Общая характеристика элементов




Электронная конфигурация марганца Mn, технеция Tc, рения Re характерна для переходных металлов. Каждый элемент имеет наполовину заполненную внутреннюю d -оболочку, т. е. имеет пять d -электронов на пяти d -орбиталях и 2 электрона на внешней s -орбитали:

Исходя из факта наполовину заполненной каждой d -орбитали, можно предсказать некоторые свойства элементов. Максимальная степень окисления +7. Соединения марганца (II) отличаются хорошей устойчивостью к окислению и восстановлению, а соединения Mn (III) склонны переходить в соединения Mn (II). Некоторые свойства d -элементов VII В группы приведены в табл.11.1.

Таблица 11.1

Некоторые свойства d -элементов VII В группы

Характеристика Mn Tc Re
Электронная конфигурация ...3 d 54 s 2 ...4 d 55 s 2 ...5 d 56 s 2
Металлический радиус атома, нм 0,130 0,136 0,137
Энергия ионизации I 1, кДж/моль      
Сродство к электрону Ее _, кДж/моль (–93,6) 53,1 14,5
Электроотрицательность c (по шкале Полинга) 1,55 2,10 1,9
t пл, °С      
Стандартный электродный потенциал Е °, В –1,18(Mn2+|Mn) 0,47(TcO |Tc) 0,37(ReO |Re)
Характерные степени окисления в соединениях +2,+3, +4,+6, +7 +2, +3, +4, +6, +7 +2, +3, +4, +6, +7

 

Металлические радиусы Tc и Re близки между собой, поэтому свойства этих элементов более сходны между собой, чем с Mn.

Для марганца наиболее характерны степени окисления +2, +4, что отвечает устойчивой электронной конфигурации d 5, d 3. Для Тс и Re устойчива высшая степень окисления +7. Таким образом, в ряду Mn – Tc – Re устойчивость соединений в высшей степени возрастает. В степени окисления +7 соединения марганца значительно более сильные окислители, чем соединения технеция (VII) и рения (VII).

С ростом степени окисления металла наблюдается тенденция к усилению кислотных свойств. Химическая активность в ряду
Mn – Tc – Re понижается.

Металлы подгруппы марганца имеют высокие t пл, что объясняется усилением в металлическом кристалле ковалентной связи, возникающей за счет d -электронов. Рений по температуре плавления уступает только вольфраму.

Природные соединения. В свободном виде металлы не встречаются. Важнейшие минералы марганца:

пиролюзит MnO2 × x H2O;

браунит – Mn2O3;

гаусманит Mn3O4;

марганцевый шпат – MnCO3.

Tc в природе не найден, его получают искусственным путем по ядерной реакции: Мо + D = Тс + n.

Re встречается в качестве примеси в молибденовых, вольфрамовых, платиновых рудах.

Получение. Основную массу марганца получают в виде ферромарганца (сплава с железом), восстанавливая смесь пиролюзита и гематита коксом.

MnO2 + Fe2O3 + C Mn x O y + CO + Fe.

Mn можно получить алюмотермическим способом:

3Mn3O4 + 8Al 4Al2O3 + 9Mn.

Чистый марганец получают электролизом MnSO4 в слабощелочной среде с последующим вакуумным переплавом:

катод ⊝: Mn2+ + 2 e = Mn;

2О + 2 е = Н2 + 2ОН;

анод ⊝: 2H2O – 4 e = O2 + 4H+.

Re получают из перренатов восстановлением водородом или калием:

2NH4ReO4 + 4H2 2 Re + N2 + 8H2O;

2KReO4 + 7H2 2KOH + 2Re + 6H2O.

 

Химические свойства

 

По химической активности Mn значительно превосходит Тс и Re. Марганец при высокой температуре соединяется с кислородом:

3Mn + 2O2 Mn3O4.

Тс и Re при горении образуют высшие оксиды:

4Re + 7O2 2Re2O7.

Mn взаимодействует с галогенами, образуя галогениды в низших степенях окисления:

Mn + F2 = MnF2 (MnF3);

Mn + Г2 = MnГ2 (Г = Cl, Br, I).

Tc и Re образуют галогениды в высших степенях окисления. Реакция происходит только при нагревании:

(Tc) Re + 3F2 (Tc) ReF6;

(Tc) Re + Cl2 (TcCl4) ReCl5.

Mn с азотом образует нитриды: Mn3N2, MnN.

Марганец взаимодействует с серой, образуя сульфиды:

Mn + S MnS (MnS2).

Tc и Re взаимодействуют с неметаллами при сильном нагревании.

Mn в расплавленном состоянии взаимодействует с углеродом, образуя металлоподобный карбид (чаще состава Mn3C).

С водородом Mn, Tc, Re не реагируют. Марганец растворяет водород при нагревании, образуя твердые растворы внедрения.

Поглощение водорода Тс и Re не характерно.

Марганец имеет отрицательное значение стандартного электродного потенциала, это довольно активный металл, Тс и Re в ряду напряжений расположены правее водорода.

Все элементы подгруппы покрываются пассивирующей пленкой; при разрушении пленки Mn становится реакционноспособным и вытесняет водород из воды и кислот -неокислителей:

3Mn + 4H2O Mn3O4 + 4H2;

Mn + 2HCl = MnCl2 + H2.

С кислотами-окислителями:

3Mn + 8HNO3(разб) = 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

Концентрированная серная и азотная кислоты на холоде пассивируют марганец.

Tc, Re с водой и кислотами-неокислителями не реагируют, а концентрированной серной и азотной кислотами окисляются, образуя техницевую и рениевую кислоты:

3Re + 7HNO3 ® 3НReO4 + 7NO + 2H2O.

Со щелочами марганец, техниций и рений не взаимодействуют.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-09-06 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: