Transcript DOWNLOAD (prezentace - Mangan)

• chemická značka Mn (lat. Manganum)
• relativní atomová hmotnost je 54,9380454(41) amu
• protonové číslo 25
• elektronová konfigurace [Ar] 3d5 4s2
• elektronegativita 1,48
• skupenství pevné
• počet přírodních izotopů 1
• teplota tání 1246 °C, (1519 K)
• teplota varu 2061 °C, (2334 K)
Diana Hnátková, 2.A
1
2
Základní chemické a fyzikální vlastnosti
• kovový, křehký a značně tvrdý prvek světle šedé barvy
• patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-slupce
• ve třech stabilních modifikacích
α-mangan > stabilní za obyčejné teploty
β-mangan > stabilní v rozmezí 742 °C až 1070 °C
γ-mangan > stabilní v rozmezí 1070 °C až 1160 °C
• s rostoucím oxidačním číslem klesá zásaditost a stoupá kyselost
• ve sloučeninách se vyskytuje především v řadě od Mn+1 po Mn+7
• nejstálejší jsou však sloučeniny manganu Mn+2, Mn+4 a Mn+7
• snadno lze získat i sloučeniny s oxidačním číslem Mn+3, Mn+5 i Mn+6
• v koncentrované H2SO4 se rozpouští za vzniku SO2
• v HNO3 se podle její koncentrace rozpouští buď za vzniku NO nebo NO2
• chemicky je podobný železu - jeho odolnost vůči korozi je nízká
• za normálních teplot je málo reaktivní, ale za vyšší teploty se slučuje s
mnoha prvky - fosfor, halogeny, dusík, síra, uhlík, křemík atd.
• jemně rozetřený práškový mangan je samozápalný na vzduchu
3
Mangan se svými vlastnostmi podobá prvkům a sloučeninám sedmé hlavní
podskupiny - HALOGENŮM - zejména pak chloru ve svém nejvyšším
oxidačním čísle - chloristany se velmi podobají manganistanům.
4
Beketova řada napětí kovů
Kov stojící vlevo - před vodíkem je schopen vodík
(v kladném oxidačním stavu) zredukovat (např. z kyselin) a sám se
oxiduje. Kovy stojící velmi daleko před vodíkem ho zredukují i z
vody Kov (v kladném oxidačním stavu) stojící vpravo - za vodíkem je
schopen vodík zoxidovat a sám se redukuje.
Mangan je také schopný rozkládat vodu a uvolňovat z ní vodík.
5
Výskyt manganu
• v zemské kůře průměrný obsah manganu odpovídá 0,1% a ve výskytu na Zemi
se řadí na 12. místo (je po železe a titanu 3. nejrozšířenější kov na Zemi)
• v přírodě se mangan vyskytuje prakticky vždy současně s rudami železa
• hlavním minerálem manganu je pyroluzit (burel) MnO2
• další významnější nerosty jsou:
hausmannit Mn3O4
braunit Mn2O3
manganit MnO(OH)
rhodochrozit neboli dialogit MnCO 3
• roční těžba manganových rud je přibližně 10 milionů tun a z toho se vytěží
3,4 mil. tun v Rusku, 2,1 mil. tun JAR, 1 mil. tun v Gabonu a Brazílii, 0,58 mil.
tun v Austrálii a 0,5 mil. tun v Číně
• v České republice se rudy manganu vyskytují v Krušných horách
• zajímavé objekty jsou manganové konkrece = kulovité útvary, které se hojně
vyskytují na některých místech oceánského dna, kde jich je více než 1012 tun
• Tyto konkrece obsahují 15-30 % manganu, Fe a v menší míře Ni, Cu a Co
• Rudy, které se používají k průmyslovému získávání kovů musí obsahovat
nejméně 35%, z čehož vyplývá, že tyto rudy nejsou ekonomicky nejvhodnější
6
pyroluzit (burel) MnO2
Manganová ruda –
manganit MnO(OH)
braunit Mn2O3
7
Získávání manganu
• základem výroby manganu je redukce uhlíkem (koksem) ve vysoké peci:
Mn3O4 + 4 C → 3 Mn + 4 CO
• protože je neekonomické oddělovat v rudě pouze
složky s manganem, vzniká tímto postupem slitina
Fe a Mn – ferromangan (manganu kolem 70 – 90%)
• tato slitina je naprosto vyhovující pro další hutní
zpracování při legování ocelí, protože v nich je železo
přítomno jako hlavní složka
• mangan se získavá aluminotermicky redukcí kovovým
hliníkem
• při výrobě se vychází z burelu, ale ten by s Al reagoval
příliš prudce, a proto se musí nejprve převést na Mn3O4,
který reguje klidněji.
• reakce Mn3O4 s hliníkem probíhá podle rovnice:
3 Mn3O4 + 8 Al → 4 Al2O3 + 9 Mn
• zvláště čistý mangan se získává elektrolýzou
roztoku síranu manganatého
8
Anorganické sloučeniny manganu
Z mnoha sloučenin manganu jsou nejvýznamnější sloučeniny v mocenství
Mn+2, Mn+4 a Mn+7. Většina sloučenin manganu je jen minimálně toxická a
téměř všechny jsou barevné.
Chlorid manganatý
Síran manganatý
Oxid manganičitý
Sloučeniny manganaté Mn2+
• jsou jak v bezvodém stavu tak i v roztoku narůžovělé
• v neutrálních roztocích při delším stání nejsou manganaté soli úplně stálé,
ale oxidují se na soli manganité a oxid manganičitý
Sloučeniny manganičité Mn4
• největší praktický význam má burel, který je velmi stabilní
• manganičité soli jsou velmi málo stabilní známy pouze jako komplexní
sloučeniny
9
Sloučeniny manganisté Mn7+
• manganistany se připravují oxidací mangananů
Oxid manganistý Mn2O7 je těžký olej, tmavý se zelenožlutým leskem.
Při zahřívání vybuchuje a rozkládá se oxid manganičitý a kyslík.
Kyselina manganistá HMnO4 je látka známá pouze v roztoku, ve kterém má
fialovou barvu. Je to velmi silná kyselina podobná kyselině chloristé.
Manganistan amonný NH4MnO4, fialová, ve vodě dobře rozpustná,
explozivní látka.
Manganistan draselný KMnO4- hypermangan je fialová látka, která se velmi
dobře rozpouští ve vodě. V analytické chemii jsou roztoky KMnO4 jedním ze
základních oxidačních činidel.
Reakce manganistanu draselného se síranem železnatým v prostředí kyseliny sírové:
10
Krystalický manganistan draselný
11
Komplexní sloučeniny manganu
Oxidační stav IV (d3)
• je nejvyšším oxidačním stavem manganu, ve kt. je schopen tvořit komplexy
• jejich počet je však malý - známé jsou tzv. acidomanganičitany
[MnX6]2- a [MnX5]-, kde X= F, Cl, IO3 a CN
Oxidační stav III (d4)
• komplexy s manganem s oxidačním číslem III mají ve vodném roztoku silné
oxidační vlastnosti
Oxidační stav II (d5)
• v tomto oxidačním stavu tvoří mangan nejvíce komplexů
• stálost MnII vůči oxidaci i redukci je dána vlivem symetrické konfigurace d5
• nejtypičtější je světle růžový hexaaqua-manganatý kation [Mn(H2O)6]2+
Mangan je schopen vytvářet komplexy i s nižšími oxidačními čísly než MnII a
MnIII. Komplexy (sice spíše organické) vytváří mangan i se zápornými
oxidačními čísly.
12
Využití manganu
• asi 95% světové produkce manganu se spotřebuje při výrobě oceli,
manganového bronzu a slitin hliníku
• zbytek ve sklářském a keramickém průmyslu a výrobě chemikálií
• manganistan draselný je látka se silnými oxidačními vlastnostmi
roztoky KMnO4 používány k dezinfekci potravin, např. masa,syrové zeleniny
• oxidačních vlastností manganistanu se využívá také v pyrotechnice
• síran manganatý a chlorid manganatý se používají v barvířství, v tisku tkanin
• mangan patří mezi stopové prvky obsažené v našem organizmu, kde
hraje významnou roli v řadě fyziologických pochodů (např. metabolismus
cukrů, jeho nedostatek může zvyšovat riziko onemocnění cukrovkou)
13