Металлы групп «в» (Побочных подгрупп)

3. 

Электронная формула атома марганца:

₂₅Mn1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁵

Возбужденное состояние атома марганца:

₂₅Mn* р

s

n = 4 р d

n = 3

Данному валентному состоянию соответствуют степени окисления +2 +3+4 +6, +7.

Электронная формула атома хлора в основном состоянии:

₁₇Cl 1s²2s²2р⁶ 3s²3р⁵

Сокращенная электронно-графическая формула:

₁₇Cl 3р 3d

3s

Данному валентному состоянию атома хлора, обусловленному числом неспаренных электронов, соответствуют степени окисления -1,+1.

Сокращенные электронно-графические схемы атома хлора в возбужденных состояниях:

3p 3d

3s

₁₇Cl ^*

Данному валентному состоянию атома хлора соответствует степень окисления +3.

3p 3d

3s

₁₇Cl ^**

Данному валентному состоянию атома хлора соответствует степень окисления +5.

3p 3d

3s

₁₇Cl ^***

Данному валентному состоянию атома хлора соответствует степень окисления +7.

Для хлора характерны степени окисления -1, +1, +3, +5, +7.

Валентные электроны атома хлора – 3s²3p⁵ (7), а марганца – 4s²3d⁵ (7). Так как у атома хлора последними заполняются электронами р-орбитали, поэтому он относится к семейству р-элементов, а у атома марганца последними заполняются d-орбитали, поэтому он относится к семейству d-элементов. Таким образом, эти элементы не являются электронными аналогами и не должны размещаться в одной и той же подгруппе. Но на валентных орбиталях атомов этих элементов находится одинаковое число электронов – 7. Поэтому обе подгруппы помещают в одну и ту же группу периодической системы Д.И. Менделеева. И для обоих элементов характерна высшая степень окисления +7. Высшие оксиды марганца и хлора кислотные Mn₂O₇, Cl₂O₇. Им соответствуют гидроксиды, которые являются кислотами: НMnО₄ и KClO₄, и соли (КMnО₄, KClO₄).

Также марганцу и хлору характерна степень окисления +3, но оксид Mn₂O₃ и гидроксид Mn(OH)₃ являются амфотерными, а Cl₂O₃ и HClO₂ проявляют кислотные свойства.

а) 

В сильнокислых растворах Cr(III) содержится в виде ионов Cr³⁺, в сильнощелочных – в виде ионов [Cr(OH)₆]^3-.

При постепенном добавлении раствора NaOH к подкисленному раствору хлорида хрома(III) CrCl₃ вначале выпадает осадок гидроксида хрома (III) Cr(ОН)₃:

CrCl₃ + 3 NaOH = Cr(ОН)₃↓ + 3NaCl

Cr³⁺ + 3 OH^- = Cr(ОН)₃↓

Гидроксид хрома (III) растворяется в избытке щелочи с образованием растворимой комплексной соли гексагидроксохромата (III) натрия Na₃[Cr(OH)₆]:

Cr(ОН)₃ + 3 NaOH = Na₃[Cr(OH)₆]

Cr(ОН)₃ + 3 OH^- = [Cr(OH)₆]^3-

б) MnSO₄ → HMnO₄ → MnO₂ → K₂MnO₄ → KMnO₄ → Mn(OH)₂ .

Уравнения реакций, соответствующих превращениям:

1) 2MnSO₄ + 5PbO₂ + 6HNO₃ = 2HMnO₄ + 2PbSO₄ + 3Pb(NO₃)₂ + 2H₂O

2) 4HMnO₄ = MnO₂↓ + 3O₂↑ + 2H₂O

3) МnО₂ + КNО₃ + 2 КОН = К₂МnО₄ + КNО₂ + Н₂О

4) 3 К₂MnО₄ + 2 Н₂О = 2 КМnО₄ + MnО₂ + 4 КОН.

5) 2KMnO₄ +16HCl→ 5Cl₂ + 2MnCl₂ + 2KCl+ 8H₂O

MnCl₂ + 2NaOH = Mn(OH)₂ + 2NaСl

Т е м а ХVII