Кислоты и соли хрома(VI)
Важнейшими соединениями хрома в степени окисления +6 являются соли хромовой H2CrO4 и двухромовой H2Cr2O7 кислот - хроматы и бихроматы (или дихроматы). Обе кислоты - слабые и неустойчивые, существуют только в водном растворе.
Хроматы и бихроматы могут переходить друг в друга под действием кислот и оснований:
+
2H D
+
H2O
Таким образом, хромат- и бихромат-ионы являются формами существования хрома(+6) в различных средах: бихромат - в кислой, хромат - в нейтральной и щелочной.
Переход хромата в бихромат легко обнаружить по изменению желтой окраски раствора на оранжевую.
Окислительные свойства
Хроматы и бихроматы в любых условиях могут быть только окислителями, причем достаточно большой силы (особенно в кислой среде). При этом хром(+6) переходит в хром(+3).
K2Cr2O7 + 14HI 2CrI3 + 3I2 + 2KI + 7H2O
Раствор бихромата калия и концентрированной серной кислоты - сильнейший окислитель - называют хромовой смесью.
16.2. Марганец
Марганец - d-элемент, входит в состав побочной подгруппы VII группы периодической системы. Основные минералы: пиролюзит MnO2, гаусманит Mn3O4 и браунит Mn2O3.
Электронное строение - 1s22s22p63s23p63d54s2.
Валентность (совпадает со степенями окисления): II, IV, VI и VII.
Медико-биологическое значение
Марганец относится к биометаллам. Он ускоряет образование хлорофилла, влияет на процессы деления, размножения и кроветворения. Он ускоряет образование антител, нейтрализующих вредное влияние чужеродных белков (например, внутривенная инъекция сульфата марганца MnSO4 спасает от укуса паука - каракурта).
Окислительные свойства перманганата калия KMnO4 позволяют использовать его в медицине в качестве дезинфицирующего, антисептического и кровеостанавливающего средства.
Простое вещество
Физические свойства
Серебристый металл, плавящийся при 1245 ОС.
Получение
1) Электролиз растворов солей (например, MnSO4).
2) Восстановление кремнием из оксидов:
MnO2 + Si Mn + SiO2
Химические свойства
На воздухе пассивируется, но в мелкораздробленном состоянии может быть окислен.
При обычных условиях реагирует с разбавленными соляной и азотной кислотами, а также галогенами, при нагревании - с серой, азотом, фосфором, углеродом, кремнием и концентрированной серной кислотой (см. свойства металлов).
Соединения марганца(II)
Оксид марганца(II)
Получение
1) Оксид марганца(II) получают, восстанавливая водородом другие его оксиды.
2) Разложение гидроксида марганца(II) при нагревании:
Mn(OH)2 MnO + H2O
Химические свойства
Оксид маоганца (II) является основным, ему соответствует нестойкий гидроксид Mn(OH)2.
Гидроксид марганца(II)
Получение
MnSO4 + 2NaOH Mn(OH)2 + Na2SO4
Химические свойства
На воздухе постепенно окисляется:
2Mn(OH)2 + O2 + 2H2O 2Mn(OH)4
Проявляет все свойства нерастворимых в воде оснований.
Соли марганца(II)
Все соли марганца(II) в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в растворах, являются восстановителями:
3Mn(NO3)2 + 2KMnO4 + 2H2O 5MnO2 + 4HNO3 + 2KNO3
Cоли марганца(II) не гидролизуются, образуя прочные комплексы:
Mn2 + 6H2O [Mn(H2O)6]2
Cоединения марганца(IV)
Самым прочным соединением марганца(IV) является нерастворимый в воде оксид MnO2 темно-бурого цвета. По типу этот оксид является амфотерным, но соответствующие свойства выражены крайне слабо. В кислой среде проявляет свойства окислителя.
MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O
В щелочной среде может быть и восстановителем:
3MnO2 + KClO3 + 6KOH 3K2MnO4 + KCl + 3H2O
Cоединения марганца(VII)
Высшей степени окисления марганца +7 соответствуют кислотный оксид Mn2O7, марганцевая кислота HMnO4 и ее соли - перманганаты.
Оксид получают действием серной кислоты на перманганат калия:
2KMnO4 + H2SO4 Mn2O7 + K2SO4+ H2O
Неустойчив, легко разлагается на кислород и диоксид марганца.
Марганцевая кислота существует лишь в водном растворе.
Ее соли - перманганаты - в окислительно-восстановительных реакциях являются сильными окислителями. В зависимости от реакции среды они восстанавливаются либо до солей двухвалентного марганца (в кислой среде), оксида марганца(IV) (в кислой и нейтральной) или соединений марганца(VI) - манганатов - (в щелочной):
2KMnO4 + 10KI + 8H2SO4 2MnSO4 + 6K2SO4 + 5I2 + 8H2O
2KMnO4 + 3KNO2 + H2O 2MnO2 + 3KNO3 + 2KOH
2KMnO4 + KNO2 + 2KOH 2K2MnO4 + KNO3 + H2O
При нагревании перманганат калия разлагается:
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
Эта реакция используется для получения кислорода.