Фізичні і хімічні властивості простих речовин

Марганець, технецій та реній — сріблясто-білі, тверді, стійкі на повітрі, тугоплавкі метали.

За хімічними властивостями марганець помітно відрізняється від технецію та ренію. У електрохімічному ряді напруг марганець розташований набагато лівіше водню (між магнієм та цинком), технецій і реній — правіше водню, тому це малоактивні метали.

При нагріванні на повітрі марганець стійкий завдяки утворенню на його поверхні захисної плівки Мn₂О₃. При значному нагріванні він згоряє з утворенням оксиду складу Мn₃О₄:

ЗМn + 2О₂ = Мn₃О₄.

Технецій та реній згоряють з утворенням вищих оксидів складу Е₂О₇.

З кислотами неокисниками марганець взаємодіє повільно. При цьому утворюються тільки похідні Мn(ІІ):

Мn + 2НСІ = МnСІ₂ + Н₂

Марганець реагує з кислотами-окисниками (HNO₃, H₂SO₄(k)), оскільки він не здатний пасивуватися:

ЗMn + 8HNO₃ = 3Mn(NO₃)₂ + 2NO + 4Н₂О,

Mn + 2H₂SO_4(K) = MnSO₄ + SO₂ + 2Н₂О.

Реній більш пасивний — соляна, розведена сірчана і плавикова кислоти на нього не діють. Азотна кислота окиснює його у ренієву кислоту:

3Re + 7HNO3 = 3HReO4 + 7NO + 2Н2О.

При нагріванні Mn, Тс та Re енергійно взаємодіють з галогенами. Так, марганець із фтором та хлором утворює сполуки, які відповідають нижчим та проміжним ступеням окиснення +2, +3, +4, тоді як з бромом та йодом він утворює лише дигалогеніди

Хлорид марганцю (II) MnС1₂ — тугоплавка сполука з іонним типом зв'язку. Він існує як у вигляді безводної солі, так і у вигляді кристалогідрату MnС1₂ • 4Н₂О рожевого кольору. Тетрахлорид марганцю MnС1₄ дуже нестійкий. Він легко розкладається:

MnС1₄ = MnС1₂ + С1₂.

Його стабілізація відбувається шляхом комплексоутворення у вигляді комплексу [MnСІ₆]^2-. Координаційне число Mn(IV) дорівнює 6, що відповідає кількості вільних орбіталей:

Атомні орбіталі марганцю в цьому комплексі знаходяться у стані d²sp³-гібридизації. Технецій та реній утворюють галогеніди тільки у вищому ступені окиснення, наприклад ReF₇.

Внаслідок стійкості наполовину заповненого d-підрівня, а отже зниження хімічної активності, елементи VIB групи з неметалами реагують тільки при нагріванні.

З азотом марганець утворює стехіометричні та нестехіометричні нітриди: Mn₄N, Mn₂N, Mn₃N₂; з вуглецем — карбіди: Mn₃С, Mn₅С₂; з сіркою — сульфіди: MnS, MnS₂; з кремнієм — силіциди:Mn₃Si, Mn₅Si₃. Усі ці сполуки використовують у металургійній промисловості.

Марганець, як і основна маса елементів, утворює сполуки у нульовому ступені окиснення. Цей ступінь окиснення виявляється у декакарбонілдимарганцю [Mn₂(СО)₁₀]. Ця комплексна сполука містить марганець з електронною конфігурацією d⁷:

За рахунок вільних 3d-, 4s- та 4р-орбіталей атом марганцю здатний приєднувати п'ять молекул CO за донорно-акцепторним механізмом. При цьому донором виступає неподілена електронна пара молекули CO, а акцептором — вільні орбіталі Mn(0). Внаслідок такої взаємодії утворюється радикал Mn(СО)₅ з одним неспареним електроном. У зв'язку з ненасиченістю цієї молекули утворюється димер [Mn₂(СО)₁₀], в якому за рахунок неспарених електронів утворюється σ-зв'язок Mn—Mn:

Діамагнетизм [Mn₂(СО)₁₀] підтверджує утворення зв'язку Mn—Mn за обмінним механізмом.

Тільки карбоніли нікелю та заліза одержують безпосередньою взаємодією металу з окCuдом вуглецю(П). Карбоніл марганцю утворюється внаслідок відновлення ацетату марганцю(ІІ) в присутності CO. Як відновник використовують триетилалюміній:

2Mn + 10СО  [Mn₂(СО)₁₀].

[Mn₂(СО)₁₀] — це тверда золотисто-жовта речовина з Т_пл= +154 °С. Технецій та реній утворюють карбоніли аналогічної будови.