Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Opublikowano na http://www.allbest.ru/

FEDERALNY STAN

BUDŻETOWA INSTYTUCJA EDUKACYJNA

WYŻSZE WYKSZTAŁCENIE ZAWODOWE

(FSBEI HPE nazwany na cześć N. P. OGAREWA)

Instytut Fizyki i Chemii

Katedra Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

Praca na kursie

Tlenki manganu

Olkhovskaya V.E.

Kierownik pracy: KHN, profesor

Zyuzina L.F.

Sarańsk - 2014

Wstęp

Niniejsza praca poświęcona jest badaniu tlenków manganu: ich właściwościom fizycznym i chemicznym, wytwarzaniu dwutlenku manganu. Rozwiązanie tego problemu ma ogromne znaczenie teoretyczne i praktyczne.

Celem zajęć jest wskazanie najbardziej obiecującej i ekonomicznie wykonalnej metody produkcji dwutlenku manganu.

Zgodnie z postawionym celem rozwiązano następujące zadania:

· Przeprowadzić analizę literatury dotyczącą właściwości fizykochemicznych, metod wytwarzania, metod wykorzystania manganu i tlenków manganu,

· Odkrycie technologii wytwarzania dotlenku manganu i wskazanie najbardziej efektywnej;

· Przeprowadzić obliczenia.

Bazę informacji do badań stanowiły materiały biblioteczne, profesjonalne strony internetowe oraz konsultacje nauczycieli.

W badaniach zastosowałem ogólnonaukową metodę analizy.

Praca składa się ze wstępu, części głównej, zakończenia, aneksu i spisu literatury.

Recenzja analityczna

TLENKI MANGANU

Związki tlenowe manganu są tak liczne i zróżnicowane pod względem właściwości, jak żaden inny pierwiastek; znane są: MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2, MnO3, Mn2O7. Skład wyższego tlenku określa pozycję manganu w 7. grupie układu okresowego. Najniższy tlenek to zasada; sole odpowiadające MnO, podtlenku azotu, powstają w wyniku działania kwasów na metaliczny mangan i wszystkie jego tlenki, a z wyższych uwalnia się nadmiar tlenu

MnnОm + 2nHX = nМnХ2 + nН2O + (m?n)O;

Kiedy spożywasz kwas solny, uwalnia się chlor:

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

W temperaturze pokojowej mogą istnieć wszystkie tlenki, po podgrzaniu tylko jeden jest stały - Mn3O4; podgrzany na palniku w tyglu z dostępem powietrza, MnO pochłania tlen, a MnO2 go traci, a także Mn2O3 – w obu przypadkach powstaje Mn3O4, dlatego w analizie ilościowej odważanie w postaci tego tlenku jest używany; wyższe tlenki MnO3 i Mn2O7 w postaci wolnej są bardzo niestabilne, nawet w zwykłych warunkach. tempo. Podstawowe właściwości MnO są bardzo istotne; w miarę gromadzenia się tlenu podstawowe właściwości słabną, ale można je zauważyć nawet w przypadku Mn2O7; natomiast MnO2 będąc wyjątkowo słabą zasadą, wykazuje już właściwości słabego tlenku kwasowego; właściwości bezwodnikowe MnO3, a zwłaszcza Mn2O7, są dość wyraźne.

Tlenek manganu najdogodniej otrzymuje się przez ogrzewanie wyższych tlenków lub węglanu manganu w postaci zielonkawego proszku w strumieniu wodoru; zamienia się w przezroczyste, zielone, błyszczące ośmiościany, jeśli wodór, w którym jest podgrzewany, zawiera trochę chlorowodoru; Kryształy te, nie zmieniając kształtu, pod wpływem ogrzewania w powietrzu przekształcają się w Mn3O4. Wodzian azotu Mn(OH)2 wytrąca się za pomocą zasad z roztworów soli azotawych w postaci białego osadu, który na powietrzu szybko brązowieje w wyniku utleniania. Właściwości chemiczne MnO są bardzo podobne do MgO; podstawowe właściwości MnO są ostrzejsze; Sole MnX2 są podobne albo do soli MgX2, albo do soli FeX2, NiX2, CuX2.

Tabela 1. Tlenki manganu.

Nazwa		Temperatura topnienia	Temperatura wrzenia
Tlenek manganu(II).
Tlenek manganu(II,III).				brązowy
Tlenek manganu(II,IV).
Tlenek manganu(III).		940°C (rozkład)		ciemny brąz
Tlenek manganu(IV).
Tlenek manganu(VI).
Tlenek manganu(VII).				ciemnozielony

Tlenek manganu(II).

Tabela 2. Tlenek manganu(II).

Tlenek manganu(II).
Nazwa systematyczna	Tlenek manganu(II).
Chem. formuła
Właściwości fizyczne
Państwo	zielone kryształy sześcienne lub sześciokątne
Masa cząsteczkowa	70,94 g/mol
Gęstość
Właściwości termiczne
Temperatura topnienia
Temperatura wrzenia

Tlenek maarganu(II) -- MnO -- tlenek manganu niższy, tlenek.

Właściwości fizyczne

Temperatura topnienia 1569 °C. Temperatura wrzenia 3127 °C* (*-sublimuje z dysocjacją) Znane są dwa układy kryształów tlenku manganu(II):

· sześcienny (a = 0,4448 nm);

· modyfikacja sześciokątna (stabilna do 155,3°C);

Antyferromagnet o punkcie Néela 122 K, półprzewodnik. Masa cząsteczkowa 70,94 g/mol. Kolor kryształów jest zielony lub szaro-zielony. Układ sześcienny ma gęstość 5,18 g/cm3.

Właściwości chemiczne

Nierozpuszczalne w wodzie. Łatwo utlenia się tworząc kruchą otoczkę MnO2. Zredukowany do manganu po podgrzaniu wodorem lub aktywnymi metalami.

Wykazuje głównie podstawowe właściwości. Nie wchodzi w interakcje z wodą i roztworami zasad, rozpuszcza się w kwasach tworząc sole manganu(II) i wodę:

Po stopieniu z zasadami w nadmiarze tlenu tworzy podmanganiany:

Wykazuje właściwości regenerujące.

Właściwości geologiczne

Rzadko spotykany w przyrodzie. Zawarty w manganozycie.

Paragon

Tlenek manganu(II) można otrzymać przez kalcynację w temperaturze 300°C°C soli manganu(II) zawierających tlen w atmosferze gazu obojętnego. Ze zwykłego MnO2 otrzymuje się poprzez częściową redukcję w temperaturze 700-900°C wodorem lub tlenkiem węgla.

Powstaje podczas termicznego rozkładu wodorotlenku manganu (II) i soli w obojętnej atmosferze:

lub redukcja MnO2:

Aplikacja

Używany jako katalizator do odwodornienie piperydyny.

Stosowany do odsiarczania metali.

Składnik wielu materiałów ceramicznych.

Sole manganu(II) są powszechnie stosowane jako katalizatory procesów utleniania. Przykładowo dodatek soli oleju lnianego przyspiesza utlenianie tego ostatniego przez tlen atmosferyczny, przyspieszając tym samym schnięcie farby. Olej lniany zawierający sole manganu(II).

Tlenek manganu(II,III).

Tabela 3. Tlenek manganu(II,III).

Tlenek manganu(II,III).
Nazwa systematyczna	Tlenek manganu(II,III).
Chem. formuła
Właściwości fizyczne
Państwo	brązowo-czarne kryształy
Masa cząsteczkowa	228,81 g/mol
Gęstość	4,70; 4,856 g/cm2
Właściwości termiczne
Temperatura. platforma	1560; 1564; 1705°C
Molowy. pojemność cieplna	139,3 J/(mol K)
Entalpia tworzenia	1387,6 ​​kJ/mol

Tlenek manganu(II,III) to związek nieorganiczny, metaliczny tlenek manganu o wzorze Mn3O4, o brązowo-czarnych kryształach, nierozpuszczalny w wodzie.

Paragon

· Minerał występuje w przyrodzie hausmannit – Mn3O4 z zanieczyszczeniami.

Właściwości fizyczne

Tlenek manganu(II,III) tworzy brązowo-czarne kryształy o układzie tetragonalnym, grupa przestrzenna I 41/amd, parametry ogniwa a = 0,575 nm, c = 0,942 nm, b = 103,9°, Z = 4.

W temperaturze 1160°C następuje przejście do fazy sześciennej.

Paramagnetyczny.

Tlenek manganu(II,IV).

Tabela 4. Tlenek manganu(II,IV).

Tlenek manganu(II,IV) to związek nieorganiczny, tlenek manganu metalicznego o wzorze Mn5O8, można uznać za ortomanganit manganu Mn3(MnO4)2, substancję stałą, nierozpuszczalną w wodzie.

Paragon

· Utlenianie tlenek manganu(II) lub tlenek manganu(II,III):

Właściwości fizyczne

Tlenek manganu(II,IV).- substancja stała, nierozpuszczalna w wodzie.

Właściwości chemiczne

Po podgrzaniu rozkłada się:

Tlenek manganu(III).

Tabela 5. Tlenek manganu(III).

Tlenek manganu(III).
Nazwa systematyczna	Tlenek manganu(III).
Chem. formuła
Właściwości fizyczne
Państwo	brązowo-czarne kryształy
Masa cząsteczkowa	157,87 g/mol
Gęstość	4,50; 4,57-4,60 g/cm3
Właściwości termiczne
Temperatura. platforma	różnica. 1080°C
Mol. pojemność cieplna	107,5 J/(mol K)
Entalpia tworzenia	957,7 kJ/mol

Tlenek manganu(III) to związek nieorganiczny, tlenek manganu metalicznego o wzorze Mn2O3, o brązowo-czarnych kryształach, nierozpuszczalny w wodzie.

Paragon

· Minerały występujące w przyrodzie braunit, kurnakit i biksbyit – tlenek manganu z różnymi zanieczyszczeniami.

· Utlenianie tlenku manganu(II):

Redukcja tlenku manganu(IV):

Właściwości fizyczne

Tlenek manganu(III) tworzy brązowo-czarne kryształy o kilku modyfikacjach:

· b-Mn2O3, układ rombowy, minerał kurnakit;

· β-Mn2O3, układ sześcienny, grupa przestrzenna I a3, parametry ogniwa a = 0,941 nm, Z = 16, biksbajit mineralny;

· g-Mn2O3, układ tetragonalny, parametry ogniwa a = 0,57 nm, c = 0,94 nm.

Nie rozpuszcza się w wodzie.

Paramagnetyczny.

Właściwości chemiczne

Rozkłada się po podgrzaniu:

Zredukowany wodorem:

· Po rozpuszczeniu w kwasach powoduje nieproporcjonalność:

· Po stopieniu z tlenkami metali tworzy sole manganitowe:

Tlenek manganu(IV).

Tabela 6. Tlenek manganu(IV).

Tlenek manganu(IV).
Nazwa systematyczna	Dwutlenek manganu
Chem. formuła
Właściwości fizyczne
Państwo	czarne tetragonalne kryształy
Masa cząsteczkowa	86,9368 g/mol
Gęstość
Właściwości termiczne
Temperatura. różnica.
Entalpia tworzenia	521,5 kJ/mol

Właściwości chemiczne

W normalnych warunkach zachowuje się dość bezwładnie. Po podgrzaniu z kwasami wykazuje właściwości utleniające, np. utlenia stężony kwas solny do chloru:

W przypadku kwasów siarkowego i azotowego MnO2 rozkłada się z wydzieleniem tlenu:

Podczas interakcji z silnymi utleniaczami dwutlenek manganu utlenia się do związków Mn7+ i Mn6+:

Dwutlenek manganu wykazuje właściwości amfoteryczne. Tak więc, gdy roztwór soli MnSO4 w kwasie siarkowym utlenia się nadmanganianem potasu w obecności kwasu siarkowego, powstaje czarny osad soli Mn(SO4)2.

Po stopieniu z zasadami i tlenkami zasadowymi MnO2 działa jak tlenek kwasowy, tworząc sole manganitowe:

Jest katalizatorem rozkładu nadtlenku wodoru:

Paragon

W warunkach laboratoryjnych otrzymywany jest poprzez rozkład termiczny nadmanganian potasu:

Można go również otrzymać w reakcji nadmanganianu potasu z nadtlenkiem wodoru. W praktyce powstały MnO2 katalitycznie rozkłada nadtlenek wodoru, w wyniku czego reakcja nie przebiega do końca.

W temperaturach powyżej 100°C redukcja nadmanganianu potasu wodorem:

Tlenek manganu(VII).

· Tlenek manganu(VII) Mn2O7 - zielonkawo-brązowa oleista ciecz (tmelt=5,9°C), nietrwała w temperaturze pokojowej; silny utleniacz, w kontakcie z substancjami palnymi powoduje ich zapalenie, ewentualnie z eksplozją. Wybucha od pchnięcia, od jasnego błysku światła, podczas interakcji z substancjami organicznymi. Tlenek manganu(VII) Mn2O7 można otrzymać przez działanie stężonego kwasu siarkowego na nadmanganian potasu:

· Powstały tlenek manganu(VII) jest niestabilny i rozkłada się na tlenek manganu(IV) i tlen:

Jednocześnie uwalnia się ozon:

Tlenek manganu(VII) reaguje z wodą, tworząc kwas nadmanganowy:

Tlenek manganu(VI).

Tabela 7. Tlenek manganu(VI).

Tlenek manganu(VI) to związek nieorganiczny, tlenek manganu metalicznego o wzorze MnO3, ciemnoczerwona amorficzna substancja reagująca z wodą.

substancja chemiczna do produkcji dwutlenku manganu

Paragon

· Powstaje w wyniku kondensacji par fioletu uwalnianych podczas ogrzewania roztworu nadmanganian potasu w kwasie siarkowym:

Właściwości fizyczne

Tlenek manganu(VI) tworzy ciemnoczerwoną amorficzną substancję.

Właściwości chemiczne

· Rozkłada się pod wpływem ogrzewania:

Reaguje z wodą:

Z zasadami tworzy sole - manganiany:

Wzorce zmian właściwości tlenków manganu

Najbardziej stabilne są MnO2, Mn2O3 i Mn3O4 (tlenek mieszany – czterotlenek trimanganu).

Właściwości tlenków manganu zależą od stopnia utlenienia metalu: wraz ze wzrostem stopnia utlenienia zwiększają się właściwości kwasowe:

MnO > Мn2О3 > MnO2 > Мn2О7

Tlenki manganu wykazują właściwości utleniające lub redukujące w zależności od stopnia utlenienia metalu: wyższe tlenki są utleniaczami i ulegają redukcji do MnO2, niższe tlenki są reduktorami i po utlenieniu tworzą MnO2. Zatem MnO2 jest najbardziej stabilnym tlenkiem.

metody wytwarzania dwutlenku manganu

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii, a dokładniej wytwarzania wysokiej jakości tlenków manganu, które mogą być szeroko stosowane w przemyśle chemicznym i metalurgicznym. Metoda wytwarzania dwutlenku manganu polega na rozpuszczeniu surowców zawierających mangan w kwasie azotowym w celu uzyskania roztworu azotanów manganu i azotanów zanieczyszczeń wapnia, potasu, magnezu i sodu występujących w rudzie. Następnie w autoklawie przeprowadza się rozkład termiczny azotanów. Rozkład termiczny przeprowadza się przy stałym spadku ciśnienia w autoklawie, zaczynając od ciśnienia 0,6 MPa i obniżając je do 0,15 MPa na końcu procesu. W tym przypadku masę podczas rozkładu termicznego miesza się w sposób ciągły mieszadłem obracającym się z prędkością 1-15 obr/min i poddaje się ją wibracjom o częstotliwości 20-50 herców. Metodę można wdrożyć w przedsiębiorstwach chemicznych, które posiadają autoklawy pracujące pod ciśnieniem. Technicznym rezultatem wynalazku jest produkcja dwutlenku manganu o ulepszonej jakości. 2 tab., 2 pr.

Wynalazek dotyczy dziedziny metalurgii żelaza, a dokładniej wytwarzania wysokiej jakości dwutlenku manganu, który może mieć szerokie zastosowanie w przemyśle chemicznym i metalurgicznym, w szczególności w produkcji manganu elektrolitycznego i elektrotermicznego, żelazomanganu średniowęglowego i oparte na nim stopy niskofosforowe.

Z literatury technicznej znanych jest kilka metod wytwarzania czystego dwutlenku manganu: chemiczne, hydrometalurgiczne, pirohydrometalurgiczne i pirometalurgiczne.

Główne wymagania dotyczące chemicznych metod produkcji dwutlenku manganu to:

Skuteczność usuwania fosforu i skały płonnej;

Prostota projektowania sprzętu;

Wysoka wydajność;

Dostępność i niski koszt odczynników.

Znany jest sposób wytwarzania czystego dwutlenku manganu metodą kwasu siarkowego. Istota metody jest następująca: dwutlenek siarki zawierający dwutlenek siarki (SO2) i bezwodnik siarki (SO3) przepuszcza się przez zawiesinę (S:L = 1:4) przygotowaną z rudy i roztworu ditionianu wapnia. Rozpuszczanie tych gazów w wodzie prowadzi do powstawania kwasów siarkowego i siarkowego. Tlenki manganu intensywnie rozpuszczają się w kwasie siarkawym tworząc sól manganową kwasu ditionianowego i siarczan manganu zgodnie z reakcjami: MnO2+2SO2 = MnS2O6; MnO2+SO2 = MnSO4.

W obecności nadmiaru ditionianu wapnia wytrąca się siarczan wapnia i tworzy się ditionian manganu: MnSO4+CaS2O6=MnS2O6+CaSO4

Wyługowaną masę celulozową neutralizuje się mlekiem wapiennym do pH 4-5, następnie napowietrza w celu utlenienia tlenku żelaza i usunięcia dwutlenku siarki. Wytrącają się: żelazo żelazowe, fosfor, glin, krzemionka. Osad odsącza się, przemywa gorącą wodą i przesyła na wysypisko. Z oczyszczonego roztworu poprzez dodanie wapna palonego wytrąca się mangan w postaci wodorotlenku i ponownie otrzymuje się ditionian wapnia, który zawraca się do procesu:

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

Osad wodorotlenku manganu odsącza się, przemywa, suszy i kalcynuje. Kalcynowany koncentrat zawiera: 92 – MnO2, 1,5 – SiO2, 4,0 – CaO, 0,02 – P2O5 i 0,5-3 – SO 2 (M.I. Gasik. Metallurgia manganu. Kyiv: Technology, 1979, s. 55-56).

Wadami znanego sposobu wytwarzania dwutlenku manganu są:

Złożoność projektu sprzętu;

Produkt jest zanieczyszczony skałą płonną (SiO2, CaO itp.);

Wysokie stężenie siarki w produkcie końcowym (od 0,5 do 3%).

Najbliższa zaproponowanej pod względem technicznym i uzyskiwanego efektu jest metoda wytwarzania dwutlenku manganu poprzez rozkład termiczny azotanu manganu w obecności azotanów wapnia, magnezu, potasu i sodu, według której rozkład odbywa się w temperaturze ciśnienie 0,15-1,0 MPa (Świadectwo autorskie nr 1102819, klasa C22B 47/00; C01G 45/02, pierwszeństwo z dnia 20.05.83, wyd. 15.07.84, biuletyn nr 26).

Według prototypowej metody dwutlenek manganu wytwarzany jest w obecności azotanów wapnia, magnezu, potasu i sodu, rozkład odbywa się pod ciśnieniem 0,15-1,0 MPa.

Parametry technologiczne i właściwości metody prototypowej:

Temperatura rozkładu, °C - 170-190;

Szybkość tworzenia dwutlenku manganu, kg/m3h - 500-700;

Stopień rozkładu Mn(NO3)2,% pierwotnej ilości - 78-87;

Warunki rozładunku pulpy z reaktora – grawitacyjnie;

Zużycie energii, MJ/kg - 1,7-2,2;

Wadami tej znanej metody jest niska szybkość rozkładu azotanu manganu, duże zużycie energii i duża zawartość wody w powstających tlenkach azotu.

Celem niniejszego wynalazku jest uproszczenie technologii wytwarzania dwutlenku manganu, zwiększenie szybkości rozkładu i wydajności produktu.

Cel ten osiąga się poprzez to, że proces rozkładu termicznego prowadzony jest przy stopniowym obniżaniu ciśnienia w autoklawie, począwszy od ciśnienia 0,6 MPa i obniżaniu go do 0,15 MPa na koniec procesu, natomiast miąższ jest poddawany procesowi przetwarzane w sposób ciągły za pomocą mieszadła obracającego się z prędkością 1-15 obr/min/min; w tym przypadku podczas procesu rozkładu termicznego na obracające się mieszadło przykładane są wibracje o częstotliwości 20-50 herców.

Górną wartość ciśnienia rozkładu termicznego azotanów określają warunki przetwarzania tlenków azotu w kwas (przeprowadza się to pod ciśnieniem nieprzekraczającym 0,6 MPa), a dolną granicę określa praktyczna celowość. Stopniowy spadek ciśnienia do 0,15 MPa zapewnia pełniejszy rozkład termiczny azotanów manganu.

Zmniejszenie prędkości obrotowej mieszalnika poniżej 1 obr./min nie zapewnia jednorodnego roztworu masy. Zwiększanie prędkości obrotowej powyżej 15 obr./min prowadzi do oddzielania się miąższu i pojawiania się obszarów o większym stężeniu wody (ze względu na różnice w gęstości).

Niższe częstotliwości drgań – poniżej 20 Hz, nałożone na mieszalnik, praktycznie nie mają wpływu na rozkład termiczny azotanu manganu. Zwiększanie częstotliwości drgań powyżej 50 Hz nie jest ekonomicznie uzasadnione.

Jeśli te warunki zostaną spełnione, nie tylko szybkość rozkładu azotanu manganu wzrasta, ale sam proces jako całość staje się bardziej zaawansowany technologicznie. Ustalono, że w proponowanym procesie wydajność masy celulozowej nie zależy w dużym stopniu od jej właściwości fizycznych, co znacznie upraszcza proces jej wyładunku z reaktora, natomiast tlenki azotu zawierają mniejsze stężenia wody i można je łatwo przetworzyć z powrotem na kwas . W tabeli 1 przedstawiono dane porównawcze dotyczące parametrów technologicznych wytwarzania dwutlenku manganu znanymi i proponowanymi metodami. Wskaźniki (uśrednione) proponowanej metody wytwarzania dwutlenku manganu, przedstawione w tabeli 8, przyjęto na podstawie wyników doświadczeń (przykład 1).

Tabela 8

Parametry i właściwości technologiczne
Słynny	Zaproponowano
Temperatura rozkładu, °C
Ciśnienie, MPa		Stopniowy spadek ciśnienia od 0,6 do 0,15
Szybkość tworzenia dwutlenku manganu, kg/m3h
Czas potrzebny do wytworzenia 200 kg dwutlenku manganu, godz
Stopień rozkładu Mn(NO3)2, % pierwotnej ilości
Warunki rozładunku pulpy z reaktora	Grawitacją	Grawitacją
Zużycie energii, MJ/kg MnO2
Prędkość obrotowa mieszalnika, obr./min.

Podczas rozkładu termicznego na obracające się mieszadło przykładano wibracje o częstotliwości 30 Hz – stopień rozkładu Mn(NO3)2 wzrasta o 2-3,5%.

Właściwości fizykochemiczne proszku:

Gęstość - 5,10 g/cm3;

H2O - nie więcej niż 3H10-2% wag.

Poniżej znajdują się przykłady, nie wyłączając innych, objętych zakresem zastrzeżeń.

Przykład 1

1,5 kg roztworu azotanu o następującym składzie (% wag.): 40,15 Mn(NO3)2; 25,7 Ca(NO3) 2; 7,3 Mg(NO3)2; 9,2 KNO3; 5,7 NaNO3; 15,0 H2O.

Masę wody usuniętej podczas rozkładu termicznego określono na podstawie różnicy jej masy w roztworze początkowym i fazie ciekłej masy celulozowej. Ilość uwolnionych tlenków azotu oznaczono stechiometrią reakcji termicznego rozkładu azotanu manganu w zależności od ilości otrzymanego MnO2. Główne wyniki eksperymentów przedstawiono w tabeli 9.

Tabela 9

Opcje	Przykłady konkretnych realizacji
Znana metoda	Sugerowana metoda
Temperatura rozkładu, C°
Ciśnienie, MPa*
Prędkość obrotowa mieszalnika, obr./min
Częstotliwość wibracji, Hz
Czas rozkładu, min
Szybkość tworzenia MnO2, kg/m3h
Objętość uwolnionych gazów, m3 na 1 kg MnO2
Wydajność suchego dwutlenku manganu,%
Górną granicę ciśnienia termicznego rozkładu azotanów wyznaczają warunki przetwarzania tlenków azotu w kwas

Otrzymano dwutlenek manganu o następującym składzie % wag.: MnO2 – 99,6; R<0,005; S<0,05; SiO2<0,1; (К, Mg, Na, Ca)<0,1.

Zatem proponowana metoda zapewnia nie tylko szybszy rozkład azotanu manganu, ale także znacznie upraszcza technologię produkcji MnO2, zarówno na etapie rozładunku, jak i na etapie regeneracji tlenków azotu; jednocześnie znacznie zmniejszają się koszty redystrybucji. Wydajność otrzymanego suchego dwutlenku manganu wynosi 84-92% w porównaniu do 78% (według znanej metody) teoretycznie możliwej.

Przykład 2

Powstały dwutlenek manganu wykorzystuje się do wytapiania metalicznego manganu w procesie pozapiecowym.

Ładunek miał następujący skład, kg:

Tylko 15,5 kg.

Mieszankę wymieszano, załadowano do szybu hutniczego i podpalono za pomocą lontu. Czas topnienia wynosił 2,4 minuty. Otrzymaliśmy 5,25 kg składu metalicznego manganu. % Mn 98,9; Al 0,96; P - śladowe ilości (poniżej 0,005%) i 9,3 kg składu żużla,% wag.: MnO 14,6; Al2O3 68,3; CaO 18,0.

Ekstrakcja manganu do stopu wyniosła 85,0%.

Żużel z wytapiania manganu metalicznego może być stosowany jako surowiec (zamiast boksytu) w produkcji aluminium.

Zastosowanie proponowanego wynalazku rozwiąże problem zagospodarowania znacznych zasobów niskowartościowych rud manganu, w szczególności rud węglanowych złoża Usinsk lub konkrecji żelazomanganu, których wzbogacanie innymi sposobami jest obecnie nieopłacalne.

Powstałe stopy manganu wyróżniają się wysokim stężeniem pierwiastka wiodącego (manganu) i niską zawartością szkodliwych zanieczyszczeń (fosforu i węgla).

Zastosowanie żelazostopów manganu w wytapianiu wysokiej jakości gatunków stali prowadzi do zmniejszenia zużycia metalu w konstrukcjach, upraszcza proces tworzenia stopu i zapewnia znaczący efekt ekonomiczny.

Produkcja koncentratów manganu metodami chemicznymi w znaczący sposób zmniejszy w kraju niedobory żelazostopów manganu, a jego produkcję będzie można zorganizować w zakładach chemicznych.

Proponowany sposób wytwarzania dwutlenku manganu można zorganizować w przedsiębiorstwach posiadających możliwość utylizacji tlenków azotu.

PRAWO

Sposób wytwarzania dwutlenku manganu na drodze rozkładu termicznego, polegającego na rozpuszczaniu surowców zawierających mangan w kwasie azotowym w celu otrzymania roztworu azotanów i azotanów manganu, obecnych w rudzie zanieczyszczeń wapnia, potasu, magnezu, sodu, a następnie termicznego rozkładu azotanów w rudzie autoklaw, znamienny tym, że rozkład termiczny odbywa się przy stałym spadku ciśnienia w autoklawie, zaczynając od ciśnienia 0,6 MPa i obniżając je pod koniec procesu do 0,15 MPa, przy czym miazgę poddaje się ciągłej obróbce za pomocą mieszalnika obraca się z prędkością 1-15 obr/min i wibruje z częstotliwością 20-50 Hz.

część eksperymentalna

Powyższe doświadczenia znajdują zastosowanie w dużych przedsiębiorstwach.

Chcę rozważyć laboratoryjną metodę otrzymywania dwutlenku manganu w dwutlenku cyny.

Akcesoria:

1. Tygiel porcelanowy:

2. Filtr szklany.

Istota metody: Otrzymywanie tlenków stałych poprzez rozkład termiczny mieszaniny SnC2O4*H2O i MnSO4*5H2O, kalcynacja w powietrzu.

Wstępna synteza SnC2O4*H2O.

Aby otrzymać szczawian cyny, pobraliśmy 10 g siarczanu cyny i 4,975 g szczawianu amonu. Przygotowano roztwory obu substancji, w tym celu siarczan cyny rozpuszczono w 100 ml wody, a szczawian amonu w 50 ml wody. Następnie do roztworu siarczanu cyny dodano roztwór szczawianu amonu. Zaobserwowano aktywne wytrącanie się białego drobnego osadu (SnC2O4*H2O). Otrzymaną zawiesinę przesączono na grubym filtrze szklanym.

Równanie reakcji:

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

Otrzymano 7,934 g szczawianu cyny o szacunkowej masie 9,675. Wydajność reakcji wyniosła 82,0%.

Zgodnie z równaniami reakcji

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

SnC2O4*H2O >SnO + CO2 + H2O >SnO2

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

Aby go uzyskać, wzięliśmy: 0,75 g. SnC2O4 * H2O, 0,07 g. MnSO4 * 5H2O. (Ponieważ ilość siarczanu manganu była znacznie mniejsza od ilości szczawianu amonu, w celu uzyskania większej jednorodności mieszaniny, po umieszczeniu jej w tyglu porcelanowym dodano kilka kropel wody. Następnie mieszaninę wyprażono na palniku. ). Kalcynacja w temperaturze 900°C przez 2 godziny nie dała żadnego rezultatu (pozostała szarawo-kremowa barwa mieszaniny). W wyniku kalcynacji w temperaturze 1200°C przez 2 godziny próbka uzyskała jaskrawoczerwony kolor. Masa próbki 0,5 g.

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

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

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

Wniosek

Przed rozpoczęciem badań postawiłem sobie następujące zadania:

· Przeprowadzić analizę literatury dotyczącą właściwości fizykochemicznych, metod wytwarzania, sposobów wykorzystania manganu i tlenków manganu;

· Badanie właściwości tlenków manganu;

· Odkrycie technologii produkcji dwutlenku manganu i wskazanie najbardziej efektywnej;

· Przeprowadzić obliczenia.

Podczas mojej pracy:

1. Przeprowadzono analizę literatury dotyczącą właściwości fizykochemicznych, metod wytwarzania i stosowania manganu i tlenków manganu;

2. Badano właściwości tlenków manganu;

3. Ujawniono technologie wytwarzania dwutlenku manganu i wskazano najbardziej efektywną;

4. Obliczenia zostały przeprowadzone.

Rozważano wiele sposobów otrzymywania dwutlenku manganu z różnych źródeł, ale ja zdecydowałem się skupić na metodzie otrzymywania dwutlenku manganu w dwutlenku cyny. Wykazywał wysoki stopień krystaliczności próbki i wysoką wydajność. Stosowanie go ma sens (przy wysokich stężeniach dwutlenku manganu).

Aplikacja

Mangan

Występowanie w przyrodzie

Mangan jest 14. najpowszechniej występującym pierwiastkiem na Ziemi, a po żelazie jest drugim metalem ciężkim występującym w skorupie ziemskiej (0,03% całkowitej liczby atomów skorupy ziemskiej). Masowa zawartość manganu wzrasta od skał kwaśnych (600 g/t) do zasadowych (2,2 kg/t). Towarzyszy żelazu w wielu rudach, ale występują też niezależne złoża manganu. Do 40% rud manganu koncentruje się w złożu Chiatura (rejon Kutaisi). Mangan rozrzucony w skałach jest wypłukiwany przez wodę i przenoszony do Oceanu Światowego. Jednocześnie jego zawartość w wodzie morskiej jest niewielka (10–7–10–6%), a w głębokich miejscach oceanu jego stężenie wzrasta do 0,3% w wyniku utleniania przez tlen rozpuszczony w wodzie z utworzeniem wody- nierozpuszczalny tlenek manganu, który występuje w postaci uwodnionej (MnO2 x H2O) i opada do dolnych warstw oceanu, tworząc na dnie tzw. grudki żelazowo-manganowe, w których ilość manganu może sięgać 45% (zawierają również zanieczyszczenia miedzi, niklu, kobaltu). Guzki takie mogą w przyszłości stać się źródłem manganu dla przemysłu.

Światowe zasoby rud manganu stanowią 90% rud tlenkowych (38%) i tlenkowo-węglanowych (52%).

W Republice Południowej Afryki około 95% zasobów koncentruje się w wyjątkowej strefie rud manganu i żelaza Kuruman. Największe złoża to Mamatvan (średnia zawartość manganu 38%), Wessels (47%) Middelplaatz (36%)

W Chinach zasoby manganu reprezentowane są przez małe, ale liczne złoża rud tlenkowych. Średnia zawartość rud wynosi 20-40%. Kraj stale poszukuje i eksploruje nowe złoża manganu, aby zmniejszyć zależność kraju od importu wysokiej jakości rud.

W Kazachstanie ponad 90% znajduje się w regionie środkowego Kazachstanu, na polach Karazhal i Ushkatyn. Zasoby wynoszą około 85 mln ton (średnia zawartość manganu 22%).

Ukraińskie złoża zlokalizowane są w południowoukraińskim zagłębiu rud manganu. Są to złoża Grupy Nikopol i Bolszetokmakskoje, na których znajduje się 33 i 67% potwierdzonych zasobów Ukrainy. Ukraina posiada także jeden z najpotężniejszych w Europie kompleksów przerobu rud i produkcji żelazostopów manganu, obejmujący zakłady Nikopol, Zaporoże i Stachanow.

W Gruzji główną bazą surowcową jest złoże Chiatura. Rudy tlenkowe stanowią 28% (średnia zawartość manganu 26%) zasobów potwierdzonych, rudy węglanowe (średnia zawartość manganu 18%-72%).

W Rosji mangan jest niezwykle deficytowym surowcem o znaczeniu strategicznym. Oprócz wskazanych złóż Usinsky i Polunochny, złoża South Khingan w Małym Khinganie w regionie żydowskim, Porozhnenskoye na grzbiecie Jeniseju, obszar Rogaczewo-Taininskaya (260 mln ton rud węglanowych o zawartości 8-15% ) i słabo zbadane złoże rudy Północny Taininsky (5 milionów ton rud tlenkowych o zawartości 16–24%) na Nowej Ziemi.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Mangan jest twardym i kruchym metalem. Znane są cztery sześcienne modyfikacje metalicznego manganu. W temperaturach od temperatury pokojowej do 710°C a-Mn jest stabilny, parametr sieci a = 0,89125 nm, gęstość 7,44 kg/dm3. W zakresie temperatur 710-1090°C występuje b-Mn, parametr sieci a = 0,6300 nm; w temperaturach 1090-1137°C - g-Mn, parametr sieci a = 0,38550 nm. Wreszcie w temperaturach od 1137°C do temperatury topnienia (1244°C) d-Mn o parametrze sieci a = 0,30750 nm jest stabilny. Modyfikacje a, b i d są kruche, g-Mn są plastyczne. Temperatura wrzenia manganu wynosi około 2080°C.

W powietrzu mangan utlenia się, w wyniku czego jego powierzchnia pokrywa się gęstą warstwą tlenku, która chroni metal przed dalszym utlenianiem. Podczas kalcynowania na powietrzu w temperaturze powyżej 800°C mangan pokrywa się zgorzeliną, składającą się z zewnętrznej warstwy Mn3O4 i wewnętrznej warstwy zawierającej MnO.

Mangan tworzy kilka tlenków: MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2 i Mn2O7. Wszystkie z wyjątkiem Mn2O7, który w temperaturze pokojowej jest oleistą, zieloną cieczą o temperaturze topnienia 5,9°C, są krystalicznymi ciałami stałymi.

Tlenek manganu MnO powstaje podczas rozkładu dwuwartościowych soli manganu (węglanowych i innych) w temperaturze około 300°C w obojętnej atmosferze:

MnCO3 = MnO + CO2

Tlenek ten ma właściwości półprzewodnikowe. Rozkład MnOOH może spowodować wytworzenie Mn2O3. Ten sam tlenek manganu powstaje podczas ogrzewania MnO2 w powietrzu w temperaturze około 600°C:

4MnO2 = 2Mn2O3 + O2

Tlenek Mn2O3 pod wpływem wodoru ulega redukcji do MnO, a pod działaniem rozcieńczonych kwasów siarkowego i azotowego zamienia się w dwutlenek manganu MnO2.

Jeżeli MnO2 kalcynuje się w temperaturze około 950°C, wówczas obserwuje się eliminację tlenu i powstawanie tlenku manganu o składzie Mn3O4:

3MnO2 = Mn3O4 + O2

Tlenek ten można przedstawić jako MnO·Mn2O3 i pod względem właściwości Mn3O4 odpowiada mieszaninie tych tlenków.

Dwutlenek manganu MnO2 jest najpowszechniejszym naturalnym związkiem manganu w przyrodzie, występującym w kilku postaciach polimorficznych. Tak zwaną b-modyfikację MnO2 stanowi wspomniany już mineralny piroluzyt. Ortormbowa modyfikacja dwutlenku manganu, g-MnO2, występuje również w przyrodzie. Jest to minerał ramsdelit (inna nazwa to polianit).

Dwutlenek manganu nie jest stechiometryczny, w jego sieci zawsze występuje niedobór tlenu. Jeśli tlenki manganu odpowiadające niższym stopniom utlenienia niż +4 są zasadowe, wówczas dwutlenek manganu ma właściwości amfoteryczne. W temperaturze 170°C MnO2 można zredukować wodorem do MnO.

Jeśli do nadmanganianu potasu KMnO4 dodamy stężony kwas siarkowy, powstanie tlenek kwasowy Mn2O7, który ma silne właściwości utleniające:

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

Mn2O7 jest tlenkiem kwasowym, reprezentowanym przez mocny kwas nadmanganowy НMnO4, który nie występuje w stanie wolnym.

Kiedy mangan oddziałuje z halogenami, powstają dwuhalogenki MnHal2. W przypadku fluoru możliwe jest także powstawanie fluorków o składzie MnF3 i MnF4, a w przypadku chloru także trójchlorku MnCl3. Reakcje manganu z siarką prowadzą do powstania siarczków o składzie MnS (występuje w trzech postaciach polimorficznych) i MnS2. Znana jest cała grupa azotków manganu: MnN6, Mn5N2, Mn4N, MnN, Mn6N5, Mn3N2.

Z fosforem mangan tworzy fosforki o składzie MnP, MnP3, Mn2P, Mn3P, Mn3P2 i Mn4P. Znanych jest kilka węglików manganu i krzemków.

Mangan reaguje bardzo powoli z zimną wodą, ale po podgrzaniu szybkość reakcji znacznie wzrasta, powstaje Mn(OH)2 i wydziela się wodór. Kiedy mangan wchodzi w interakcję z kwasami, powstają sole manganu (II):

Mn + 2HCl = MnCl2 + H2.

Z roztworów soli Mn2+ można wytrącić słabo rozpuszczalną w wodzie zasadę Mn(OH)2:

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

Manganowi odpowiada kilka kwasów, z których najważniejsze to silny, niestabilny kwas nadmanganianowy H2MnO4 i kwas manganowy HMnO4, których solami są odpowiednio manganiany (na przykład manganian sodu Na2MnO4) i nadmanganiany (na przykład nadmanganian potasu KMnO4) .

Manganiany (znane są tylko manganiany metali alkalicznych i baru) mogą wykazywać właściwości utleniające (częściej)

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

i środki redukujące

2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl.

W roztworach wodnych manganiany dzielą się nieproporcjonalnie na związki manganu (+4) i manganu (+7):

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

W tym przypadku kolor roztworu zmienia się z zielonego na niebieski, a następnie na fioletowy i szkarłatny. Ze względu na zdolność zmiany koloru roztworów K. Scheele nazwał manganian potasu mineralnym kameleonem.

Nadmanganiany są silnymi utleniaczami. Na przykład nadmanganian potasu KMnO4 w kwaśnym środowisku utlenia dwutlenek siarki SO2 do siarczanu:

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

Pod ciśnieniem około 10 MPa bezwodny MnCl2 w obecności związków metaloorganicznych reaguje z tlenkiem węgla(II)CO tworząc dwupierścieniowy karbonyl Mn2(CO)10.

Literatura

1. Zasoby internetowe.

2. Warsztaty z chemii nieorganicznej: Proc. Podręcznik dla studentów. Wyższy Podręcznik Placówki/V.A. Aleshin, A.I. Dunaev, AI Żyrow; edytowany przez Yu.D. Tretiakow – M.: Wydawnictwo. Centrum „Akademia”, 2004.

3. Glinka N.L. Chemia ogólna//M.: Integral-press, 2002.

4. Achmetow N.S. chemia ogólna i nieorganiczna. Podręcznik Dla uniwersytetów - wyd. 4, poprawione // M.: Wyższe. Szkoła, Ośrodek Wydawniczy „Akademia”, 2001.

5. Chemia nieorganiczna. Chemia pierwiastków: Podręcznik w 2 tomach. T.2/Yu.D. Tretiakow, L.I. Martynenko, A.N. Grigoriew, A. Yu Tsivadze. - wyd. 2, poprawione. i dodatkowe - M.: Wydawnictwo Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego; MCK „Akademia”, 2007.

6. Encyklopedia chemiczna / Redakcja: Knunyants I.L. i inne // M.: Encyklopedia radziecka, 1992.

7. Ugai Y.A. Chemia ogólna: Podręcznik dla studentów chemii. specjalista. un-tov//M.: Wyżej. szkoła, -1984.

8. Chemia ogólna i nieorganiczna. Kurs wykładowy. Część II główne klasy związków nieorganicznych/ Korneev Yu.M., Ovcharenko V.P., Egorov E.N.//M.: Szkoła im. A.N. Kołmogorow, Wydawnictwo Uniwersytetu Moskiewskiego, 2000.

9. Poradnik chemika / Redakcja: Nikolsky B.P. i inne - wyd. 2, poprawione//M.-L.: Chemistry, 1966. - T.1.

Opublikowano na Allbest.ru

...

Podobne dokumenty

Odniesienie historyczne. Zastosowanie manganu. Pozyskiwanie manganu. Związki manganu w układach biologicznych. Wielkość produkcji rudy manganu według przedsiębiorstw. Nawozy manganowe. Choroba wywołana toksyną manganową.

streszczenie, dodano 11.05.2004


Właściwości złóż osadowych rud manganu. Właściwości tlenku manganu. Rozkład dwuwartościowych soli manganu. Przemysłowa produkcja manganu. Wydobywanie i wzbogacanie rud. Elektroliza wodnych roztworów siarczanu manganu. Zasoby rud manganu.

streszczenie, dodano 01.03.2011


Wodorotlenki podwójne warstwowe (LDH), ich budowa i metody syntezy. Badanie sorpcji manganu(II) na próbkach Mg,Al-CO3 LDH w warunkach statycznych. Kinetyka sorpcji manganu(II). Zależność gęstości optycznej od czasu sorpcji manganu(II) z roztworu.

praca na kursie, dodano 13.10.2017


Warunki metalotermii. Obliczanie składu mieszaniny wyjściowej i możliwych reakcji. Właściwości redukowalnych tlenków. Produkcja manganu metodą aluminotermii. Właściwości chemiczne otrzymanych substancji i prekursorów. Oznaczanie produktu reakcji.

praca na kursie, dodano 16.12.2015


Oczyszczanie wody z manganu. Bezodczynnikowe i odczynnikowe metody odmanganiania wody. Głębokie napowietrzanie, a następnie filtracja. Zastosowanie katalizatorów utleniania manganu. Usuwanie manganu z wód gruntowych. Technologia wykorzystania nadmanganianu potasu.

streszczenie, dodano 09.03.2011


Ogólna charakterystyka, podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne oksowodorotlenku manganu (III), triszczalatomanganianu (III) potasu, diszczalatodiakwamanganianu (III) potasu, kolejność ich powstawania i zakres zastosowania. Synteza MnO(OH) i innych związków.

praca praktyczna, dodano 23.03.2011


Właściwości chemiczne manganu i jego związków. Przemysłowa produkcja manganu. Historia odkrycia chromu, informacje ogólne. Wskaźniki zużycia manganu i chromu, ich rola biologiczna. Wpływ braku lub nadmiaru mikroelementów na organizm człowieka.

streszczenie, dodano 20.01.2015


Omówienie głównych metod analizy żelaza i manganu. Opis metod klasycznych i instrumentalnych. Analiza składu soli. Spektrometryczne, miareczkowe i grawimetryczne oznaczanie litu, żelaza, manganu w mieszanych fosforanach.

praca na kursie, dodano 24.01.2016


Metody grawimetryczne oznaczania manganu w postaci tlenkowej, siarczkowej, fosforanowej, pikrolonianowej. Badanie pierwiastka metodą permanganatometrii, jodometrii, miareczkowania potencjometrycznego. Analiza roztworów metodami fotometrycznymi i luminescencyjnymi.

praca na kursie, dodano 28.10.2012


Ogólna charakterystyka manganu, jego podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne, historia odkryć i współczesne osiągnięcia badawcze. Występowanie tego pierwiastka chemicznego w przyrodzie, kierunki jego zastosowania w przemyśle, produkcji.

Dwutlenek manganu jest związkiem nieorganicznym, tlenkiem manganu(IV) o wzorze MnO2. Występuje naturalnie w postaci szeroko rozpowszechnionego minerału piroluzytu. W przemyśle dwutlenek manganu otrzymuje się przez elektrolizę roztworu siarczanu manganu, w laboratoriach - z nadmanganianu potasu przez ogrzewanie lub interakcję z nadtlenkiem wodoru.

Nieruchomości

Drobny lub drobno krystaliczny proszek o kolorze ciemnobrązowym lub czarnym. Nie rozpuszcza się w wodzie. Rozkłada się po ogrzaniu powyżej +105 °C. Toksyczny.

Chemicznie odczynnik jest bardzo stabilny i uważany jest za najbardziej stabilny związek manganu zawierający tlen. W normalnych warunkach reaguje słabo. Wykazuje właściwości amfoteryczne, tj. tworzy zarówno kwasy, jak i zasady. Może działać jako środek redukujący, ale częściej jako silny środek utleniający. Reaguje z mocnymi kwasami nieorganicznymi i organicznymi, takimi jak siarkowy, solny, azotowy, szczawiowy tworząc sole: siarczany, chlorki, azotany, szczawiany. Podczas reakcji z kwasem solnym wydziela się chlor. Z kwasami azotowymi i siarkowymi - tlen. Oddziałuje z silnymi utleniaczami. W reakcjach z zasadami tworzy sole kwasu manganowego (H2MnO3) – manganity.

		Dwutlenek manganu 91% EDM

To jest interesujące

• Ludzkość używa tej substancji niemal od jej powstania. Archeolodzy odkryli, że malowidła jaskiniowe z jaskini Lascaux (Francja) zostały wykonane właśnie przy użyciu dwutlenku manganu. Rysunki te, według datowania radiowęglowego, pochodzą z okresu od 17 do 19 tysięcy lat.
• Istnieją jeszcze bardziej starożytne dowody. W jaskini Pech-de-Laze (Francja) odnaleziono kawałki czarnego kamienia, czyli dwutlenku manganu. Wydaje się, że kamienie te były używane przez neandertalczyków do wzniecania lub podtrzymywania pożarów około pół miliona lat temu.

Środki ostrożności

Odnosi się do 2. klasy zagrożenia dla zdrowia człowieka. Może zostać połknięty przez wdychanie aerozolu pyłowego. Powoduje podrażnienie w przypadku kontaktu ze skórą. W przypadku połknięcia lub wdychania gromadzi się w organizmie. Wysoka dawka odczynnika dostająca się do organizmu ma niekorzystny wpływ na układ oddechowy, ośrodkowy układ nerwowy i układ krążenia. Zgodnie z zasadami bezpieczeństwa ustalonymi przez GOST, przy pracy z dwutlenkiem manganu należy stosować specjalną odzież, rękawice gumowe oraz aparaty oddechowe typu „Petal” z filtrem przeciwpyłowym i okulary ochronne. Należy regularnie sprawdzać stężenie odczynnika w powietrzu w miejscu pracy. Samo pomieszczenie musi być wyposażone w wymuszoną wentylację.

Dwutlenek manganu magazynowany i transportowany jest w workach odpornych na wilgoć, impregnowanym papierze lub tworzywie sztucznym, a także w pojemnikach stalowych i bębnach zwiniętych w tekturę. Przechowywane w zadaszonych magazynach.

Aplikacja

przegląd ogólny

Mangan jest pierwiastkiem VIIB podgrupy okresu IV. Struktura elektronowa atomu to 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2, najbardziej charakterystyczne stopnie utlenienia w związkach wynoszą od +2 do +7.

Mangan jest dość powszechnym pierwiastkiem, stanowiącym 0,1% (ułamek masowy) skorupy ziemskiej. Występujący w przyrodzie wyłącznie w postaci związków, głównymi minerałami są piroluzyt (dwutlenek manganu MnO2.), gauskanit Mn3O4 i brązit Mn2O3.

Właściwości fizyczne

Mangan jest srebrzystobiałym, twardym i kruchym metalem. Jego gęstość wynosi 7,44 g/cm 3, temperatura topnienia 1245 o C. Znane są cztery krystaliczne modyfikacje manganu.

Właściwości chemiczne

Mangan jest metalem aktywnym, przy różnych napięciach plasuje się pomiędzy aluminium i cynkiem. W powietrzu mangan pokrywa się cienką warstwą tlenku, która chroni go przed dalszym utlenianiem nawet po podgrzaniu. W stanie drobno rozdrobnionym mangan łatwo się utlenia.

3Mn + 2O 2 = Mn 3 O 4– podczas kalcynacji na powietrzu

Woda w temperaturze pokojowej działa na mangan bardzo powoli, ale po podgrzaniu działa szybciej:

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

Rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach solnym i azotowym, a także w gorącym kwasie siarkowym (na zimno). H2SO4 jest praktycznie nierozpuszczalny):

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

Paragon

Mangan pozyskiwany jest z:

1. elektroliza roztworu MnSO4. W metodzie elektrolitycznej rudę redukuje się, a następnie rozpuszcza w mieszaninie kwasu siarkowego i siarczanu amonu. Powstały roztwór poddaje się elektrolizie.

2. redukcja jego tlenków krzemem w piecach elektrycznych.

Aplikacja

Mangan stosuje się:

1. w produkcji stali stopowych. Stal manganowa zawierająca do 15% manganu charakteryzuje się dużą twardością i wytrzymałością.

2. mangan wchodzi w skład wielu stopów na bazie magnezu; zwiększa ich odporność na korozję.

Tlenki magranu

Mangan tworzy cztery proste tlenki - MnO, Mn2O3, MnO2 I Mn2O7 i tlenek mieszany Mn3O4. Pierwsze dwa tlenki mają podstawowe właściwości, dwutlenek manganu MnO2 jest amfoteryczny, a wyższy tlenek Mn2O7 jest bezwodnikiem kwasu nadmanganowego HMnO4. Znane są również pochodne manganu (IV), ale odpowiadający im tlenek MnO3 nieotrzymany.

Związki manganu(II).

Stan utlenienia +2 odpowiada tlenkowi manganu (II). MnO, wodorotlenek manganu Mn(OH) 2 i sole manganu(II).

Tlenek manganu(II) otrzymuje się w postaci zielonego proszku w wyniku redukcji innych tlenków manganu wodorem:

MnO 2 + H 2 = MnO + H 2 O

lub podczas termicznego rozkładu szczawianu lub węglanu manganu bez dostępu powietrza:

MnC 2 O 4 = MnO + CO + CO 2 MnCO3 = MnO + CO2

Gdy zasady działają na roztwory soli manganu (II), wytrąca się biały osad wodorotlenku manganu Mn(OH)2:

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

W powietrzu szybko ciemnieje, utleniając się do brązowego wodorotlenku manganu(IV) Mn(OH)4:

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

Tlenek i wodorotlenek manganu(II) wykazują zasadowe właściwości i są łatwo rozpuszczalne w kwasach:

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

Sole manganu (II) powstają, gdy mangan rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach:

Mn + H 2 SO 4 = MnSO 4 + H 2- po podgrzaniu

lub poprzez działanie kwasów na różne naturalne związki manganu, na przykład:

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

W postaci stałej sole manganu (II) mają różową barwę, a roztwory tych soli są prawie bezbarwne.

Wszystkie związki manganu (II) w interakcji z utleniaczami wykazują właściwości redukujące.

Związki manganu(IV).

Najbardziej stabilnym związkiem manganu(IV) jest ciemnobrązowy dwutlenek manganu. MnO2. Łatwo tworzy się zarówno podczas utleniania niższych związków manganu, jak i podczas redukcji wyższych związków manganu.

MnO2- tlenek amfoteryczny, ale zarówno właściwości kwasowe, jak i zasadowe są bardzo słabo wyrażone.

W środowisku kwaśnym dwutlenek manganu jest silnym utleniaczem. Po podgrzaniu ze stężonymi kwasami zachodzą następujące reakcje:

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

Ponadto w pierwszym etapie drugiej reakcji najpierw tworzy się niestabilny chlorek manganu (IV), który następnie ulega rozkładowi:

MnCl 4 = MnCl 2 + Cl 2

Kiedy fuzja MnO2 Manganity otrzymuje się z alkaliami lub zasadowymi tlenkami, na przykład:

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

Podczas interakcji MnO2 ze stężonym kwasem siarkowym tworzy się siarczan manganu MnSO4 i wydziela się tlen:

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

Interakcja MnO2 przy silniejszych utleniaczach prowadzi do powstania związków manganu (VI) i (VII), np. po stopieniu z chloranem potasu powstaje manganian potasu:

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

oraz pod wpływem dwutlenku polonu w obecności kwasu azotowo-manganowego:

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

Zastosowania MnO2

Jako środek utleniający MnO2 stosowany do produkcji chloru z kwasu solnego oraz w suchych ogniwach galwanicznych.

Związki manganu(VI) i (VII).

Po stopieniu dwutlenku manganu z węglanem i azotanem potasu otrzymuje się zielony stop, z którego można wyodrębnić ciemnozielone kryształy manganianu potasu K2MnO4- sole bardzo niestabilnego kwasu nadmanganowego H2MnO4:

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

w roztworze wodnym manganiany samoistnie przekształcają się w sole kwasu manganowego HMnO4 (nadmanganiany) z jednoczesnym utworzeniem dwutlenku manganu:

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

w tym przypadku kolor roztworu zmienia się z zielonego na szkarłatny i tworzy się ciemnobrązowy osad. W obecności zasad manganiany są stabilne, w środowisku kwaśnym przejście manganianu w nadmanganian następuje bardzo szybko.

Kiedy silne środki utleniające (na przykład chlor) działają na roztwór manganianu, ten ostatni ulega całkowitemu przekształceniu w nadmanganian:

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

Nadmanganian potasu KMnO4- najsłynniejsza sól kwasu nadmanganowego. Występuje w postaci ciemnofioletowych kryształów, średnio rozpuszczalnych w wodzie.Jak wszystkie związki manganu (VII), nadmanganian potasu jest silnym utleniaczem. Łatwo utlenia wiele substancji organicznych, przekształca sole żelaza(II) w sole żelaza(III), utlenia kwas siarkowy do kwasu siarkowego, uwalnia chlor z kwasu solnego itp.

W reakcjach redoks KMnO4(i on MnO4-) można przywrócić w różnym stopniu. W zależności od pH ośrodka produktem redukcji może być jon Mn 2+(w środowisku kwaśnym), MnO2(w środowisku neutralnym lub lekko zasadowym) lub jonowy MnO4 2-(w środowisku silnie zasadowym), na przykład:

KMnO4 + KNO 2 + KOH = K 2 MnO 4 + KNO 3 + H 2 O- w środowisku silnie zasadowym 2KMnO 4 + 3KNO 2 + H 2 O = 2MnO 2 + 3KNO 3 + 2KOH– w neutralnym lub lekko zasadowym charakterze 2KMnO 4 + 5KNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5KNO 3 + 3H 2 O– w środowisku kwaśnym

Nadmanganian potasu po podgrzaniu w postaci suchej już w temperaturze około 200 o C rozkłada się według równania:

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

Wolny kwas nadmanganianowy odpowiadający nadmanganianom HMnO4 nie został otrzymany w stanie bezwodnym i jest znany tylko w roztworze. Stężenie roztworu można zwiększyć do 20%. HMnO4- bardzo mocny kwas, całkowicie zdysocjowany na jony w roztworze wodnym.

Tlenek manganu (VII), czyli bezwodnik manganu, Mn2O7 można otrzymać przez działanie stężonego kwasu siarkowego na nadmanganian potasu: 2KMnO 4 + H 2 SO 4 = Mn 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O

Bezwodnik manganu jest zielonkawo-brązową oleistą cieczą. Jest bardzo niestabilny: po podgrzaniu lub w kontakcie z substancjami łatwopalnymi eksploduje na dwutlenek manganu i tlen.

Jako energetyczny środek utleniający, nadmanganian potasu jest szeroko stosowany w laboratoriach chemicznych i przemyśle, służy również jako środek dezynfekujący.Reakcja rozkładu termicznego nadmanganianu potasu jest wykorzystywana w laboratorium do produkcji tlenu.

Tlenek manganu(II).- MnO - niższy tlenek manganu, tlenek.

Zasadowy tlenek. Nierozpuszczalne w wodzie. Łatwo utlenia się tworząc kruchą otoczkę MnO2. Zredukowany do manganu po podgrzaniu wodorem lub aktywnymi metalami.

Tlenek manganu(II) można otrzymać przez kalcynację soli manganu(II) zawierających tlen w temperaturze 300 °C w atmosferze gazu obojętnego. Ze zwykłego MnO 2 otrzymuje się poprzez częściową redukcję w temperaturach 700-900 ° C wodorem lub tlenkiem węgla.

Wodorotlenek manganu(II).- związek nieorganiczny, wodorotlenek manganu metalicznego o wzorze Mn(OH) 2, jasnoróżowe kryształy, nierozpuszczalne w wodzie. Wykazuje słabe właściwości podstawowe. Utlenia się w powietrzu.

Wodorotlenek manganu (II) powstaje w wyniku oddziaływania jego soli z zasadami:

Właściwości chemiczne.

· Wodorotlenek manganu (II) łatwo utlenia się w powietrzu do brunatnego wodorotlenku manganu, który dalej rozkłada się na tlenek manganu (IV):

· Wodorotlenek manganu (II) ma właściwości zasadowe. Reaguje z kwasami i tlenkami kwasowymi:

· Wodorotlenek manganu (II) ma właściwości redukujące. W obecności silnych utleniaczy może utleniać się do nadmanganianu:

Tlenek manganu(III).- związek nieorganiczny, tlenek manganu o wzorze Mn 2 O 3, brązowo-czarne kryształy, nierozpuszczalne w wodzie.

Paragon.

· W przyrodzie występują minerały braunit, kurnakit i bixbyit – tlenek manganu z różnymi zanieczyszczeniami.

· Utlenianie tlenku manganu(II):

Redukcja tlenku manganu(IV):

Właściwości chemiczne.

· Rozkłada się pod wpływem ogrzewania:

· Po rozpuszczeniu w kwasach powoduje nieproporcjonalność:

· Po stopieniu z tlenkami metali tworzy sole manganitowe:

Nie rozpuszcza się w wodzie.

Wodorotlenek manganu(III). –Mn2O3ּ H2O Lub MnO(OH) występuje naturalnie jako minerał manganita(brunatna ruda manganu). Jako czarnobrązową farbę stosuje się sztucznie wytwarzany wodorotlenek manganu (III).

Tworzy się podczas interakcji z kwaśnymi utleniaczami sole manganu.

Sole manganu (II) z reguły są dobrze rozpuszczalne w wodzie, z wyjątkiem Mn 3 (PO 4) 2, MnS, MnCO 3.

Siarczan manganu(II) MnSO 4 to biała sól, jeden z najbardziej stabilnych związków manganu (II). Występuje w przyrodzie w postaci krystalicznego hydratu MnSO 4 · 7H 2 O. Stosowany jest do barwienia tkanin, a także wraz z chlorkiem manganu (II) MnCl 2 do produkcji innych związków manganu.

Węglan manganu(II) MnCO 3 występuje w przyrodzie w postaci fosforanu manganu i jest stosowany w hutnictwie.

Azotan manganu(II) Mn(NO 3) 2 otrzymywany jest wyłącznie sztucznie i służy do oddzielania metali ziem rzadkich.

Sole manganu są katalizatorami procesów utleniania z udziałem tlenu. Stosowane są w suszarniach. Olej lniany z dodatkiem takiego środka suszącego nazywany jest olejem suszącym.

Tlenek manganu(IV). (dwutlenek manganu) MnO 2 jest ciemnobrązowym proszkiem, nierozpuszczalnym w wodzie. Najbardziej stabilny związek manganu, szeroko rozpowszechniony w skorupie ziemskiej (piroluzyt mineralny).

Właściwości chemiczne.

W normalnych warunkach zachowuje się dość bezwładnie. Po podgrzaniu z kwasami wykazuje właściwości utleniające, np. utlenia stężony kwas solny do chloru:

W przypadku kwasów siarkowego i azotowego MnO 2 rozkłada się z uwolnieniem tlenu:

Podczas interakcji z silnymi utleniaczami dwutlenek manganu utlenia się do związków Mn 7+ i Mn 6+:

Dwutlenek manganu wykazuje właściwości amfoteryczne. Tak więc, gdy roztwór soli MnSO4 w kwasie siarkowym utlenia się nadmanganianem potasu w obecności kwasu siarkowego, tworzy się czarny osad soli Mn(SO4)2.

A po stopieniu z zasadami i tlenkami zasadowymi MnO2 działa jak tlenek kwasowy, tworząc sole - manganity:

Jest katalizatorem rozkładu nadtlenku wodoru:

Paragon.

W warunkach laboratoryjnych otrzymuje się go w wyniku termicznego rozkładu nadmanganianu potasu:

Można go również otrzymać w reakcji nadmanganianu potasu z nadtlenkiem wodoru. W praktyce powstały MnO 2 katalitycznie rozkłada nadtlenek wodoru, w wyniku czego reakcja nie przebiega do końca.

W temperaturach powyżej 100°C redukcja nadmanganianu potasu wodorem:

64. Związki manganu(VI), metody wytwarzania i właściwości. Tlenek manganu(VII), kwas nadmanganowy i nadmanganiany – otrzymywanie, właściwości, zastosowanie.

Tlenek manganu(VI).- związek nieorganiczny, tlenek manganu o wzorze MnO 3, ciemnoczerwona substancja amorficzna, reagująca z wodą.

Powstał w wyniku kondensacji oparów fioletu uwolnionych podczas ogrzewania roztworu nadmanganianu potasu w kwasie siarkowym:

Właściwości chemiczne.

· Rozkłada się pod wpływem ogrzewania:

Reaguje z wodą:

Z zasadami tworzy sole - manganiany:

Wodorotlenek manganu(VI). wykazuje kwaśny charakter. Wolny kwas manganowy (VI) jest niestabilny i nieproporcjonalny w roztworze wodnym według następującego schematu:

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

Manganiany (VI) powstają w wyniku stopienia dwutlenku manganu z zasadami w obecności środków utleniających i mają szmaragdowozielony kolor. W środowisku silnie zasadowym manganiany (VI) są dość stabilne. Podczas rozcieńczania roztworów alkalicznych następuje hydroliza, której towarzyszy dysproporcjonowanie:

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

Manganiany (VI) są silnymi utleniaczami, które w środowisku kwaśnym ulegają redukcji do Mn(II), a w środowisku obojętnym i zasadowym – do MnO2. Pod wpływem silnych utleniaczy manganiany (VI) mogą ulec utlenieniu Mn(VII):

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

Po podgrzaniu powyżej 500 o C manganian (VI) rozkłada się na produkty:

manganian (IV) i tlen:

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

Tlenek manganu(VII) Mn 2 O 7- zielonkawo-brązową oleistą ciecz (t pl = 5,9°C), nietrwałą w temperaturze pokojowej; silny utleniacz, w kontakcie z substancjami palnymi powoduje ich zapalenie, ewentualnie z eksplozją. Wybucha od pchnięcia, od jasnego błysku światła, podczas interakcji z substancjami organicznymi. Tlenek manganu(VII) Mn 2 O 7 można otrzymać przez działanie stężonego kwasu siarkowego na nadmanganian potasu:

Powstały tlenek manganu (VII) jest niestabilny i rozkłada się na tlenek manganu (IV) i tlen:

Jednocześnie uwalnia się ozon:

Tlenek manganu(VII) reaguje z wodą, tworząc kwas nadmanganowy, który ma fioletowo-czerwony kolor:

Nie udało się otrzymać bezwodnego kwasu nadmanganowego, w roztworze jest on stabilny do stężenia 20%. Ten bardzo mocny kwas, pozorny stopień dysocjacji w roztworze o stężeniu 0,1 mol/dm 3 wynosi 93%.

Kwas nadmanganowy – silny środek utleniający . Oddziałuje jeszcze bardziej energetycznie Mn2O7, substancje łatwopalne zapalają się w kontakcie z nim.

Nazywa się sole kwasu nadmanganowego nadmanganiany . Najważniejszym z nich jest nadmanganian potasu, który jest bardzo silnym utleniaczem. W praktyce chemicznej często spotyka się jego właściwości utleniające w stosunku do substancji organicznych i nieorganicznych.

Stopień redukcji jonów nadmanganianu zależy od charakteru ośrodka:

1) środowisko kwaśne Mn(II) (sole Mn 2+)

MnO 4 - +8H + +5ē = Mn2+ +4H2O, E 0 = +1,51 B

2) środowisko neutralne Mn(IV) (tlenek manganu(IV))

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

3) środowisko alkaliczne Mn(VI) (manganiany M 2 MnO 4)

MnO 4 - +ē =MnO 4 2-, E 0 = +0,56B

Jak widać, najsilniejsze właściwości utleniające wykazują nadmanganiany w kwaśnym środowisku.

Tworzenie się manganianów następuje w silnie zasadowym roztworze, co hamuje hydrolizę K2MnO4. Ponieważ reakcja zwykle przebiega w dość rozcieńczonych roztworach, końcowym produktem redukcji nadmanganianu w środowisku zasadowym, podobnie jak w środowisku obojętnym, jest MnO 2 (patrz dysproporcjonowanie).

W temperaturze około 250 o C nadmanganian potasu rozkłada się według następującego schematu:

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

Nadmanganian potasu stosowany jest jako środek antyseptyczny. Do dezynfekcji ran, płukania gardła i innych zabiegów przeciwzapalnych stosuje się roztwory wodne o różnym stężeniu od 0,01 do 0,5%. Na oparzenia skóry z powodzeniem stosuje się 2-5% roztwory nadmanganianu potasu (skóra wysycha i nie tworzą się pęcherze). Dla organizmów żywych nadmanganiany są truciznami (powodują krzepnięcie białek). Ich neutralizację przeprowadza się za pomocą 3% roztworu H2O2, zakwaszony kwasem octowym:

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

65. Związki renu (II), (III), (VI). Związki renu (VII): tlenek, kwas renu, nadreniany.

Tlenek renu(II).- związek nieorganiczny, tlenek renu metalicznego o wzorze ReO, czarne kryształy, nierozpuszczalny w wodzie, tworzy hydraty.

Wodzian tlenku renu ReO H 2 O powstaje, gdy kwas renu jest redukowany przez kadm w środowisku kwaśnym:

Tlenek renu(III).- związek nieorganiczny, tlenek renu metalicznego o wzorze Re 2 O 3, czarny proszek, nierozpuszczalny w wodzie, tworzy hydraty.

Otrzymywany przez hydrolizę chlorku renu (III) w środowisku alkalicznym:

Łatwo utlenia się w wodzie:

Tlenek renu(VI).- związek nieorganiczny, tlenek renu metalicznego o wzorze ReO 3, ciemnoczerwone kryształy, nierozpuszczalny w wodzie.

Paragon.

· Proporcja tlenku renu(VII):

Redukcja tlenku renu(VII) tlenkiem węgla:

Właściwości chemiczne.

· Rozkłada się pod wpływem ogrzewania:

· Utleniony stężonym kwasem azotowym:

Tworzy renity i nadreniany z wodorotlenkami metali alkalicznych:

· Utleniony tlenem z powietrza:

Zredukowany wodorem:

Tlenek renu(VII).- związek nieorganiczny, tlenek renu metalicznego o wzorze Re 2 O 7, jasnożółte higroskopijne kryształy, rozpuszcza się w zimnej wodzie, reaguje z gorącą wodą.

Paragon.

Utlenianie renu metalicznego:

· Rozkład podczas ogrzewania tlenku renu(IV):

Utlenianie tlenku renu(IV):

· Rozkład podczas ogrzewania kwasu renowego:

Właściwości chemiczne.

· Rozkłada się pod wpływem ogrzewania:

· Reaguje z gorącą wodą:

Reaguje z zasadami tworząc nadreniany:

· Jest utleniaczem:

Zredukowany wodorem:

· Współgra z renem:

Reaguje z tlenkiem węgla:

Kwas renowy- związek nieorganiczny, kwas zawierający tlen o wzorze HReO 4, występuje tylko w roztworach wodnych, tworzy sole perrenuje.

Przeniesienie renu ze słabo rozpuszczalnych związków, takich jak ReO i ReS2, do roztworu odbywa się poprzez rozkład kwasowy lub fuzję zasadową z utworzeniem rozpuszczalnych nadrenianów lub kwasu renu. I odwrotnie, ekstrakcję renu z roztworów przeprowadza się przez wytrącanie w postaci słabo rozpuszczalnych nadrenianów potasu, cezu, talu itp. Nadrenian amonu ma ogromne znaczenie przemysłowe, z którego otrzymuje się ren metaliczny poprzez redukcję wodorem.

Kwas renowy otrzymuje się przez rozpuszczenie Re2O7 w wodzie:

Re2O7 + H2O = 2HReO4.

Roztwory kwasu renu otrzymuje się także przez rozpuszczenie metalicznego renu w nadtlenku wodoru, wodzie bromowej i kwasie azotowym. Nadmiar nadtlenku usuwa się przez gotowanie. Kwas renowy otrzymuje się przez utlenianie niższych tlenków i siarczków z nadrenianów przy użyciu wymiany jonowej i elektrodializy. Dla wygody w Tabeli 2 przedstawiono gęstości roztworów kwasu renu.

Kwas renowy jest stabilny. W odróżnieniu od kwasu nadchlorowego i manganu ma bardzo słabe właściwości utleniające. Jego powrót do zdrowia jest zwykle powolny. Jako środki redukujące stosuje się amalgamaty metali i środki chemiczne.

Nadreniany są mniej rozpuszczalne i termicznie bardziej stabilne niż odpowiadające im nadchlorany i nadmanganiany.

Nadreniany talu, cezu, rubidu i potasu mają najniższą rozpuszczalność.

Nadreniany Tl, Rb, Cs, K, Ag to substancje słabo rozpuszczalne, nadreniany, Ba, Pb (II) mają średnią rozpuszczalność, nadreniany Mg, Ca, Cu, Zn, Cd itp. bardzo rozpuszczalny w wodzie. W ramach nadrenianów potasu i amonu ren wyodrębnia się z roztworów przemysłowych.

Nadrenian potasu KReO4 – małe, bezbarwne, sześciokątne kryształy. Topi się bez rozkładu w temperaturze 555°C, w wyższych temperaturach odparowuje, częściowo dysocjując. Rozpuszczalność soli w wodnym roztworze kwasu renu jest większa niż w wodzie, natomiast w obecności H2SO4 pozostaje praktycznie niezmieniona.

Nadrenian amonu NH4ReO4 otrzymywany jest poprzez zobojętnienie kwasu renu amoniakiem. Stosunkowo dobrze rozpuszczalny w wodzie. Podczas krystalizacji z roztworów tworzy ciągłe roztwory stałe z KReO4. Po podgrzaniu na powietrzu rozkłada się począwszy od 200°, dając sublimat zawierający Re2O7 i czarną pozostałość ReO2. Podczas rozkładu w obojętnej atmosferze powstaje wyłącznie tlenek renu (IV) zgodnie z reakcją:

2NH4ReO4 = 2ReO2 + N2 + 4H2O.

Po redukcji soli wodorem otrzymuje się metal.

Wśród soli kwasu renu z zasadami organicznymi wyróżnia się nadrenian nitronu C20H17N4ReO4, który charakteryzuje się bardzo słabą rozpuszczalnością w roztworach octanowych, zwłaszcza w obecności nadmiaru octanu nitronu. Tworzenie się tej soli wykorzystuje się do oznaczania ilościowego renu.

Autor: Encyklopedia chemiczna IL Knunyants

TLENKI MANGANU: MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, Mn 3 O 4, Mn 2 O 7, Mn 5 O 8. Z wyjątkiem Mn 2 O 7 wszystkie tlenki są kryształami i są nierozpuszczalne w wodzie. Podczas ogrzewania wyższych tlenków O2 ulega odszczepieniu i tworzą się niższe tlenki:

Pod wpływem powietrza lub atmosfery O2 o temperaturze powyżej 300°C, MnO i Mn2O3 utleniają się do MnO2.

Bezwodny i uwodniony. Tlenki Mn wchodzą w skład rud manganu i żelazomanganu w postaci minerałów piroluzyt b -MnO 2, psilomelan mMO* nMnO 2 * xH 2 O [M = Ba, Ca, K, Mn(H)], manganit b -MnOOH (Mn 2 O 3 * H 2 O), fuga g-MnOOH, braunit 3Mn 2 O 3 * MnSiO 3 itp. o zawartości MnO 2 60-70%. Przeróbka rud manganu obejmuje wzbogacanie na mokro, a następnie chemiczne oddzielanie tlenków MnO 2 lub Mn 2 O 3 metodami usiarczania i usiarczania, karbonizacji i redukcji. pieczenie itp.

Tlenek MnO (mineralny manganozyt). Sześciokąt jest stabilny do -155,3°C. modyfikacja, powyżej - sześcienna (patrz tabela). Półprzewodnik. Antyferromagnetyk z punktem Néela 122 K; mag. wrażliwość + 4,85* 10 - 3 (293 K). Ma słabo zasadowe właściwości; po podgrzaniu ulega redukcji do Mn pod wpływem wodoru i metali aktywnych. Kiedy MnO oddziałuje z kwasami, tworzą się sole Mn(II), których stopiony NaOH ma temperaturę 700-800°C i nadmiar O 2 - Na 3 MnO 4 pod wpływem siarczku (NH 4) 2 S - MnS. Otrzymywany przez rozkład Mn(OH) 2, Mn(C 2 O 4), Mn(NO 3) 2 lub MnCO 3 w obojętnej atmosferze w temperaturze 300 ° C, kontrolowany przez redukcję MnO 2 lub Mn 2 O 3 za pomocą wodór lub CO w temperaturze 700-900 ° C. Składnik ferrytów i innej ceramiki. materiały, żużel do odsiarczania metali, mikronawozy, katalizator odwodornienia piperydyny, środek antyferromagnetyczny. materiał.

Półtlenek Mn 2 O 3 występuje w dwóch modyfikacjach - rombowej. a (mineralny kurnakit) i sześcienny. b (minerał biksbyitowy), temperatura przejścia a : b 670°C; paramagnetyczny, magnetyczny wrażliwość +1,41 · 10 - 5 (293 K); jest redukowany przez H2 w temperaturze 300°C do MnO i przez aluminium po ogrzaniu do Mn.

Pod wpływem rozcieńczonego H 2 SO 4 i HNO 3 zamienia się w sól MnO 2 i Mn(II). Mn2O3 otrzymuje się termodynamicznie przez rozkład MnOOH.

Tlenek manganu (II, III) Mn 3 O 4 (minerał hausmannitowy); a -Mn 3 O 4 w temperaturze 1160°C przekształca się w b -Mn 3 O 4 o sześciennej strukturze krystalicznej. ruszt; D H 0 przejście a : b 20,9 kJ/mol; paramagnetyczny, magnetyczny wrażliwość + 1,24* 10 - 5 (298 K). Wykazuje właściwości chemiczne właściwe MnO i Mn 2 O 3 .

Dwutlenek MnO 2 jest najpowszechniejszym związkiem Mn w przyrodzie; Modyfikacja b (piroluzyt mineralny) jest najbardziej stabilna. Znany romb. g -MnO 2 (mineralny ramsdelit lub polianit), a także a, d i e, uważane za stałe roztwory różnych form MnO 2. Paramagnetyczny, magnetyczny wrażliwość + 2,28* 10 - 3 (293 K). Dwutlenek Mn – niestechiometryczny. związku, w jego siatce zawsze brakuje tlenu. Amfoteryczny. H2 redukuje się do MnO w temperaturze 170°C. Podczas interakcji z NH3 powstają H2O, N2 i Mn2O3. Pod wpływem O2 zawartego w stopie NaOH daje Na2MnO4 w stęż. kwasy - odpowiednie sole Mn(IV), H2O i O2 (lub Cl2 w przypadku kwasu chlorowodorowego). MnO 2 otrzymuje się poprzez rozkład Mn(NO 3) 2 lub Mn(OH) 2 w temperaturze 200°C w powietrzu, redukcję KMnO 4 w środowisku obojętnym i elektrolizę soli Mn(II). Stosowany do produkcji Mn i jego związków, suszaków, jako depolaryzator w suchych pierwiastkach, składnik brunatnego pigmentu (umbry) do farb, do rozjaśniania szkła, jako odczynnik do wykrywania Cl -, utleniacza w hydrometalurgii metali Zn, Cu, U, składnik katalizatorów w wkładach hopkalitowych itp. Aktywny MnO 2, otrzymywany w wyniku oddziaływania wodnych roztworów MnSO 4 i KMnO 4, jest środkiem utleniającym w chemii organicznej.

Tlenek manganu (VII) Mn 2 O 7 (siedmiotlenek dimanganu, bezwodnik manganu) - oleista, zielona ciecz; temperatura topnienia 5,9°C; gęstość 2,40 g/cm 3 ; D H 0 próbka -726,3 kJ/mol. Powyżej 50°C, przy powolnym nagrzewaniu, zaczyna się rozkładać z wydzielaniem O2 i tworzeniem się niższych tlenków, a przy wyższych temperaturach lub przy dużych szybkościach ogrzewania eksploduje; niezwykle wrażliwy na wpływy mechaniczne i termiczne. Silny utleniacz; w kontakcie z Mn 2 O 7 substancje łatwopalne zapalają się. TLENKI MANGANUb. otrzymywany w wyniku reakcji KMnO 4 z H Z SO 4 na zimno.

Tlenek Mn 5 O 8 lub Mn 2 II (Mn IV O 4) 3 jest ciałem stałym; nierozpuszczalne w wodzie; można otrzymać przez utlenienie MnO lub Mn3O4; łatwo rozkłada się na MnO 2 i O 2.

Spośród wodorotlenków Mn, stechiometryczny. związki to tylko Mn(OH) 2 , MnO(OH) i HMnO 4 , inne są hydratami. tlenki o zmiennym składzie, podobne pod względem chemicznym do odpowiednich tlenków. Właściwości kwasowe wodorotlenków rosną wraz ze wzrostem stopnia utlenienia 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.

Wodorotlenek Mn(III) MnO(OH) występuje w dwóch modyfikacjach; w temperaturze 250 °C pod próżnią odwadnia się do g-Mn2O3; nierozpuszczalny w wodzie Natura manganit nie rozkłada się z HNO 3 i rozcieńczonym H 2 SO 4, ale reaguje powoli z H 2 SO 3, sztucznie otrzymany łatwo rozkłada się przez kwasy mineralne; O 2 utlenia się do b-MnO 2. Zobacz także Manganiany.

TLENEK MANGANU. toksyczny; RPP patrz art. Mangan.

Encyklopedia chemiczna. Tom 2 >>