده معدنی رامسدلیت است (نام دیگر پلیانیت است).

دی اکسید منگنز غیر استوکیومتری است و همیشه کمبود اکسیژن در شبکه آن وجود دارد. اگر اکسیدهای منگنز مربوط به حالت‌های اکسیداسیون پایین‌تر از 4+ بازی باشند، دی‌اکسید منگنز دارای خواص آمفوتریک است. در دمای 170 درجه سانتی گراد، MnO2 را می توان با هیدروژن به MnO کاهش داد.

اگر اسید سولفوریک غلیظ به پرمنگنات پتاسیم KMnO4 اضافه شود، اکسید اسید Mn2O7 تشکیل می شود که دارای خواص اکسید کننده قوی است:

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

Mn2O7 یک اکسید اسیدی است که توسط اسید پرمنگنیک قوی НMnO4 نشان داده می شود که در حالت آزاد وجود ندارد.

هنگامی که منگنز با هالوژن ها تعامل می کند، دی هالیدهای MnHal2 تشکیل می شود. در مورد فلوئور، تشکیل فلوریدهای ترکیب MnF3 و MnF4 نیز امکان پذیر است و در مورد کلر نیز تری کلرید MnCl3. واکنش منگنز با گوگرد منجر به تشکیل سولفیدهای ترکیبات MnS (به سه شکل چندشکلی) و MnS2 می شود. یک گروه کامل از نیتریدهای منگنز شناخته شده است: MnN6، Mn5N2، Mn4N، MnN، Mn6N5، Mn3N2.

با فسفر، منگنز فسفیدهای ترکیبات MnP، MnP3، Mn2P، Mn3P، Mn3P2 و Mn4P را تشکیل می دهد. چندین کاربید و سیلیسید منگنز شناخته شده است.

منگنز بسیار آهسته با آب سرد واکنش می دهد، اما هنگامی که گرم می شود، سرعت واکنش به طور قابل توجهی افزایش می یابد، منگنز (OH)2 تشکیل می شود و هیدروژن آزاد می شود. هنگامی که منگنز با اسیدها تعامل می کند، نمک های منگنز (II) تشکیل می شوند:

Mn + 2HCl = MnCl2 + H2.

از محلول‌های نمک‌های Mn2+، می‌توان یک پایه Mn(OH)2 را رسوب داد که در آب کم محلول است:

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

چندین اسید مربوط به منگنز است که مهمترین آنها اسید پرمنگنات ناپایدار قوی H2MnO4 و اسید منگنز HMnO4 است که نمکهای آنها به ترتیب منگنات (مثلا منگنات سدیم Na2MnO4) و پرمنگناتها (مثلاً پرمنگنات پتاسیم KMnO4) هستند. .

منگنات‌ها (فقط منگنات‌های فلز قلیایی و باریم شناخته شده‌اند) می‌توانند خواصی را به عنوان عوامل اکسید کننده از خود نشان دهند (اغلب)

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

و عوامل کاهنده

2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl.

در محلول های آبی، منگنات ها به طور نامتناسبی به ترکیبات منگنز (4+) و منگنز (7+) تقسیم می شوند:

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

در این حالت رنگ محلول از سبز به آبی و سپس به بنفش و زرشکی تغییر می کند. به دلیل توانایی آن در تغییر رنگ محلول های خود، K. Scheele منگنات پتاسیم را یک آفتاب پرست معدنی نامید.

پرمنگنات ها عوامل اکسید کننده قوی هستند. به عنوان مثال، پرمنگنات پتاسیم KMnO4 در یک محیط اسیدی، دی اکسید گوگرد SO2 را به سولفات اکسید می کند:

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

در فشاری حدود 10 مگاپاسکال، MnCl2 بی آب، در حضور ترکیبات آلی فلزی، با مونوکسید کربن (II) CO واکنش داده و کربونیل دو هسته ای Mn2(CO)10 را تشکیل می دهد.

ادبیات

1. منابع اینترنتی

2. کارگاه در مورد شیمی معدنی: Proc. دفترچه راهنما برای دانش آموزان بالاتر کتاب درسی تاسیسات/V.A. آلشین، A.I. دونایف، A. I. Zhirov؛ ویرایش شده توسط Yu.D. ترتیاکوف - M.: انتشارات. مرکز "آکادمی"، 1383.

3. گلینکا N.L. شیمی عمومی//م.: انتگرال-پرس، 2002.

4. آخمتوف N.S. شیمی عمومی و معدنی کتاب درسی برای دانشگاه ها - ویرایش چهارم، تجدید نظر شده // M.: بالاتر. مدرسه، مرکز انتشارات "آکادمی"، 1380.

5. شیمی معدنی. شیمی عناصر: کتاب درسی در 2 جلد. T.2/Yu.D. ترتیاکوف، L.I. مارتیننکو، A.N. Grigoriev، A. Yu. Tsivadze. - ویرایش دوم، تجدید نظر شده. و اضافی - M.: انتشارات دانشگاه دولتی مسکو؛ ICC "Akademkniga"، 2007.

6. دایره المعارف شیمی / هیئت تحریریه: Knunyants I.L. و دیگران // م.: دایره المعارف شوروی، 1992.

7. Ugai Y.A. شیمی عمومی: کتاب درسی برای دانشجویان شیمی. متخصص. un-tov//M.: بالاتر. مدرسه، -1984.

8. شیمی عمومی و معدنی. دوره سخنرانی. بخش دوم کلاس های اصلی ترکیبات معدنی/ Korneev Yu.M., Ovcharenko V.P., Egorov E.N.//M.: مدرسه به نام A.N. کولموگروف، انتشارات دانشگاه مسکو، 2000.

9. Chemist’s Handbook / هیئت تحریریه: Nikolsky B.P. و دیگران - ویرایش دوم، تجدید نظر شده//M.-L.: Chemistry، 1966. - T.1.

ارسال شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

مرجع تاریخی کاربرد منگنز به دست آوردن منگنز ترکیبات منگنز در سیستم های بیولوژیکی حجم تولید سنگ منگنز توسط شرکت. کودهای منگنز بیماری ناشی از سم منگنز

چکیده، اضافه شده در 11/05/2004


خواص ذخایر رسوبی سنگ معدن منگنز. خواص مونوکسید منگنز تجزیه نمک های منگنز دو ظرفیتی تولید صنعتی منگنز. استخراج و بهره برداری از سنگ معدن. الکترولیز محلول های آبی سولفات منگنز. منابع سنگ معدن منگنز

چکیده، اضافه شده در 2011/03/01


هیدروکسیدهای دو لایه لایه ای (LDH)، ساختار و روش های سنتز آنها. بررسی جذب منگنز (II) بر روی نمونه‌های Mg, Al-CO3 LDH در شرایط استاتیک. سینتیک جذب منگنز (II). وابستگی چگالی نوری به زمان جذب منگنز (II) از محلول.

کار دوره، اضافه شده 10/13/2017


شرایط متالوترمی محاسبه ترکیب مخلوط اولیه و واکنش های احتمالی. خواص اکسیدهای قابل احیا تولید منگنز با استفاده از آلومینوترمی خواص شیمیایی مواد و پیش سازهای به دست آمده. تعیین محصول واکنش

کار دوره، اضافه شده در 2015/12/16


تصفیه آب از منگنز روش‌های بدون معرف و معرف برای تخریب آب. هوادهی عمیق و به دنبال آن فیلتراسیون. استفاده از کاتالیزورهای اکسیداسیون منگنز حذف منگنز از آب های زیرزمینی فناوری استفاده از پرمنگنات پتاسیم

چکیده، اضافه شده در 2011/03/09


مشخصات کلی، خواص فیزیکی و شیمیایی پایه منگنز (III) اکسو هیدروکسید، تری اکسالاتومنگنات پتاسیم (III)، دی اگزالاتودیاکوامنگنات پتاسیم (III)، ترتیب تشکیل و دامنه کاربرد آنها. سنتز MnO(OH) و سایر ترکیبات.

کار عملی، اضافه شده در 2011/03/23


خواص شیمیایی منگنز و ترکیبات آن تولید صنعتی منگنز. تاریخچه کشف کروم، اطلاعات عمومی. میزان مصرف منگنز و کروم، نقش بیولوژیکی آنها. تأثیر کمبود یا بیش از حد عناصر میکرو بر روی بدن انسان.

چکیده، اضافه شده در 2015/01/20


بررسی روشهای اصلی تجزیه و تحلیل آهن و منگنز. شرح روش های کلاسیک و ابزاری. تجزیه و تحلیل ترکیب نمک اندازه گیری طیف سنجی جرمی، تیتریمتری و وزنی لیتیوم، آهن، منگنز در فسفات مخلوط.

کار دوره، اضافه شده در 2016/01/24


روش های وزن سنجی برای تعیین منگنز به شکل اکسید، سولفید، فسفات، پیکرولونات. مطالعه عنصر با استفاده از پرمنگناتومتری، یدومتری، تیتراسیون پتانسیومتری. تجزیه و تحلیل محلول ها با روش های فتومتریک و شب تاب.

کار دوره، اضافه شده 10/28/2012


مشخصات کلی منگنز، خواص فیزیکی و شیمیایی اولیه آن، تاریخچه اکتشاف و دستاوردهای مدرن در تحقیقات. شیوع این عنصر شیمیایی در طبیعت، جهت کاربرد آن در صنعت، تولید.

دی اکسید منگنز یک ترکیب معدنی، اکسید منگنز (IV) با فرمول MnO2 است. به طور طبیعی به عنوان پیرولوزیت معدنی گسترده وجود دارد. در صنعت، دی اکسید منگنز با الکترولیز محلول سولفات منگنز، در آزمایشگاه ها - از پرمنگنات پتاسیم با حرارت دادن یا تعامل با پراکسید هیدروژن به دست می آید.

خواص

پودر ریز یا ریز کریستالی به رنگ قهوه ای تیره یا سیاه. در آب حل نمی شود. با حرارت بالای 105+ درجه سانتیگراد تجزیه می شود. سمی

از نظر شیمیایی، این معرف بسیار پایدار است و به عنوان پایدارترین ترکیب منگنز حاوی اکسیژن در نظر گرفته می شود. در شرایط عادی، واکنش ضعیفی نشان می دهد. خواص آمفوتریک را نشان می دهد، به عنوان مثال. هم اسید و هم قلیایی را تشکیل می دهد. می تواند به عنوان یک عامل کاهنده، اما اغلب به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی عمل کند. با اسیدهای معدنی و آلی قوی مانند سولفوریک، هیدروکلریک، نیتریک، اگزالیک واکنش نشان می دهد و نمک ها را تشکیل می دهد: سولفات ها، کلریدها، نیترات ها، اگزالات ها. هنگام واکنش با اسید هیدروکلریک، کلر آزاد می شود. با اسیدهای نیتریک و سولفوریک - اکسیژن. با عوامل اکسید کننده قوی تعامل دارد. در واکنش با قلیاها نمک های اسید منگنز (H2MnO3) - منگنیت ها را تشکیل می دهد.

		دی اکسید منگنز 91% EDM

جالب است

• بشریت تقریباً از زمان پیدایش از این ماده استفاده کرده است. باستان شناسان دریافته اند که نقاشی های غار از غار Lascaux (فرانسه) دقیقاً با دی اکسید منگنز ساخته شده اند. این نگاره ها بر اساس تاریخ گذاری رادیوکربن، از 17 تا 19 هزار سال قدمت دارند.
• شواهد باستانی تری نیز وجود دارد. قطعاتی از سنگ سیاه که دی اکسید منگنز است در غار Pech-de-Laze (فرانسه) پیدا شد. به نظر می رسد این سنگ ها در حدود نیم میلیون سال پیش توسط نئاندرتال ها برای ایجاد یا حفظ آتش سوزی استفاده شده است.

اقدامات پیشگیرانه

به کلاس 2 خطر برای سلامتی انسان اشاره دارد. ممکن است با استنشاق آئروسل گرد و غبار بلعیده شود. در تماس با پوست باعث سوزش می شود. در صورت بلع یا استنشاق، در بدن تجمع می یابد. دوز بالای معرف وارد شده به بدن تأثیر منفی بر سیستم تنفسی، اعصاب مرکزی و سیستم قلبی عروقی دارد. طبق قوانین ایمنی تعیین شده توسط GOST، هنگام کار با دی اکسید منگنز، باید از لباس های مخصوص، دستکش های لاستیکی و ماسک های تنفسی نوع "گلبرگ" با فیلتر گرد و غبار و عینک ایمنی استفاده کنید. غلظت معرف در هوای محل کار باید به طور مرتب بررسی شود. خود اتاق باید مجهز به تهویه اجباری باشد.

دی اکسید منگنز در کیسه های مقاوم در برابر رطوبت، کاغذ یا پلاستیک آغشته شده و همچنین در ظروف فولادی و درام های مقوایی ذخیره و حمل می شود. در انبارهای سرپوشیده نگهداری می شود.

کاربرد

بررسی کلی

منگنز یک عنصر VIIB از زیر گروه دوره IV است. ساختار الکترونیکی اتم 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 است که مشخصه ترین حالت های اکسیداسیون در ترکیبات از +2 تا +7 است.

منگنز یک عنصر نسبتاً رایج است که 0.1٪ (کسر جرمی) پوسته زمین را تشکیل می دهد. در طبیعت فقط به صورت ترکیبات یافت می شود، مواد معدنی اصلی پیرولوزیت (دی اکسید منگنز) است. MnO2.)، گاوسکانیت Mn3O4و برونیت Mn2O3.

مشخصات فیزیکی

منگنز فلزی سفید مایل به نقره ای، سخت و شکننده است. چگالی آن 7.44 گرم بر سانتی متر مکعب، نقطه ذوب 1245 درجه سانتی گراد است. چهار تغییر کریستالی منگنز شناخته شده است.

خواص شیمیایی

منگنز یک فلز فعال است و در تعدادی از ولتاژها بین آلومینیوم و روی قرار دارد. در هوا، منگنز با یک لایه نازک اکسید پوشیده شده است که حتی در هنگام گرم شدن از اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. در حالت ریز خرد شده، منگنز به راحتی اکسید می شود.

3Mn + 2O 2 = Mn 3 O 4- هنگامی که در هوا کلسینه می شود

آب در دمای اتاق روی منگنز بسیار آهسته عمل می کند، اما وقتی گرم می شود سریعتر عمل می کند:

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

در اسیدهای هیدروکلریک و نیتریک رقیق و همچنین در اسید سولفوریک داغ (در سرما) حل می شود. H2SO4عملاً نامحلول است):

Mn + 2HCl = MnCl 2 + H 2 Mn + H 2 SO 4 = MnSO 4 + H 2

اعلام وصول

منگنز از:

1. الکترولیز محلول MnSO 4. در روش الکترولیتی، سنگ معدن احیا می شود و سپس در مخلوطی از اسید سولفوریک و سولفات آمونیوم حل می شود. محلول به دست آمده تحت الکترولیز قرار می گیرد.

2. احیای اکسیدهای آن با سیلیکون در کوره های الکتریکی.

کاربرد

منگنز مورد استفاده قرار می گیرد:

1. در تولید فولادهای آلیاژی. فولاد منگنز حاوی حداکثر 15 درصد منگنز، سختی و استحکام بالایی دارد.

2. منگنز بخشی از تعدادی از آلیاژهای مبتنی بر منیزیم است. مقاومت آنها را در برابر خوردگی افزایش می دهد.

اکسیدهای ماگرن

منگنز چهار اکسید ساده را تشکیل می دهد - MnO, Mn2O3, MnO2و Mn2O7و اکسید مخلوط Mn3O4. دو اکسید اول دارای خواص اساسی هستند، دی اکسید منگنز MnO2آمفوتریک است و اکسید بالاتر است Mn2O7انیدرید اسید پرمنگانیک است HMnO4. مشتقات منگنز (IV) نیز شناخته شده است، اما اکسید مربوطه MnO3دریافت نشد.

ترکیبات منگنز (II).

حالت اکسیداسیون +2 مربوط به اکسید منگنز (II) است MnO، هیدروکسید منگنز منگنز (OH) 2 و نمک منگنز (II).

اکسید منگنز (II) به شکل پودر سبز با احیای سایر اکسیدهای منگنز با هیدروژن به دست می آید:

MnO 2 + H 2 = MnO + H 2 O

یا در هنگام تجزیه حرارتی اگزالات یا کربنات منگنز بدون دسترسی به هوا:

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

هنگامی که قلیاها روی محلول های نمک منگنز (II) اثر می کنند، رسوب سفیدی از هیدروکسید منگنز Mn(OH)2 رسوب می کند:

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

در هوا به سرعت تیره می شود و به هیدروکسید منگنز قهوه ای (IV) منگنز (OH) 4 اکسید می شود:

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

اکسید و هیدروکسید منگنز (II) خواص اساسی دارند و به راحتی در اسیدها حل می شوند:

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

نمک های منگنز (II) زمانی تشکیل می شوند که منگنز در اسیدهای رقیق حل شود:

Mn + H 2 SO 4 = MnSO 4 + H 2- هنگام گرم شدن

یا با اثر اسیدها بر روی ترکیبات مختلف منگنز طبیعی، به عنوان مثال:

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

نمک های منگنز (II) به صورت جامد صورتی رنگ هستند و محلول های این نمک ها تقریباً بی رنگ هستند.

هنگام تعامل با عوامل اکسید کننده، تمام ترکیبات منگنز (II) خواص کاهشی را نشان می دهند.

ترکیبات منگنز (IV)

پایدارترین ترکیب منگنز (IV) دی اکسید منگنز قهوه ای تیره است. MnO2. به راحتی هم در طی اکسیداسیون منگنز پایین و هم در حین احیای ترکیبات منگنز بالاتر تشکیل می شود.

MnO2- یک اکسید آمفوتریک، اما هر دو ویژگی اسیدی و بازی بسیار ضعیف بیان می شوند.

در یک محیط اسیدی، دی اکسید منگنز یک عامل اکسید کننده قوی است. هنگامی که با اسیدهای غلیظ گرم می شود، واکنش های زیر رخ می دهد:

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

علاوه بر این، در مرحله اول در واکنش دوم، ابتدا کلرید منگنز ناپایدار (IV) تشکیل می شود که سپس تجزیه می شود:

MnCl 4 = MnCl 2 + Cl 2

وقتی فیوژن MnO2منگنیت ها با قلیاها یا اکسیدهای بازی به دست می آیند، به عنوان مثال:

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

هنگام تعامل MnO2با اسید سولفوریک غلیظ سولفات منگنز تشکیل می شود MnSO4و اکسیژن آزاد می شود:

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

اثر متقابل MnO2با عوامل اکسید کننده قوی تر منجر به تشکیل ترکیبات منگنز (VI) و (VII) می شود، به عنوان مثال، هنگامی که با کلرات پتاسیم ترکیب می شود، منگنات پتاسیم تشکیل می شود:

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

و هنگامی که در مجاورت اسید نیتریک - اسید منگنز در معرض دی اکسید پولونیوم قرار می گیرند:

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

کاربردهای MnO 2

به عنوان یک عامل اکسید کننده MnO2در تولید کلر از اسید هیدروکلریک و در سلول های گالوانیکی خشک استفاده می شود.

ترکیبات منگنز (VI) و (VII).

هنگامی که دی اکسید منگنز با کربنات پتاسیم و نیترات ذوب می شود، آلیاژ سبز رنگی به دست می آید که می توان کریستال های سبز تیره منگنات پتاسیم را از آن جدا کرد. K2MnO4- نمک های اسید پرمنگانیک بسیار ناپایدار H2MnO4:

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

در یک محلول آبی، منگنات ها به طور خود به خود به نمک های اسید منگنز HMnO4 (پرمنگنات ها) با تشکیل همزمان دی اکسید منگنز تبدیل می شوند:

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

در این حالت رنگ محلول از سبز به زرشکی تغییر می کند و رسوب قهوه ای تیره تشکیل می شود. در حضور قلیایی، منگنات ها پایدار هستند؛ در یک محیط اسیدی، انتقال منگنات به پرمنگنات بسیار سریع اتفاق می افتد.

هنگامی که عوامل اکسید کننده قوی (به عنوان مثال، کلر) روی محلول منگنات عمل می کنند، دومی به طور کامل به پرمنگنات تبدیل می شود:

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

پتاسیم پرمنگنات KMnO4- معروف ترین نمک اسید پرمنگانیک. به نظر می رسد به صورت بلورهای بنفش تیره، به طور متوسط ​​در آب محلول است. مانند تمام ترکیبات منگنز (VII)، پرمنگنات پتاسیم یک عامل اکسید کننده قوی است. بسیاری از مواد آلی را به راحتی اکسید می کند، نمک های آهن (II) را به نمک های آهن (III) تبدیل می کند، اسید سولفور را به اسید سولفوریک اکسید می کند، کلر را از اسید هیدروکلریک آزاد می کند و غیره.

در واکنش های ردوکس KMnO4(و او MnO4-) را می توان به درجات مختلف بازیابی کرد. بسته به pH محیط، محصول احیا ممکن است یک یون باشد Mn 2+(در محیط اسیدی) MnO2(در یک محیط خنثی یا کمی قلیایی) یا یون MnO4 2-(در یک محیط بسیار قلیایی)، به عنوان مثال:

KMnO4 + KNO 2 + KOH = K 2 MnO 4 + KNO 3 + H 2 O- در یک محیط بسیار قلیایی 2KMnO 4 + 3KNO 2 + H 2 O = 2MnO 2 + 3KNO 3 + 2KOH- در حالت خنثی یا کمی قلیایی 2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5KNO 3 + 3H 2 O- در محیط اسیدی

هنگامی که به صورت خشک گرم می شود، پرمنگنات پتاسیم در دمای حدود 200 درجه سانتیگراد مطابق با معادله تجزیه می شود:

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

اسید پرمنگنات آزاد مربوط به پرمنگنات ها HMnO4در حالت بی آب به دست نیامده است و فقط در محلول شناخته شده است. غلظت محلول آن را می توان تا 20 درصد افزایش داد. HMnO4- یک اسید بسیار قوی که در محلول آبی کاملاً به یون تجزیه می شود.

اکسید منگنز (VII) یا انیدرید منگنز، Mn2O7می توان با اثر اسید سولفوریک غلیظ بر روی پرمنگنات پتاسیم تهیه کرد: 2KMnO 4 + H 2 SO 4 = Mn 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

انیدرید منگنز یک مایع روغنی سبز مایل به قهوه ای است. بسیار ناپایدار است: هنگام گرم شدن یا تماس با مواد قابل اشتعال، به دی اکسید منگنز و اکسیژن منفجر می شود.

پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک عامل اکسید کننده پرانرژی به طور گسترده در آزمایشگاه ها و صنایع شیمیایی استفاده می شود؛ همچنین به عنوان یک ضد عفونی کننده عمل می کند.واکنش تجزیه حرارتی پرمنگنات پتاسیم در آزمایشگاه برای تولید اکسیژن استفاده می شود.

اکسید منگنز (II).- MnO - اکسید منگنز پایین، مونوکسید.

اکسید پایه نامحلول در آب. به راحتی اکسید می شود و پوسته شکننده MnO 2 را تشکیل می دهد. هنگامی که با هیدروژن یا فلزات فعال حرارت داده می شود به منگنز کاهش می یابد.

اکسید منگنز (II) را می توان با تکلیس نمک های منگنز (II) حاوی اکسیژن در دمای 300 درجه سانتی گراد در اتمسفر گاز بی اثر به دست آورد. از MnO 2 معمولی از طریق کاهش جزئی در دمای 700-900 درجه سانتیگراد با هیدروژن یا مونوکسید کربن به دست می آید.

هیدروکسید منگنز (II).- ترکیب غیر آلی، هیدروکسید فلز منگنز با فرمول Mn(OH) 2، کریستال های صورتی روشن، نامحلول در آب. خواص پایه ضعیف را نشان می دهد. در هوا اکسید می شود.

هیدروکسید منگنز (II) از برهمکنش نمک های آن با قلیاها تشکیل می شود:

خواص شیمیایی.

· هیدروکسید منگنز (II) به راحتی در هوا اکسید می شود و به اکسو هیدروکسید منگنز قهوه ای تبدیل می شود که بیشتر به اکسید منگنز (IV) تجزیه می شود:

· هیدروکسید منگنز (II) دارای خواص اساسی است. با اسیدها و اکسیدهای اسیدی واکنش نشان می دهد:

· هیدروکسید منگنز (II) خاصیت کاهنده دارد. در حضور عوامل اکسید کننده قوی، می تواند به پرمنگنات اکسید شود:

اکسید منگنز (III).- یک ترکیب غیر آلی، اکسید فلز منگنز با فرمول Mn 2 O 3، بلورهای قهوه ای سیاه، نامحلول در آب.

اعلام وصول.

· کانی های برونیت، کورناکیت و بیکسبیت در طبیعت یافت می شوند - اکسید منگنز با ناخالصی های مختلف.

اکسیداسیون اکسید منگنز (II):

کاهش اکسید منگنز (IV):

خواص شیمیایی.

· هنگام گرم شدن تجزیه می شود:

هنگامی که در اسیدها حل می شود، نامتناسب می شود:

· هنگامی که با اکسیدهای فلزی ذوب می شود، نمک های منگنیت را تشکیل می دهد:

در آب حل نمی شود.

هیدروکسید منگنز (III). –Mn2O3ּ H 2 Oیا MnO(OH)به طور طبیعی به عنوان یک ماده معدنی وجود دارد مانگانیتا(سنگ معدن منگنز قهوه ای). هیدروکسید منگنز (III) تولید مصنوعی به عنوان رنگ قهوه ای سیاه استفاده می شود.

هنگام تعامل با عوامل اکسید کننده اسیدی، تشکیل می شود نمک های منگنز.

نمک های منگنز (II) به طور معمول در آب بسیار محلول هستند، به جز Mn 3 (PO 4) 2، MnS، MnCO 3.

سولفات منگنز(II) MnSO 4 یک نمک سفید، یکی از پایدارترین ترکیبات منگنز است (II). در طبیعت به شکل هیدرات کریستالی MnSO 4 7H 2 O وجود دارد. در رنگرزی پارچه ها و همچنین همراه با کلرید منگنز (II) MnCl 2 برای تولید سایر ترکیبات منگنز استفاده می شود.

کربنات منگنز(II) MnCO 3 در طبیعت به شکل پسات منگنز وجود دارد و در متالورژی استفاده می شود.

نیترات منگنز(II) Mn(NO 3) 2 فقط به صورت مصنوعی به دست می آید و برای جداسازی فلزات خاکی کمیاب استفاده می شود.

نمک های منگنز کاتالیزور برای فرآیندهای اکسیداتیو شامل اکسیژن هستند. آنها در خشک کن ها استفاده می شوند. روغن بذر کتان با افزودن چنین عامل خشک کننده ای روغن خشک کننده نامیده می شود.

اکسید منگنز (IV) (دی اکسید منگنز) MnO 2 یک پودر قهوه ای تیره است که در آب نامحلول است. پایدارترین ترکیب منگنز، به طور گسترده در پوسته زمین (پیرولوزیت معدنی).

خواص شیمیایی.

در شرایط عادی کاملاً بی اثر رفتار می کند. هنگامی که با اسیدها گرم می شود، خاصیت اکسید کننده از خود نشان می دهد، به عنوان مثال، اسید هیدروکلریک غلیظ را به کلر اکسید می کند:

با اسیدهای سولفوریک و نیتریک، MnO 2 با آزاد شدن اکسیژن تجزیه می شود:

هنگام تعامل با عوامل اکسید کننده قوی، دی اکسید منگنز به ترکیبات Mn 7 + و Mn 6 + اکسید می شود:

دی اکسید منگنز خاصیت آمفوتریکی دارد. بنابراین، هنگامی که محلول اسید سولفوریک نمک MnSO 4 با پرمنگنات پتاسیم در حضور اسید سولفوریک اکسید می شود، یک رسوب سیاه از نمک منگنز (SO 4) 2 تشکیل می شود.

و هنگامی که با مواد قلیایی و اکسیدهای بازی ترکیب می شود، MnO 2 به عنوان یک اکسید اسیدی عمل می کند و نمک ها - منگنیت ها را تشکیل می دهد:

یک کاتالیزور برای تجزیه پراکسید هیدروژن است:

اعلام وصول.

در شرایط آزمایشگاهی با تجزیه حرارتی پرمنگنات پتاسیم به دست می آید:

همچنین می توان آن را با واکنش پرمنگنات پتاسیم با پراکسید هیدروژن تهیه کرد. در عمل، MnO 2 حاصل به طور کاتالیزوری پراکسید هیدروژن را تجزیه می کند، در نتیجه واکنش به پایان نمی رسد.

در دمای بالای 100 درجه سانتیگراد، کاهش پرمنگنات پتاسیم با هیدروژن:

64. ترکیبات منگنز (VI)، روش های تهیه و خواص. اکسید منگنز (VII)، اسید پرمنگنیک و پرمنگنات - آماده سازی، خواص، کاربرد.

اکسید منگنز (VI)- یک ترکیب غیر آلی، اکسید فلز منگنز با فرمول MnO 3، یک ماده آمورف قرمز تیره، با آب واکنش می دهد.

تشکیل شده از تراکم بخارات بنفش که هنگام گرم کردن محلول پرمنگنات پتاسیم در اسید سولفوریک آزاد می شود:

خواص شیمیایی.

· هنگام گرم شدن تجزیه می شود:

با آب واکنش نشان می دهد:

با قلیاها نمک ها - منگنات ها را تشکیل می دهد:

هیدروکسید منگنز (VI)خاصیت اسیدی از خود نشان می دهد. اسید منگنز آزاد (VI) در یک محلول آبی با توجه به طرح زیر ناپایدار و نامتناسب است:

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

منگنات (VI)از همجوشی دی اکسید منگنز با مواد قلیایی در حضور عوامل اکسید کننده تشکیل می شوند و رنگ سبز زمردی دارند. در یک محیط به شدت قلیایی، منگنات ها (VI) کاملاً پایدار هستند. هنگام رقیق کردن محلول های قلیایی، هیدرولیز رخ می دهد، همراه با نامتناسب:

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

منگنات ها (VI) عوامل اکسید کننده قوی هستند که در یک محیط اسیدی کاهش می یابند Mn(II)و در محیط های خنثی و قلیایی – تا MnO2.تحت تأثیر عوامل اکسید کننده قوی، منگنات ها (VI) می توانند اکسید شوند Mn(VII):

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

هنگامی که در دمای بالای 500 درجه سانتیگراد گرم می شود، منگنات (VI) به محصولات زیر تجزیه می شود:

منگنات (IV) و اکسیژن:

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

اکسید منگنز (VII) Mn 2 O 7- مایع روغنی قهوه ای مایل به سبز (t pl = 5.9 درجه سانتیگراد)، در دمای اتاق ناپایدار است. یک اکسید کننده قوی، پس از تماس با مواد قابل اشتعال، آنها را مشتعل می کند، احتمالاً با انفجار. هنگام تعامل با مواد آلی، از یک فشار، از یک فلاش روشن نور منفجر می شود. اکسید منگنز (VII) Mn 2 O 7 را می توان با عمل اسید سولفوریک غلیظ بر روی پرمنگنات پتاسیم به دست آورد:

اکسید منگنز (VII) ناپایدار است و به اکسید منگنز (IV) و اکسیژن تجزیه می شود:

در همان زمان، ازن آزاد می شود:

اکسید منگنز (VII) با آب واکنش می دهد و اسید پرمنگانیک تشکیل می دهد که رنگ بنفش مایل به قرمز دارد:

به دست آوردن اسید پرمنگانیک بی آب ممکن نبود، در محلول تا غلظت 20٪ پایدار است. این اسید بسیار قویدرجه تفکیک ظاهری در محلولی با غلظت 0.1 mol/dm 3 93 درصد است.

اسید پرمنگانیک – عامل اکسید کننده قوی . حتی با انرژی بیشتری تعامل می کند Mn2O7، مواد قابل اشتعال در تماس با آن مشتعل می شوند.

نمک اسید پرمنگانیک نامیده می شود پرمنگنات ها . مهمترین آنها پرمنگنات پتاسیم است که یک عامل اکسید کننده بسیار قوی است. خواص اکسید کننده آن نسبت به مواد آلی و معدنی اغلب در عمل شیمیایی مشاهده می شود.

درجه کاهش یون پرمنگنات به ماهیت محیط بستگی دارد:

1) محیط اسیدی منگنز (II) (نمک Mn2+)

MnO 4 - +8H + 5± = Mn 2 + + 4H 2 O، E 0 = +1.51 B

2) محیط خنثی منگنز (IV) (اکسید منگنز (IV))

MnO 4 - +2H2O+3ē=MnO2 +4OH - ,E 0 = +1.23 B

3) محیط قلیایی Mn(VI) (منگنات M2MnO4)

MnO 4 - +ē =MnO 4 2-، E 0 = +0.56B

همانطور که مشاهده می شود، پرمنگنات ها قوی ترین خواص اکسید کننده را از خود نشان می دهند در محیط اسیدی.

تشکیل منگنات ها در یک محلول قلیایی قوی رخ می دهد که هیدرولیز را سرکوب می کند K2MnO4. از آنجایی که واکنش معمولاً در محلول های نسبتاً رقیق انجام می شود، محصول نهایی احیای پرمنگنات در یک محیط قلیایی، مانند یک محیط خنثی، MnO 2 است (به عدم تناسب مراجعه کنید).

در دمای حدود 250 درجه سانتیگراد، پرمنگنات پتاسیم طبق طرح زیر تجزیه می شود:

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

پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک ضد عفونی کننده استفاده می شود. محلول های آبی با غلظت های مختلف از 0.01 تا 0.5٪ برای ضد عفونی زخم ها، غرغره و سایر روش های ضد التهابی استفاده می شود. با موفقیت از محلول های 2 تا 5 درصد پرمنگنات پتاسیم برای سوختگی های پوستی استفاده می شود (پوست خشک می شود و حباب ایجاد نمی شود). برای موجودات زنده، پرمنگنات ها سم هستند (آنها باعث انعقاد پروتئین می شوند). خنثی سازی آنها با محلول 3٪ انجام می شود H 2 O 2اسیدی شده با اسید استیک:

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

65. ترکیبات رنیم (II)، (III)، (VI). ترکیبات رنیم (VII): اکسید، اسید رنیم، پرهنات ها.

اکسید رنیم (II).- یک ترکیب غیر آلی، اکسید فلز رنیم با فرمول ReO، کریستال های سیاه رنگ، نامحلول در آب، هیدرات تشکیل می دهد.

هیدرات اکسید رنیوم ReO H 2 O زمانی تشکیل می شود که اسید رنیم توسط کادمیوم در یک محیط اسیدی احیا می شود:

اکسید رنیم (III).- یک ترکیب غیر آلی، اکسید فلز رنیم با فرمول Re 2 O 3، پودر سیاه، نامحلول در آب، هیدرات تشکیل می دهد.

از هیدرولیز کلرید رنیم (III) در یک محیط قلیایی به دست می آید:

به راحتی در آب اکسید می شود:

اکسید رنیوم (VI)- ترکیب غیر آلی، اکسید فلز رنیم با فرمول ReO 3، کریستال های قرمز تیره، نامحلول در آب.

اعلام وصول.

· نسبت اکسید رنیم (VII):

کاهش اکسید رنیم (VII) با مونوکسید کربن:

خواص شیمیایی.

· هنگام گرم شدن تجزیه می شود:

اکسید شده با اسید نیتریک غلیظ:

با هیدروکسیدهای فلزات قلیایی رنیت ها و پرهنات ها را تشکیل می دهد:

· اکسید شده توسط اکسیژن هوا:

کاهش یافته توسط هیدروژن:

اکسید رنیم (VII).- ترکیب غیر آلی، اکسید فلز رنیم با فرمول Re 2 O 7، کریستال های رطوبت سنجی زرد روشن، در آب سرد حل می شود، با آب گرم واکنش می دهد.

اعلام وصول.

اکسیداسیون فلز رنیوم:

تجزیه در هنگام گرم کردن اکسید رنیوم (IV):

اکسیداسیون اکسید رنیوم (IV):

تجزیه در هنگام گرم کردن اسید رنیم:

خواص شیمیایی.

· هنگام گرم شدن تجزیه می شود:

· با آب داغ واکنش نشان می دهد:

با قلیاها واکنش نشان می دهد و پرهنات ها را تشکیل می دهد:

· یک عامل اکسید کننده است:

کاهش یافته توسط هیدروژن:

· با رنیوم هماهنگ می شود:

با مونوکسید کربن واکنش می دهد:

اسید رنیک- ترکیب معدنی، اسید حاوی اکسیژن با فرمول HReO 4، فقط در محلول های آبی وجود دارد، نمک ها را تشکیل می دهد. آلوده می شود.

انتقال رنیم از ترکیبات کم محلول مانند ReO و ReS2 به محلول با تجزیه اسیدی یا همجوشی قلیایی با تشکیل پرهنات های محلول یا اسید رنیم انجام می شود. برعکس، استخراج رنیم از محلول‌ها با رسوب به شکل پرهنات‌های کم محلول پتاسیم، سزیم، تالیم و غیره انجام می‌شود. پرنات آمونیوم از اهمیت صنعتی بالایی برخوردار است که رنیم فلزی از طریق احیا با هیدروژن به دست می‌آید.

اسید رنیک با حل کردن Re2O7 در آب به دست می آید:

Re2O7 + H2O = 2HReO4.

محلول های اسید رنیم نیز با حل کردن فلز رنیم در پراکسید هیدروژن، آب برم و اسید نیتریک به دست می آید. پراکسید اضافی با جوشاندن از بین می رود. اسید رنیک از اکسیداسیون اکسیدها و سولفیدهای پایین تر از پرهنات ها با استفاده از تبادل یونی و الکترودیالیز به دست می آید. برای راحتی کار، جدول 2 چگالی محلول های اسید رنیم را نشان می دهد.

اسید رنیک پایدار است. برخلاف اسیدهای پرکلریک و منگنز، خاصیت اکسید کنندگی بسیار ضعیفی دارد. بهبود آن معمولا کند است. از آمالگام های فلزی و عوامل شیمیایی به عنوان عوامل کاهنده استفاده می شود.

پرهنات ها نسبت به پرکلرات ها و پرمنگنات های مربوطه کمتر محلول و از نظر حرارتی پایدارتر هستند.

پرهنات های تالیم، سزیم، روبیدیم و پتاسیم کمترین انحلال پذیری را دارند.

پرهنات های Tl، Rb، Cs، K، Ag مواد کم محلول هستند، پرهنات ها، Ba، Pb (II) دارای حلالیت متوسط، پررنات های Mg، Ca، Cu، Zn، Cd و غیره هستند. بسیار محلول در آب رنیوم به عنوان بخشی از پرهنات های پتاسیم و آمونیوم از محلول های صنعتی جدا می شود.

پتاسیم پرهنات KReO4 - بلورهای شش ضلعی کوچک بی رنگ. بدون تجزیه در دمای 555 درجه ذوب می شود، در دماهای بالاتر تبخیر می شود و تا حدی تجزیه می شود. حلالیت نمک در محلول آبی اسید رنیم بیشتر از آب است، در حالی که در حضور H2SO4 تقریباً بدون تغییر باقی می ماند.

آمونیوم پرهنات NH4ReO4 از خنثی سازی اسید رنیم با آمونیاک به دست می آید. نسبتاً خوب در آب حل می شود. هنگام متبلور شدن از محلول ها، محلول های جامد پیوسته با KReO4 تشکیل می شود. هنگامی که در هوا گرم می شود، از 200 درجه شروع به تجزیه می کند و یک ماده تصعید حاوی Re2O7 و باقیمانده سیاه ReO2 ایجاد می کند. هنگامی که در یک اتمسفر بی اثر تجزیه می شود، تنها اکسید رنیم (IV) بر اساس واکنش تشکیل می شود:

2NH4ReO4 = 2ReO2 + N2 + 4H2O.

هنگامی که یک نمک با هیدروژن احیا می شود، یک فلز به دست می آید.

در میان نمک های اسید رنیم با بازهای آلی، نیترون پرهنات C20H17N4ReO4 را می دانیم که حلالیت بسیار کمی در محلول های استات به ویژه در حضور بیش از حد نیترون استات دارد. از تشکیل این نمک برای تعیین کمیت رنیم استفاده می شود.

نویسنده: دایره المعارف شیمی I.L. Knunyants

اکسیدهای منگنز: MnO، Mn 2 O 3، MnO 2، Mn 3 O 4، Mn 2 O 7، Mn 5 O 8. به جز Mn 2 O 7، همه اکسیدها کریستال هستند و در آب نامحلول هستند. هنگامی که اکسیدهای بالاتر گرم می شوند، O2 جدا می شود و اکسیدهای پایین تر تشکیل می شود:

هنگامی که در معرض هوا یا در اتمسفر O2 بالای 300 درجه سانتیگراد قرار می گیرند، MnO و Mn2O3 به MnO2 اکسید می شوند.

بی آب و هیدراته. اکسیدهای منگنز در ترکیب سنگ معدن منگنز و فرومنگنز به شکل کانی های پیرولوزیت b -MnO 2، psilomelane mMO* nMnO 2 * xH 2 O [M = Ba, Ca, K, Mn(H)]، منگنیت b قرار می گیرند. -MnOOH (Mn 2 O 3 * H 2 O)، گروتیت g-MnOOH، برونیت 3Mn 2 O 3 * MnSiO 3 و غیره با محتوای MnO 2 60-70٪. فرآوری سنگ معدن منگنز شامل غنی‌سازی مرطوب و جداسازی شیمیایی بعدی اکسیدهای MnO 2 یا Mn 2 O 3 با روش‌های سولفیته کردن و سولفاته کردن، کربن‌سازی و احیا است. کباب کردن و غیره

مونوکسید MnO (منگنوزیت معدنی). شش ضلعی تا دمای - 155.3 درجه سانتیگراد پایدار است. اصلاح، بالا - مکعب (جدول را ببینید). نیمه هادی. ضد فرومغناطیس با نقطه نیل 122 K; ماگ حساسیت + 4.85 * 10 - 3 (293 K). دارای خواص پایه ضعیف است. با گرم شدن توسط هیدروژن و فلزات فعال به منگنز کاهش می یابد. هنگامی که MnO با اسیدها برهمکنش می کند، نمک های منگنز (II) با مذاب NaOH در دمای 700-800 درجه سانتی گراد و اضافی O 2 - Na 3 MnO 4 در هنگام قرار گرفتن در معرض (NH 4) 2 S - MnS سولفید تشکیل می شوند. با تجزیه منگنز (OH) 2، منگنز (C 2 O 4)، منگنز (NO 3) 2 یا MnCO 3 در یک اتمسفر بی اثر در 300 درجه سانتیگراد، کنترل شده توسط کاهش MnO 2 یا Mn 2 O 3 با هیدروژن یا CO در 700-900 درجه با. جزء فریت ها و سایر سرامیک ها. مواد، سرباره برای گوگرد زدایی فلزات، میکروکودها، کاتالیزور هیدروژن زدایی پیپریدین، ضد فرومغناطیسی. مواد

Sesquioxide Mn 2 O 3 در دو تغییر وجود دارد - لوزی. a (کورناکیت معدنی) و مکعب. b (کانی بیکس بایت)، دمای انتقال a : b 670 درجه سانتی گراد; پارامغناطیس، مغناطیسی حساسیت +1.41 10 - 5 (293 K); توسط H2 در 300 درجه سانتیگراد به MnO کاهش می یابد، و توسط آلومینیوم هنگامی که به منگنز گرم می شود.

تحت تأثیر H 2 SO 4 رقیق و HNO 3 به نمک MnO 2 و Mn (II) تبدیل می شود. Mn 2 O 3 به صورت ترمودینامیکی با تجزیه MnOOH به دست می آید.

اکسید منگنز (II, III) Mn 3 O 4 ( کانی هاسمانیت ) ; a -Mn 3 O 4 در 1160 درجه سانتیگراد به b -Mn 3 O 4 با کریستالی مکعب تبدیل می شود. رنده کردن D H 0 انتقال a : b 20.9 کیلوژول بر مول؛ پارامغناطیس، مغناطیسی حساسیت + 1.24 * 10 - 5 (298 K). خواص شیمیایی ذاتی MnO و Mn 2 O 3 را نشان می دهد.

دی اکسید MnO 2 رایج ترین ترکیب منگنز در طبیعت است. b-modification (پیرولوزیت معدنی) پایدارترین است. لوزی شناخته شده. g -MnO 2 (رامسدلیت معدنی یا پلی آنیت) و همچنین a، d و e به عنوان محلول های جامد اشکال مختلف MnO 2 در نظر گرفته می شوند. پارامغناطیس، مغناطیسی حساسیت + 2.28 * 10 - 3 (293 K). دی اکسید منگنز - غیر استوکیومتری. ترکیب، همیشه کمبود اکسیژن در شبکه آن وجود دارد. آمفوتریک. H2 در 170 درجه سانتیگراد به MnO کاهش می یابد. هنگام تعامل با NH 3 ، H 2 O ، N 2 و Mn 2 O 3 تشکیل می شوند. تحت تأثیر O 2 در مذاب، NaOH Na 2 MnO 4 را به صورت یکپارچه می دهد. اسیدها - نمک های مربوط به Mn(IV)، H 2 O و O 2 (یا Cl 2 در مورد اسید هیدروکلریک). MnO 2 از تجزیه Mn(NO 3) 2 یا Mn (OH) 2 در 200 درجه سانتیگراد در هوا، کاهش KMnO 4 در یک محیط خنثی و الکترولیز نمک های منگنز (II) به دست می آید. مورد استفاده برای تولید منگنز و ترکیبات آن، خشک کن ها، به عنوان دپلاریز کننده در عناصر خشک، جزء رنگدانه قهوه ای (چری) برای رنگ ها، برای روشن کردن شیشه، به عنوان یک معرف برای تشخیص کلر - یک عامل اکسید کننده در هیدرومتالورژی روی، مس، U، یک جزء کاتالیزور در کارتریج های هاپکالیت و غیره. MnO 2 فعال که از برهمکنش محلول های آبی MnSO 4 و KMnO 4 به دست می آید، یک عامل اکسید کننده در شیمی آلی است.

اکسید منگنز (VII) Mn 2 O 7 (هپتااکسید دی منگنز، انیدرید منگنز) - مایع سبز روغنی؛ نقطه ذوب 5.9 درجه سانتی گراد; چگالی 2.40 گرم بر سانتی متر 3; نمونه D H 0 -726.3 kJ/mol. در دمای بالای 50 درجه سانتی گراد، با حرارت آهسته، با آزاد شدن O 2 و تشکیل اکسیدهای کمتر شروع به تجزیه می کند و در دماهای بالاتر یا سرعت گرمایش بالا منفجر می شود. بسیار حساس به تأثیرات مکانیکی و حرارتی. عامل اکسید کننده قوی؛ در تماس با Mn 2 O 7، مواد قابل اشتعال مشتعل می شوند. اکسیدهای منگنز b. با واکنش KMnO 4 با H Z SO 4 در سرما به دست می آید.

اکسید Mn 5 O 8، یا Mn 2 II (Mn IV O 4) 3، یک جامد است. نامحلول در آب؛ را می توان با اکسیداسیون MnO یا Mn 3 O 4 به دست آورد. به راحتی به MnO 2 و O 2 تجزیه می شود.

از هیدروکسیدهای منگنز، استوکیومتری. ترکیبات فقط منگنز (OH) 2، MnO(OH) و HMnO4 هستند و بقیه هیدرات هستند. اکسیدهایی با ترکیب متغیر، از نظر خواص شیمیایی مشابه اکسیدهای مربوطه. خواص اسیدی هیدروکسیدها با افزایش درجه اکسیداسیون منگنز افزایش می یابد: 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.

منگنز (III) هیدروکسید MnO (OH) در دو تغییر شناخته شده است. در دمای 250 درجه سانتیگراد در خلاء به g-Mn 2 O 3 کم آب می شود. در آب حل نمی شود طبیعت منگنیت با HNO 3 و H 2 SO 4 رقیق شده تجزیه نمی شود ، اما به آرامی با H 2 SO 3 واکنش می دهد ، که به طور مصنوعی به دست می آید به راحتی توسط اسیدهای معدنی تجزیه می شود. O 2 به b-MnO 2 اکسید می شود. منگنات ها را نیز ببینید.

اکسید منگنز. سمی؛ MPC به هنر مراجعه کنید. منگنز.

دایره المعارف شیمی. جلد 2 >>