9.2. Элементы viiв-подгруппы (подгруппа марганца)

VIIВ-подгруппа включает марганец - Mn, технеций - Tc и рений - Re. Общая электронная формула (n-1)d⁵ns² позволяет ожидать проявление всех степеней окисления от +1 до +7. Для марганца наиболее устойчивы соединения в степени окисления +2, +4 и +7. Для технеция и рения характерны степени окисления +4 и +7.

Марганец - довольно распространенный элемент земной коры, его кларк составляет 0,03 мол.%. Рений - редкий элемент, кларк равен 810^-9 мол.%. Технеций не имеет стабильных изотопов с большим периодом полураспада и встречается в земной коре в следовых количествах, получен искусственно. Минералы марганца: MnO₂ - пиролюзит, Mn₃O₄ - гаусманит, Mn₂O₃ - браунит, Mn₂O₃H₂O - манганит. Основной минерал рения - CuReS₄ - джезказганит.

Марганец получают восстановлением его оксидов алюминием или кремнием. Технеций получен облучением протонами молибдена-98:

Рений получают восстановлением перрената аммония водородом:

t

2NH₄ReO₄ + 4H₂ = 2Re + N₂ + 8H₂O

В виде простых веществ марганец, технеций и рений - металлы серебристо-белого цвета, с высокой плотностью и температурой плавления.

Свойства	Mn	Tc	Re
Плотность, г/см3	7,3	11,5	21
Т.пл., С	1245	2127	3170

Основное количество марганца (чаще в виде сплава с железом - ферромарганца) применяется для раскисления чугуна и сталей. Стали с высоким содержанием марганца (10-15 %) имеют большое сопротивление к удару и истиранию. Оксид марганца(IV) применяется в качестве катализатора и окислителя, перманганат калия - KMnO₄ – используется как окислитель и антисептик.

Марганец - биологически важный элемент, играет значительную роль в обмене веществ, влияет на процессы роста и размножения, а также кровообразования. Ускоряет образование антител, нейтрализует чужеродные белки. Внутривенным введением раствора MnSO₄ удается спасти укушенных каракуртом. В растениях марганец ускоряет образование хлорофилла и витамина С, в качестве микроэлемента повышает урожайность некоторых сельскохозяйственных культур, например, пшеницы и хлопчатника.

Рений используют в качестве добавки к сплавам и для изготовления электродов в рентгеновских трубках и радиолампах. Осаждением металлического рения получают зеркала с высокой отражательной способностью. Рений и его соединения применяют как катализаторы.

Химические свойства. Марганец довольно активный металл, особенно при высоких температурах.

Чистый марганец устойчив к воде при комнатной температуре и медленно реагирует с ней при нагревании. Примеси ускоряют данный процесс, например, марганец, загрязненный углеродом или азотом, медленно реагирует с водой уже при комнатной температуре:

Mn + 2H₂O = Mn(OH)₂ + H₂

В ряду стандартных электродных потенциалов марганец стоит левее водорода, поэтому легко реагирует с водными растворами кислот:

Mn + 2HCl = MnCl₂ + H₂

В растворах щелочей марганец в отсутствие окислителей устойчив.

В ряду марганец - технеций - рений химическая активность сильно уменьшается. Сгорая в атмосфере кислорода при нагревании, технеций и рений образуют оксиды в степени окисления +7:

t

4Tc + 7O₂ = 2Tc₂O₇

Реакция с хлором приводит к образованию TcCl₄ и ReCl₅. Фтор реагирует с рением с образованием ReF₆. По отношению к воде технеций и рений в обычных условиях устойчивы. Металлический технеций и рений растворяется в азотной кислоте, царской водке. Рений взаимодействует при нагревании с концентрированной серной кислотой, растворяется в щелочах в присутствии окислителей:

2Re + 7H₂SO₄ = 2HReO₄ + 7SO₂ + 6H₂O

4Re + 4NaOH + 7O₂ = 4NaReO₄ + 2H₂O