
- •1. Общие закономерности изменения структуры атомов элементов и влияние ее на физико-химические свойства.
- •2.Элементы подгруппы бора. Общая характеристика физических и химических свойств. Бороводороды. Борные кислоты и их свойства. Применение бора и его соединений.
- •Токсичность и огнеопасность
- •Водные растворы борной кислоты являются смесью полиборных кислот общей формулы н3m-2nВmО3m-n. Свойства
- •Получение
- •Физические свойства
- •Изотопы бора
- •Химические свойства
- •Применение Элементарный бор
- •Соединения бора
- •Бороводороды и борорганические соединения
- •Боразон и его гексагидрид
- •Биологическая роль
- •3.Алюминий. Отношение к элементарным окислителям, щелочам и кислотам, к воде. Соединения алюминия. Применение алюминия и его соединений.
- •Получение
- •Физические свойства
- •Нахождение в природе Распространённость
- •Природные соединения алюминия
- •Изотопы алюминия
- •Химические свойства
- •Применение
- •В качестве восстановителя
- •Сплавы на основе алюминия
- •Алюминий как добавка в другие сплавы
- •4.Углерод. Валентные состояния атома углерода. Аллотропные модификации углерода. Применение углерода. Кислородные соединения углерода. Угольная кислота, её соли.
- •Применение
- •5.Соединения углерода с галогенами, азотом, серой. Синильная кислота. Цианиды, тиоцианиды. Применение соединений углерода.
- •Физиологические
- •Действие на нервную систему
- •Действие на дыхательную систему
- •Действие на сердечно-сосудистую систему
- •Изменения в системе крови
- •Получение
- •Применение в химическом производстве
- •Как отравляющее веществo
- •Биологические свойства
- •Тиоцианаты (тиоцианиды, роданиды, сульфоцианиды) — соли роданистоводородной (тиоциановой) кислоты. Содержат ион scn−. Физико-химические свойства
- •6.Кремний.Оксиды кремния. Кремниевые кислоты, их соли. Применение кремния и его соединений.
- •7.Краткая характеристика простых веществ и соединений германия, олова, свинца. Их применение.
- •Формы нахождения
- •Твёрдая фаза. Минералы
- •Собственно минеральные формы Самородные элементы, сплавы и интерметаллические соединения
- •Окисные соединения олова
- •Сульфидные соединения олова
- •Коллоидная форма
- •Формы нахождения олова в жидкой фазе
- •Промышленные типы месторождений олова
- •Получение
- •Химические свойства
- •Основные соединения свинца
- •Галогениды свинца
- •Халькогениды свинца
- •Оксиды свинца
- •Соли свинца
- •Изотопный состав
- •Применение
- •В медицине
- •В геологии
- •Свойства элементов подгруппы азота и простых веществ
- •Физические и физико-химические свойства
- •Химические свойства
- •Нитраты
- •Промышленное производство, применение и действие на организм
- •Производство азотной кислоты
- •Применение
- •10.Фосфор. Физические и химические свойства. Оксиды фосфора. Соединения фосфора с водородом и галогенами. Кислоты фосфора. Применение фосфора. Оксиды фосфора ( 5) и фосфорная кислота.
- •Физические свойства
- •Белый фосфор
- •Жёлтый фосфор
- •Красный фосфор
- •Чёрный фосфор
- •Металлический фосфор
- •Свойства
- •Получение
- •Применение
- •146. Соединения фосфора с водородом и галогенами.
- •Фосфорные кислоты
- •11.Сера. Физические и химические свойства. Сероводород, сульфиды. Условия образования сульфидов. Сульфаны и полисульфаны.
- •Физические свойства
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Сульфиды
- •Получение
- •Соединения, генетически связанные с сероводородом
- •Применение
- •Свойства
- •Получение
- •Применение
- •12.Оксиды серы. Серная кислота и их соли. Политионовые кислоты. Свойства солей серных кислот и их применение.
- •Химические свойства
- •Физические и физико-химические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Номенклатура
- •Получение и свойства
- •13.Галогены. Общая характеристик и применение. Водородные соединения, их свойства и применение.
- •Химические свойства галогенов
- •14.Кислородосодержащие кислоты хлора и брома.
- •Номенклатура
- •Общие методы получения кислот
- •Применение
- •16.Общая характеристика подгруппы хрома. Нахождение в природе, получение, применение.
- •Физические свойства
- •Химические свойства Характерные степени окисления
- •Простое вещество
- •Применение
- •Получение
- •Химические свойства
- •Применение
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение
- •Металлический вольфрам
- •Соединения вольфрама
- •Другие сферы применения
- •18.Подгруппа марганца. Нахождение в природе, получение, применение. Химические свойства: отношение к элементарным окислителям, кислотам, щелочам и воде.
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Применение в промышленности
- •Определение методами химического анализа
- •20.Марганцевые кислоты, их соли и применение.
- •21.Семейство железа. Внешние соединения, характеристика их свойств и применение.
- •Получение
- •Физические свойства
- •Химические свойства Характерные степени окисления
- •Свойства простого вещества
- •Применение
- •22.Сплавы на основе железа.
- •Соединения железа (II)
- •Соединения железа (III)
- •Соединения железа (VI)
- •Соединения железа VII и VIII
- •Другие соединения
- •Применение
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Нахождение в природе
- •Месторождения никелевых руд
- •Природные изотопы никеля
- •Получение
20.Марганцевые кислоты, их соли и применение.
Нахождение в природе. По распространению в природе марганец занимает место после железа. Содержание его в земной коре составляет 0,1 %. Основным минералом, в виде которого марганец встречается в рудах, является пиролюзит МnО2. Кроме пиролюзитовых марганцевых руд встречаются марганцевые руды, содержащие браунит Mn2О3, манганит МпО(ОН), гаусманит Мn3O4 и марганцевый шпат МnCO3. Кроме того, марганец в виде оксидов содержится почти во всех железных рудах.
Физические свойства. Марганец — серебристо-белый металл, плотность его 7,2 г/см3. Он твердый и хрупкий, при 1260 С плавится, а при 2120 С закипает. На воздухе металл покрывается пестрыми пятнами оксидной пленки, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. С железом марганец образует сплавы с любым соотношением компонентов (ферромарганец).
Химические свойства. Марганец образует различные соединения, в которых проявляет степень окисления +2, +3, +4, +6 и +7. Соединения марганца с другими степенями окисления малохарактерны и встречаются очень редко.
При взаимодействии металлического марганца а различными неметаллами образуются соединения марганца (II):
Мn + С2 = МпСl2 (хлорид марганца (II))
Мn + S = МnS (cулъфид марганца {II))
3 Мn + 2 Р = Мn3Р2 (фосфид марганца (II))
3 Мn + N2 = Мn3N2 (нитрид марганца (II))
2 Мn + N2 = Мn2Si (силицид марганца (II))
Марганец легко растворяется в кислотах-неокислителях с выделением водорода:
Мn + 2 НСl = МnСl2 + Н2
Мn + Н2SO4(разб.) = МnSO4 + Н2
Он растворяется также в воде в присутствии соединений, дающих при гидролизе кислую реакцию:
Мn + 2 Н2О + 2 NН4Сl = МnСl2 + 2 NН4ОН + Н2
Растворение марганца в кислотах-окислителях сопровождается выделением продуктов восстановления этих кислот:
Мn + 2 Н2SO4(конц.) = МnSO4 + SO2 + 2 Н2О
Мn + 4 НNО3 (конц.) = Мn(NО3)2 + 2 NО + 2 Н2О
3 Мn + 8 НNОз (разб.) = 3 Мn(NО3)2 + 2 NО2 + 4 H2О
Марганец может восстанавливать многие оксиды металлов и по этому используется в металлургии:
5 Мn + Nb2О5 = 5 MnО + 2 Nb
3 Мn + Fе2О3 = 3 МnО + 2 Fе
В мелкодисперсном состоянии (порошок) марганец более реакционноспособен, чем в компактном.
Получение. Металлический марганец получают восстановлением его прокаленных оксидов алюминием. Так как алюминий очень бурно реагирует с диоксидом марганца, используют прокаленный пиролюзит. При прокаливании пиролюзита образуется оксид марганца Мn3O4, который с алюминием реагирует более спокойно:
3 МnО2 = Мn3O4 + O2
3 Мn3О4 + 8 Аl = 4 Аl2O3 9 Мn
Для получения ферромарганца, используемого в металлургии, смесь железной руды и пиролюзита восстанавливают коксом в электропечах:
Fе2О3 + МnО2 + 5 С = 2Fе·Мn + 5 СО
Содержание марганца в ферромарганце 2060 %.
Применение. Марганец в виде ферромарганца используют в черной металлургии.
Кислородные соединения марганца. Марганец образует оксиды МnО, Мn2О3, МпО2, МпО3, Мп2О7, гидроксиды Мn(ОН)2, Mn(ОН)4, Н2МnО4, НМnО4 и соответствующие им соединения.
Монооксид марганца МnО — это порошок зеленовато-серого цвета, обладающий основными свойствами и поэтому реагируюший с кислотами и кислотными оксидами:
МnО + 2 НCl = МnСl2 + H2О
МnО + SO3 = MnSO4
В воде монооксид марганца практически нерастворим.
Гидроксид марганца (II) Мn(ОН)2 — белое вещество, которое легко окисляется на воздухе до бурого гидроксида марганца (IV):
2 Мn(ОH)2 + O2 + 2 Н2О = 2 Мn(ОН)4
Образуется гидроксид марганца (II) при взаимодействии его солей со щелочами:
МnSО4 + 2 КОН = Мn(ОН)2 + К2SО4
Гидроксид марганца (II) обладает основными свойствами. Он реагирует с кислотами и кислотными оксидами:
Мn(ОН)2 + 2 НСl = МnСl2 + 2 Н2О
Мn(ОН)2 + SО3 = МnSО4 + Н2О
Гидроксид марганца (II) обладает восстановительными свойствами. В присутствии сильных окислителей он может окисляться до перманганата:
2 Мп(ОН)2 + 5 КВгО + 2 КОН = 2 КМnO4 + 5 КВг + 3 Н2О
При недостаточном количестве окислителя образуется диоксид марганца:
5 Мn(ОН)2 + КВrО = 5 МnО2 + КВr + Н2О
Большинство солей марганца (II) хорошо растворимо в воде. В сухом виде их кристаллогидраты окрашены в слабо-розовый цвет. Нерастворимыми солями марганца (II) являются карбонат МnСО3, сульфид МnS и фосфат Мn3(РО4)2. При действии сильных окислителей в кислой среде марганец (II) в зависимости от количества окислителя может переходить в МnО2, или перманганат:
Мn(NО3)2 + РbО2 = МnО2 + Рb(NО3)2
2 Мn(NО3)2 + 5 РbО2 + 6 НNО3 = 2 НМnО4 + 5 Рb(NО3)2 + 2 Н2О
Оксид марганца (III) Мn2О3 встречается в природе в виде минерала браунита. В лаборатории образуется при осторожном нагревании МnО2 при температуре 530-940 С:
4 МnО2 = 2 Мn2О3 + O2
При более высокой температуре разложение диоксида сопровождается образованием оксида Мn3O4.
3 МnО2 = Мn3О4 + O2
Соединения марганца (III) практического значения не имеют,
Диоксид марганца МnО2 или оксид марганца (IV), вещество темно — серого цвета. При нагревании на воздухе до 530 'С диоксид марганца разлагается, выделяя кислород, как показано выше. В вакууме или в присутствии восстановителя эта реакция протекает значительно интенсивнее.
При кипячении диоксида марганца с концентрированной азотной кислотой образуется соль марганца (II) и выделяется кислород:
2 МnО2 + 4 НNО3 = 2 Мn(NО3)2 + 2 Н2О + O2
Диоксид марганца в кислой среде проявляет окислительные свойства:
МnО2 + 4 НСl = МnСl2 + Сl2 + 2 Н2О
МnО2 + 2 FеSO4 + 2 Н2SO4 = МnSO4 + Fе2(SO4)3 + 3 Н2О
При сплавили оксида марганца (IV) со щелочами без доступа воздуха образуется манганит, или манганат (IV):
2 МnО2 + 2 КОН = К2МnО3 + Н2О
В присутствии кислорода воздуха, игравшего роль окислителя, при сплавлении образуется соль манганата (VI):
2 МпО2 + 4 КОН + O2 = 2 К2МnО4 + 2 Н2О
Манганат калия К2МnO4 самопроизвольно разлагается на перманганат калия и диоксид марганца:
3 К2МnО4 + 2 Н2О = 2 КМnО4 + МnО2 + 4 КОН
Перманганат калия КМnO4 широко применяется в лабораторной практике, промышленности, медицине и быту. Он является очень сильным окислителем. В зависимости от среды марганец в присутствии восстановителя может восстанавливаться до различной степени окисления. В кислой среде он всегда восстанавливается до Мn (II):
2 КМnО4 +10 КВг + 8 Н2SO4 = 2 МпSO4 + 6 К2SO4 + 5 Вr2 + 8 Н2О
Аналогично ведут себя манганат калия К2МnО4 и диоксид марганца.
В щелочной среде перманганат калия восстанавливается до манганата:
2 КМnО4 + К2SO3 + 2 КОН = К2SO4 + 2 К2МnO4 + Н2О
В нейтральной или слабощелочной среде перманганат калия восстанавливается до диоксида марганца:
2 КМnО4 + С6Н5СН3 = 2 КОН + 2 МnО2 + С6Н5СООН
2 КМnО4 + 3 МnSO4 + 2 Н2О = 5 МnО2 + К2SО4 + 2 Н2SО4
Последняя реакция используется в аналитической химии при количественном определении марганца.
Раньше перманганат калия получали окислением либо диоксида марганца, либо манганата калия. Диоксид марганца окисляли селитрой при сплавлении со щелочью:
МnО2 + КNО3 + 2 КОН = К2МпО4 + КNО2 + Н2О
Образовавшийся манганат калия в растворе самопроизвольно распадался на перманганат калия и диоксид марганца:
3 К2MnО4 + 2 Н2О = 2 КМпО4 + MnО2 + 4 КОН
По второму способу манганат калия окисляли хлором:
2 К2МnО4 + Сl2 = 2 КМnО4 + 2 КСl
В настоящее время перманганат калия получают электролитическим окислением манганата:
МnO42 е = МnO4
Перманганат калия широко применяется как в промышленности, так и в лабораторной практике. Его используют для отбелки хлопка, шерсти, прядильных волокон, осветления масел и окисления различных органических веществ. В лабораторной практике он применяется для получения хлора и кислорода:
2 КМnO4 + 16 НСl = 2 КСl + 2 МnСl2 + 5 Cl2 + 8 Н2О
2 КМnО4 = К2МnО4 + МnО2 + O2
В аналитической химии перманганат калия применяют для количественного определения веществ, обладающих восстановительными свойствами (Fе2, Sn2, АsО33, Н2О2, и др.). Этот метод анализа называется перманганатометрией.