Mno2 степень окисления: MnO2, степень окисления марганца и кислорода в нем

Марганец – химический элемент: что это такое, какова формула вещества и степень окисления

Долгое время одно из соединений этого элемента, а именно его двуокись (известна под названием пиролюзит) считалось разновидностью минерала магнитный железняк. Лишь в 1774 году один из шведских химиков выяснил, что в пиролюзите есть неизученный металл. В результате нагревания этого минерала с углем удалось получить тот самый неизвестный металл. Вначале его называли манганум, позже появилось современное название — марганец. Химический элемент обладает многими интересными свойствами, речь о которых пойдет далее.

Содержание

Марганец как химический элемент

Расположен в побочной подгруппе седьмой группы периодической таблицы (важно: все элементы побочных подгрупп — металлы). Электронная формула 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (типичная формула d-элемента). Марганец как свободное вещество имеет серебристо-белый цвет. Из-за химической активности в природе встречается лишь в виде соединений, таких как окислы, фосфат и карбонат. Вещество тугоплавкое, температура плавления составляет 1244 градуса по шкале Цельсия.

Интересно! В природе встречается только один изотоп химического элемента, имеющий атомную массу 55. Остальные изотопы получены искусственным путем, и наиболее устойчив радиоактивный изотоп с атомной массой 53 (период полураспада примерно такой же, как у урана).

Марганец

Степень окисления марганца

У него шесть разных степеней окисления. В нулевой степени окисления элемент способен образовывать комплексные соединения с органическими лигандами (например, P(C5H5)3), а также неорганическими лигандами:

• окисью углерода (декакарбонил димарганца),
• азотом,
• трифторидом фосфора,
• окисью азота.

Степень окисления +2 типична для солей марганца. Важно: у этих соединений сугубо восстановительные свойства. Наиболее устойчивые соединения, имеющие степень окисления +3, — оксид Mn2O3, а также гидрат этого оксида Mn(OH)3. В степени окисления +4 наиболее устойчивы MnO2 и амфотерный оксид-гидроксид MnO(OH)2.

Степень окисления марганца +6 типична для существующей только в водном растворе марганцеватой кислоты и ее солей. Степень окисления +7 типична для существующей только в водном растворе марганцевой кислоты, ее ангидрида, а также солей — перманганатов (аналогия с перхлоратами) — сильных окислителей. Интересно, что при восстановлении перманганата калия (в быту называется марганцовкой) возможны три разные реакции:

• В присутствии серной кислоты анион MnO4- восстанавливается до Mn2+.
• Если среда нейтральная, ион MnO4- восстанавливается до MnO(OH)2 или MnO2.
• В присутствии щелочи анион MnO4- восстанавливается до манганат-иона MnO42-.

Марганец как химический элемент

Химические свойства

В обычных условиях малоактивен. Причина — появляющаяся при воздействии кислорода воздуха оксидная пленка. Если же порошок металла слегка нагреть, он сгорает, превращаясь в MnO2.

При нагревании взаимодействует с водой, вытесняя водород. В результате реакции получается практически нерастворимый гидрат закиси Mn(OH)2. Это вещество препятствует дальнейшему взаимодействию с водой.

Интересно! Водород растворим в марганце, и при повышении температуры растворимость увеличивается (получается раствор газа в металле).

При очень сильном нагревании (температура выше 1200 градусов по шкале Цельсия) взаимодействует с азотом, при этом получаются нитриды. Эти соединения могут иметь различный состав, что типично для так называемых бертоллидов. Взаимодействует с бором, фосфором, кремнием, а в расплавленном виде — с углеродом. Последняя реакция протекает при восстановлении марганца коксом.

При взаимодействии с разбавленной серной и соляной кислотами получается соль и выделяется водород. А вот взаимодействие с крепкой серной кислотой иное: продукты реакции — соль, вода и двуокись серы (вначале серная кислота восстанавливается в сернистую, но из-за неустойчивости сернистая кислота распадается на диоксид серы и воду).

Это интересно! Что такое алканы: строение и химические свойства

При реакции с разбавленной азотной кислотой получается нитрат, вода, окись азота.

Образует шесть оксидов:

• закись, или MnO,
• окись, или Mn2O3,
• закись-окись Mn3O4,
• двуокись, или MnO2,
• марганцеватый ангидрид MnO3,
• марганцевый ангидрид Mn2O7.

Интересно! Закись под воздействием кислорода воздуха постепенно превращается в окись. Ангидрид марганцеватой кислоты не выделен в свободном виде.

Закись-окись — соединение с так называемой дробной степенью окисления. При растворении в кислотах образуются соли двухвалентного марганца (соли с катионом Mn3+ неустойчивы и восстанавливаются до соединений с катионом Mn2+).

Двуокись, окись, закись-окись — наиболее устойчивые оксиды. Марганцевый ангидрид неустойчив. Прослеживаются аналогии с другими химическими элементами:

• Mn2O3 и Mn3O4 — основные оксиды, и по свойствам похожи на аналогичные соединения железа,
• MnO2 — амфотерный оксид, по свойствам похож на оксиды алюминия и трехвалентного хрома,
• Mn2O7 — кислотный оксид, по свойствам весьма похож на высший оксид хлора.

Несложно заметить и аналогию с хлоратами и перхлоратами. Манганаты, подобно хлоратам, получаются косвенным путем. А вот перманганаты можно получить как прямым путем, то есть при взаимодействии ангидрида и оксида/гидроксида металла в присутствии воды, так и косвенным.

В аналитической химии катион Mn2+ попал в пятую аналитическую группу. Есть несколько реакций, позволяющих обнаружить этот катион:

• При взаимодействии с сульфидом аммония выпадает осадок MnS, его цвет — телесный, при добавлении минеральных кислот наблюдается растворение осадка.
• При реакции с щелочами получается белый осадок Mn(OH)2, однако при взаимодействии с кислородом воздуха цвет осадка меняется с белого на бурый — получается Mn(OH)3.
• Если к солям с катионом Mn2+ добавить перекись водорода и раствор щелочи, выпадает темно-бурый осадок MnO(OH)2.
• При добавлении к солям с катионом Mn2+ окислителя (двуокись свинца, висмутат натрия) и крепкий раствор азотной кислоты, раствор окрашивается в малиновый цвет — это значит, что Mn2+ окислился до HMnO4.

Химические свойства

Валентности марганца

Элемент находится в седьмой группе. Типичные валентности марганца – II, III, IV, VI, VII.

Нулевая валентность типична для свободного вещества. Двухвалентные соединения — соли с катионом Mn2+, трехвалентные – оксид и гидроксид, четырехвалентные – двуокись, а также оксид-гидроксид. Шести- и семивалентные соединения — соли с анионами MnO42- и MnO4-.

Как получить и из чего получают марганец? Из марганцевых и железо-марганцевых руд, а также из растворов солей. Известно три разных способа получения марганца:

• восстановление коксом,
• алюмотермия,
• электролиз.

В первом случае в качестве восстановителя используется кокс, а также окись углерода. Восстанавливается металл из руды, где есть примесь оксидов железа. В результате получается как ферромарганец (сплав с железом), так и карбид (что такое карбид? это соединение металла с углеродом).

Для получения более чистого вещества используется один из способов металлотермии — алюмотермия. Сначала прокаливается пиролюзит, при этом получается Mn2O3. Затем полученный оксид смешивают с порошком алюминия. В ходе реакции выделяется много теплоты, в результате получающийся металл плавится, а оксид алюминия покрывает его шлаковой «шапкой».

Марганец — металл средней активности и стоит в ряду Бекетова левее водорода и правее алюминия. Это значит, что при электролизе водных растворов солей с катионом Mn2+ на катоде восстанавливается катион металла (при электролизе весьма разбавленного раствора на катоде восстанавливается и вода). При электролизе водного раствора MnCl2 протекают реакции:

MnCl2  Mn2+ + 2Cl-

Катод (отрицательно заряженный электрод): Mn2+ + 2e  Mn0

Анод (положительно заряженный электрод): 2Cl- 2e  2Cl0 Cl2

Итоговое уравнение реакции:

MnCl2 (эл-з)  Mn + Cl2

При электролизе получается наиболее чистый металлический марганец.

Полезное видео: марганец и его соединения

Применение

Применение марганца довольно широко. Используется как сам металл, так и его различные соединения. В свободном виде используется в металлургии для разных целей:

• как «раскислитель» при плавке стали (связывается кислород, и образуется Mn2O3),
• в качестве легирующего элемента: получается прочная сталь с высокими показателями износостойкости и ударопрочности,
• для выплавки так называемой броневой марки стали,
• как компонент бронзы и латуни,
• для создания манганина, сплава с медью и никелем. Из этого сплава делают различные электротехнические устройства, например реостаты

Для изготовления гальванических элементов Zn-Mn используется MnO2. В электротехнике применяются MnTe и MnAs.

Это интересно! Уроки химии: что это такое галогены

Применение марганца

Интересные факты

Перманганат калия, часто называемый марганцовкой, широко применяется как в быту (для лечебных ванночек), так и в промышленности и лабораториях. Малиновая окраска перманганата обесцвечивается при пропускании через раствор ненасыщенных углеводородов с двойными и тройными связями. При сильном нагревании перманганаты разлагаются. При этом получаются манганаты, MnO2, а также кислород. Это один из способов получить химически чистый кислород в лабораторных условиях.

Получить соли марганцеватой кислоты можно лишь косвенным путем. Для этого MnO2 смешивают с твердой щелочью и в присутствии кислорода нагревают. Другой способ получения твердых манганатов – прокаливание перманганатов.

Растворы манганатов имеют красивую темно-зеленую окраску. Однако эти растворы неустойчивы и подвергаются реакции диспропорционирования: темно-зеленая окраска меняется на малиновую, также выпадает бурый осадок. В результате реакции получается перманганат и MnO2.

Это интересно! Для чего делают и что это такое гидролиз солей

Диоксид марганца применяется в лаборатории как катализатор при разложении хлората калия (бертолетовой соли), а также для получения чистого хлора. Интересно, что в результате взаимодействия MnO2 с хлороводородом получается промежуточный продукт – крайне неустойчивое соединение MnCl4, распадающееся на MnCl2 и хлор. Нейтральные или подкисленные растворы солей с катионом Mn2+ имеют бледно-розовую окраску (Mn2+ создает комплекс с 6 молекулами воды).

Полезное видео: марганец элемент жизни

Вывод

Такова краткая характеристика марганца и его химические свойства. Это серебристо-белый металл средней активности, взаимодействует с водой лишь при нагревании, в зависимости от степени окисления проявляет как металлические, так и неметаллические свойства. Его соединения используются в промышленности, в быту и в лабораториях для получения чистого кислорода и хлора.

Вопрос 17

Марганец

Не встречаясь в свободном виде,он входит в состав руд,важнейшие:пиролюзитMnO2,браунит Mn2O3,гаусманитMn3O4.

Из оксидов марганец восстанавливают кремнием или алюминием

3Mn3O4+8Al=9Mn+4Al2O3

Чистый марганец получают электролизом водного раствора сульфата марганца.

Чистый марганец-серебристо-белый,твердый,хрупкий металл.На воздухе покрывается защитной оксидной пленкой.

Из соляной и разбавленной серной кислот марганец вытесняет водород:

Mn+2H(+)->Mn(2+)+h3(улетает)

Концентрированную серную кислоту он восстанавливает до двуокиси серы

Mn+2h3SO4=SO2(улетает)+MnSO4+2h3O

А азотную-до оксида азота(||)

3Mn+8HNO3=3Mn(NO3)2+2NO(улетает)+4h3O

Известны:дигалиды,сульфиды(MnS,MnS2),нитриды(Mn2N),карбиды(Mn3C), силициды(MnSi)марганца

С кислородом образует 5 простых оксидов:оксид марганца(||) MnO,оксид марганца(|||)Mn2O3,оксид марганца(4)MnO2,оксид марганца (6) MnO3,оксид марганца(7) MnO7,смешанный оксид марганца (||,|||) Mn3O4

Oксиды(2)и(3)-основные,оксид(4)-амфотерен,высшие оксиды проявляют кислотные свойства

Гидроксид марганца(2) Mn(OH)2 выпадает в виде белого осадка при действии щелочей на соли марганца(2),имеющие розовую окраску:

MnCl2+2NaOH=Mn(OH)2(осадок)+2NaCl

Он проявляет только основные свойства:растворяется в кислотах,но не растворим в избытке щелочей.

На воздухе белый осадок Mn(OH)2 буреет,окисляясь до оксида-гидроксида марганца(4) MnO(OH)2, изображаемого в виде кислоты h3MnO3(соли ее наз.

Метаманганитами).

Оксид марганца (4)MnO2-наиболее стоек,проявляет амфотерные свойства

Гидроксид марганца(4) Mn(OH)4 амфотерен,растворяется в кислотах и щелочах.Поэтому он наз. марганцоватистой кислотой h5MnO4.Ее соли-ортоманганиты.

Оксид марганца(6) MnO3 неустойчив,ему соответствует марганцовистая кислота h3MnO4,тоже нестойка и в свободном виде не существует.более устойчивые соли ее наз. Манганатами,напр K2MnO4-манганат калия

Оксид марганца(7) Mn2O7-зеленовато-бурая,маслянистая жидкость,сильнейший окислитель.Ей соответствует марганцовая кислота HMnO4, неустойчивая,известная только в водных растворах,но очень сильная(практ полностью диссоциирует на ионы).Соли ее наз. Перманганатами

В водных растворах марганцовая кислота и перманганаты окрашены в малиново-фиолетовый цвет.обусловленный перманганат-ионом MnO4(-)

Перманганаты-сильные окислители. Степень окисления марганца в реакциях изменяется в зависимости от pH раствора.

Перманганат калия применяют в медицине и ветеринарии.Марганец-важнейший микроэлемент.Недостаток его в почвах приводит к заболеваниям растений,поэтому в такие почвы вносят марганцовые микроудобрения,обычно в виде сульфата марганца.Недостаток марганца в кормах,отрицательно сказывается на состоянии с/х животных.Марганец-раскислитель и легирующий металл в производстве стали.Он сообщает сталям твердость и прочность.Он входит в состав многих сплавов

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Железо

Железные руды:магнитный железняк Fe3O4,красный железняк Fe2O8,бурый железняк 2Fe2O3*3h3O,шпатовый железняк FeCO3.Железный колчедан FeS2 перерабатывают на серную кислоту.Железо из руд получают путем восстановления

Чистое железо-серебристо-белый мягкий металл,легко намагничивающийся и размагничивающийся. Его получают эликтролизом растворов солей железа или термическим разложением пентакарбонила железа:[Fe(СO)5]=Fe+5 CO(улетуч-я)

При обычных условия Fe не взаимодействует с самыми активными неметаллами(галогенами,кислородом,серой,фтором)

Во влажном оздухе техническое железо покрывается ржавчиной FeOOh.Оно легко растворяется соляной,в разбавленных серной и азотной кислотах,но концентрированне серная и азотная кислоты пассивируют Fe. В щелочах оно растворимо.

В устойчивых соединениях железо проявляет С.О= +2 и +3

Имеет 2 простых оксида и 1 смешанный-оксид железа(2,3) Fe3O4(FeO*Fe2O3)

Оксид железа(2) FeO-черный порошок.Взаимодействует с кислотами,образуя соли железа(2),проявляет основные свойства.

Гидроксид железа(2) Fe(OH)2 осаждают,действуя щелочами на растворы соли железа(2):FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2(осадок)+Na2SO4

Гидроксид амфотерен,частично растворяется в сильнощелочных средах.Это бурое вещ-во легко окисляется кислородом воздуха до красно-бурого гидроксида железа(3) 4Fe(OH)2+O2+2h3O-4Fe(OH)3

Гидроксид железа(2) легко растворяется в кислотах

Оксид железа(3) Fe2O3- красно-бурый порошок,обладает основными свойстваим(с признаками амфотерности),образует с кислотами соли железа(3).

Но при сплавлении с карбонатом натрия Fe2O3 проявляет кислотные свойства и дает соли метажелезистой кислоты HFeO2-ферриты,напр феррит натрия NaFeO2:

Fe2O3+Na2CO3=2NaFeO2+CO2(улетает)

Гидроксид железа(3) Fe(OH)3 выпадает при действии щелочей на солижелеза(3) в виде красно-бурго осадка: Fe2(SO4)3+6NaOH=2Fe(OH)3(осадок)+3Na2SO4

Гидроксид железа(3) проявляет основные свойства,растворяется в кислотах,признак амфотерности.При окислении этого гидроксида в щелочной среде получаются соли железной кислоты-ферраты,напр K2FeO4-феррат калия

У железа хорошо выражена способность образовывать комплексные соединения.Прочный комплексный анион [Fe(СN)6] (4-) получается при взаимодействии солей железа(2) с цианидами:

FeSO4+6KCN=K4[Fe(CN)6]+K2SO4

Образующееся ком-ое соединение-гексациано(||)феррат калия с солями железа(|||)дает синий осадок берлинской лазури,напр

4FeCl3+3K4[Fe(CN)6]=Fe4[Fe(CN)6]3(осадок)+12KCl

Гексациано(|||) феррат калия K3[Fe(CN)6] также выделяет из растворов солей железа(2) синий осадок

3FeSO4+2K3[Fe(CN)6]=Fe3[Fe(CN)6]2(осадок)+3K2SO4

раньше называли турнбуллевой синью

Соли железа(3) с роданидами образуют кроваво-красные компоненты,напр

Fe(3+) +SCN(-) =[Fe(SCN)](2+)

При высокой концентрации роданид-ионов получаются комплексные соединения с большим числом лигандов,напр K3[Fe(SCN)6]. Координационное число железа в комплексных соединениях равно шести.

Соли железа имеют практическое значение:сульфат железа(2),или железный купорос,FeSO4*7h3O-с/х ядохимикат.Соль Мора (Nh5)2SO4*FeSO4*6h3O, или сульфат аммония железа(2),прим в хим анализе.Железоамминийные квасцы,ли сульфат аммония железа(3),(Nh5)2SO4*fe2(SO4)3*24h3O- крашение тканей.Хлорид железа(3) FeCl3*6h3O-кристаллическое вещ-во бурого цвета,исп в лаб практике.Берлинская лазурь-основа нескольких красителей

Биологическое значение-составная часть гемоглобина в кровиЖелезо содержится в печени и селезенке человека и животных.У растений-оно участвует в ок-восстанов процессах,в кислородном обмене.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Какова степень окисления 2mno2? – Assemblymade.com

Какова степень окисления 2mno2?

-2
Это соединение, называемое диоксидом марганца, также содержит два иона кислорода, каждый из которых имеет степень окисления -2. Ион марганца также проявляет другие степени окисления, такие как +2 и +7… Спасибо.

Связанные вопросы и ответы
Эволюционные изменения невозможны в	Си Единица Времени

Какова степень окисления Na+?

+1
Степень окисления любого простого одноатомного иона равна его заряду; таким образом, степень окисления Na+ равна +1; Са2+, +2; и Cl-, -1. 3. Степень окисления водорода в любом неионогенном соединении равна +1. Это правило применимо к подавляющему большинству соединений водорода, таких как H,O, Nh4, HCl и Ch5.

Какова степень окисления Mn в MnO2 4?

+4
Степень окисления иона марганца в соединении с химической формулой MnO2 равна +4.

Какова степень окисления P в hpo4 2?

Ответ: Степень окисления фосфора +5.

Какова степень окисления al2o3?

One +3
Степени окисления One +3 Степень окисления алюминия можно найти в составном оксиде алюминия Al2O3. В AlO, монооксиде алюминия, он имеет степень окисления +2, а AlH имеет степень окисления +1.

Почему степень окисления натрия +1?

1. Степень окисления атома равна нулю в нейтральном веществе, содержащем атомы только одного элемента. Таким образом, атомы в O2, O3, P4, S8 и металлическом алюминии имеют степень окисления 0. Например, степень окисления натрия в ионе Na+ равна +1, а степень окисления хлора в Cl- ион -1.

Какова степень окисления H в hpo32?

кислород всегда будет иметь заряд -2, а водород +1. Соединение электрически нейтрально, поэтому фосфор должен иметь степень окисления +3.

Какая степень окисления у калия?

Калий имеет степень окисления +1, что дает общий заряд +2.

Какова общая степень окисления MnO2?

Степень окисления MnO2 равна 0. Сумма степеней окисления элементов в нейтральном соединении равна 0. Степень окисления аниона оксида равна -2. Поскольку имеется 2 иона оксида, общая степень окисления оксида равна -4. Поскольку сумма степеней окисления должна быть равна 0, степень окисления катиона марганца равна +4. 9-, Fe4[Fe(CN)6]3, Nh5NO3, so42-, ch4cooh, cuso4*5h3o).

Какова степень окисления одноатомного элемента?

Степень окисления свободного элемента всегда равна 0. Степень окисления одноатомного иона равна заряду иона. Фтору в соединениях всегда присваивается степень окисления -1. Щелочные металлы (группа I) всегда имеют степень окисления +1. Щелочноземельным металлам (группа II) всегда присваивается степень окисления +2.

Какова степень окисления кислорода группы II?

Щелочноземельным металлам (группа II) всегда присваивается степень окисления +2. Кислород почти всегда имеет степень окисления -2, за исключением пероксидов (h3O2), где она равна -1, и соединений с фтором (OF2), где она равна +2.

WebElements Periodic Table » Марганец » диоксид марганца

• Формула: MnO ₂
• Формула системы Хилла: Mn ₁ O ₂
• Регистрационный номер CAS: [1313-13-9]
• Вес формулы: 86,937
• Класс: оксид
• Цвет: от серого до черного
• Внешний вид: кристаллическое твердое вещество
• Температура плавления: 535°C (разлагается, теряет O ₂ )
• Точка кипения:
• Плотность: 5100 кг·м ^-3

Ниже приведены некоторые синонимы двуокиси марганца :

• диоксид марганца
• оксид марганца(IV)
• оксид марганца

Степень окисления марганца в двуокиси марганца составляет 4 .

Синтез

Нет в наличии

Твердотельная структура

• Геометрия марганца:
• Прототип конструкции:

Элементный анализ

В таблице показано процентное содержание элементов для MnO

2 (диоксид марганца).

Элемент	%
Мн	63,19
О	36,81

Изотопная схема MnO

₂

На приведенной ниже диаграмме показана расчетная изотопная картина для формулы MnO ₂ с наиболее интенсивным ионом, установленным на 100%.

Каталожные номера

Данные на страницах этих соединений собраны и адаптированы из основной литературы и нескольких других источников, включая следующие.

• Р.Т. Сандерсон в Chemical Periodicity , Reinhold, New York, USA, 1960.
• Н.Н. Гринвуд и А. Эрншоу в Chemistry of the Elements , 2-е издание, Butterworth, UK, 1997.
• Ф.А. Коттон, Г. Уилкинсон, К.А. Мурильо и М. Бохманн, в Advanced Inorganic Chemistry , John Wiley & Sons, 1999.
• А. Ф. Тротман-Дикенсон, (редактор) в Комплексная неорганическая химия , Пергамон, Оксфорд, Великобритания, 1973.
• Р.В.Г. Вайкофф, в Crystal Structures , том 1, Interscience, John Wiley & Sons, 1963.
• A.R.West в Базовая химия твердого тела Химия , John Wiley & Sons, 1999.
• А. Ф. Уэллс в Структурная неорганическая химия , 4-е издание, Оксфорд, Великобритания, 1975.
• Дж.Д.Х. Донней, (ред.) в Определяющие таблицы данных о кристаллах , монография ACA № 5, Американская кристаллографическая ассоциация, США, 1963.
• Д.Р. Лиде, (редактор) в справочнике по химии и физике компании Chemical Rubber Company , CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, США, 77-е издание, 1996.

  No related posts.