11.4. Свойства соединений d-металлов
Марганец, проявляя в соединениях степени окисления +2, +3, +4, +6 и +7, образует следующие оксиды, соответствующие им гидроксиды и соли:
+2 MnO |
+3 Mn2O3 |
+4 MnO2 |
+6 MnO3 |
+7 Mn2O7 |
Mn(OH)2 |
Mn(OH)3 |
Mn(OH)4 |
H2MnO4 |
HMnO4 |
|
|
|
||
основные |
амфотерные |
кислотные |
||
MnSO4 |
Mn2(SO4)3 |
Mn(NO3)4 Na4MnO4 |
K2MnO4 |
KMnO4 |
Кислотно-основные свойства этих соединений изменяются с ростом степени окисления от основных через амфотерные к кислотным. Причина такого изменения свойств объясняется изменением сравнительной прочности связей Ме–О и О–Н. С увеличением степени окисления металла и уменьшением его радиуса происходит упрочнение связи Me–О и ослабление связи О–Н.
Окислительно-восстановительные свойства соединений d-металлов также изменяются с повышением степени окисления. Соединения d-металлов в высшей степени окисления проявляют только окислительные свойства:
2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O,
окислитель – KMnО4.
Соединения, содержащие d-элемент в промежуточной степени окисления, могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства:
MnO2 + 2KI + 2H2SO4 = MnSO4 + I2 + K2SO4 + 2H2O,
окислитель – MnO2.
MnO2 + NaBiO3 + HNO3 → HMnO4 + BiONO3 + NaNO3 + H2O,
MnO2 + 2H2O –3ē → MnO4– + 4H+ |
3 |
2 |
|
|
NaBiO3 + 4H+ +2ē → BiO+ + Na+ + 2H2O |
2 |
3 |
|
|
2MnO2 + 4H2O + 3NaBiO3 + 12Н+ → 2МnО4– +8H+ + 3BiO+ + 3Na+ + 6H2O 2MnO2 + 3NaBiO3 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 3BiONO3 + 3NaNO3 + 2H2O |
||||
Восстановитель – MnO2.
У соединений, содержащих d-элемент в низшей положительной степени окисления (+1, +2), преобладают восстановительные свойства, например, гидроксид железа (II) легко окисляется на воздухе:
4Fe(OH)2 + О2 + 2Н2О = 4Fe(OH)3
Fe(OH)2 + OH– –ē → Fe(OH)3 |
1 |
4 |
O2 + 2H2O +4ē → 4OH– |
4 |
1 |
4Fe(OH)2 + О2 + 2Н2О = 4Fe(OH)3 |
|
|
Восстановитель – Fe(OH)2.
Некоторые соединения d-элементов в промежуточной степени окисления способны к диспропорционированию (самоокислению-самовосстановлению).
3K2МnO4 + 2Н2О = 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH
MnO42– –ē → MnO4– |
1 |
2 |
MnO42– + 2H2O +2ē → MnO2 + 4OH– |
2 |
1 |
3MnO42– + 2H2O = 2 MnO4– + MnO2 + 4OH– |
|
|
Окислительно-восстановительные свойства соединений d-элементов зависят от их устойчивости. С повышением устойчивости соединений в высшей степени окисления их окислительные свойства ослабевают:
Особым свойством d-элементов является их способность к комплексообразованию.