8 Властивості елементів підгрупи Мангану

До побічної підгрупи VII групи періодичної системи входять елементи: Манган (Мn), Технецій (Тс) та Реній (Re). Манган - досить поширений елемент, його вміст в земній корі становить 0,1% за масою. Найбільш характерні ступені окиснення марганцю та його аналогів +2 та +7.

Манган та реній у вільному вигляді - сріблясто-білі крихкі метали, на повітрі покриваються стійкою оксидною плівкою.

З водою вони майже не реагують, при нагріванні утворюють сполуки з галогенами, Сульфуром, Карбоном, Фосфором. Манган хімічно більш активніший, ніж реній. Манган здатний розчинятися в кислотах (соляній, розбавленій сульфатній):

Мn + H₂SO_4pозв. = MnSO₄ + Н₂.

Технецій і реній розчиняються лише в кислотах – окисниках:

3Re + 7HNO_3розб. = 3HReO₄ + 7NO + 2Н₂О.

Відомі чотири оксиди мангану, властивості яких, із збільшенням ступеня окиснення від +2 до +7, змінюються від основного до кислотного:

МnО, Мn₂О₃ (основні оксиди); МnO₂ (амфотерний оксид); Мn₂О₇ (кислотний оксид).

Цим оксидам відповідають одержані різним шляхом гідроксиди та кислоти:

зменшення основних властивостей

Мn(ОН)₂,Мn(ОН)₃Мn(ОН)₄НМnО₄,

збільшення кислотних властивостей.

Манган оксид (IV) - МnО₂ - широко застосовується в лабораторній практиці як окисник:

МnО₂ + 4НСl = МпСl₂+ Сl₂ + 2Н₂О.

З більш сильнішими окисниками сполуки мангану(IV) можуть утворювати сполуки мангану (VI та VII):

3МnО₂ + КСlO₃ + 6КОН = 3КМnО₄ + КСl + 3Н₂О,

2МnО₂ + 3РbО₂ + 6HNO₃ = 2HMnO₄ + 3Pb(NO₃)₂ + 2Н₂О.

Відомі кислоти марганцю та ренію, а також оксиди та солі, що їм відповідають:

Формула	Назва	Ангідрид	Сіль
Н2МnО4	марганцевиста	(МnО3)	манганат
НМnО4	марганцева	Мn2О7	перманганат
HReО4	ренієва	Re2O7	перренат

Манган оксид VI - МnО₃ - не отриманий у вільному стані. Сполуки мангану (VI та VII) нестійкі:

3Н₂МnО₄ = Мn⁺⁴ (ОН)₄ + 2НМn⁺⁷О₄,

2КМnО₄ К₂МnО₄ + МnО₂ + О₂.

Остання реакція використовується для одержання кисню в лабораторії.

Манганатна кислота (НМnО₄) - значно сильніша, ніж ренієва (HReO₄) і технецієва (НТеО₄). Манган оксид (VII), або манган ангідрид, можна одержати дією холодної концентрованої сульфатної кислоти на калій перманганат:

2KMnО₄ + H₂SO₄ = Mn₂O₇ + K₂SO₄ + Н₂О.

Манган ангідрид (Мn₂O₇) - нестійкий, розкладається з вибухом:

2Мn₂О₇ = 4МnО₂ + 3О₂.

Перманганати - сильні окисники, особливо в кислому середовищі:

реакції, що демонструють окиснювальні властивості перманганату калію в різних середовищах:

2КМnО₄ + 5K₂SO₃ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 3H₂O,

2КМnO₄ + 10FeSO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + + 8H₂O,

6KMnO₄ + KJ + 6KOH = 6K₂MnO₄ + KJO₃ + 3H₂O.

9 Властивості елементів підгрупи Феруму

Побічна підгрупа восьмої групи періодичної системи складається з трьох тріад d - елементів. Першу тріаду утворюють елементи Ферум, Кобальт та Нікель. Ці елементи за своїми властивостями подібні між собою і в той самий час відрізняються від елементів двох інших тріад.

На зовнішньому електронному рівні ці елементи мають по два електрони, але при утворенні хімічних зв'язків можуть брати участь і d-електрони з недобудованого передостаннього рівня. Тому для цих елементів характерні ступені окиснення +2, +3, +4.

Вміст Феруму становить 4% за масою земної кори, Нікелю - 0,004%, а Кобальту - 0,01%. Поширені в природі мінерали заліза: Fе₂О₃ Н₂О - бурий залізняк, Fе₃О₄ - магнітний залізняк, Fе₂О₃ - червоний залізняк, FeS₂ - пірит, FеСО₃ - шпатовий залізняк. Відомі мінерали Кобальту: CoAs₂ -кобальтовий шпейс та CoAs -кобальтовий блиск, а для нікелю NiAsS - миш'яково-нікелевий блиск.

Хімізм одержання заліза в доменних печах можна узагальнити такими реакціями:

Fe₃O₄ + СО = 3FeO + СО₂,

FeO + CO = Fe + CO₂.

Залізо - сріблясто-білий метал, плавиться при температурі 1539⁰С, добре кується, є добрим провідником.

Залізо - досить активний метал. На повітрі, що містить пари води, залізо (кородує) покривається іржею (кородує):

4Fe + 3О₂ + 6Н₂О = 4Fe(OH)₃.

Залізо активно взаємодіє з хлором, а при нагріванні — з киснем, вуглецем та іншими неметалами:

2Fe + ЗС1₂ = 2FeCl₃ - ферум хлорид (III),

4Fe + 3О₂ = 2Fe₂O₃ - ферум оксид (Ш),

3Fe + С = Fe₃C - ферум карбід,

Fe + S = FeS - ферум сульфід.

Залізо добре розчиняється в розбавлених кислотах, а в концентрованих пасивується:

Fe + H₂SO₄ = FeSО₄ + H₂,

Fe + 4HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O.

Ферум з Оксигеном утворює три оксиди: FeO - ферум оксид (II), Fe₂O₃ - ферум оксид (Ш), Fe₃O₄ - ферум оксид (ІІ, ІІІ) (змішаний оксид).

Оксиди мають яскраво виражені основні властивості, взаємодіють з кислотою:

Fe₂О₃ + 6НС1 = 2FeCl₃ + 3Н₂О,

Fe₃О₄ + 8НСl = 2FeCl₃ + FeCl + 4Н₂О.

При дії лугу на солі Феруму (II) утворюється ферум гідроксид (II) - Fe(OH)₂. Це білий осад, який на повітрі буріє, внаслідок окиснення утворюється ферум гідроксид (III) - Fe(OH)₃:

4Fe(OH)₂ + О₂ + 2Н₂О = 4Fe(OH)₃.

Ферум гідроксид (III) при нагріванні втрачає воду:

2Fe(OH)₃ Fe₂O₃ + 3Н₂О.

Солі Феруму (II) є відновниками, а солі Феруму (III) - окисниками:

10FeSO₄ + 2КМnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + +8H₂O,

2FeCl₃ + 2KJ = 2FeCl₂ + J₂ + 2KC1.

Ферум здатний утворювати комплексні сполуки, наприклад: K₄[Fe(CN)₆] - калій гексаціаноферат (II), або жовту кров'яну сіль, та К₃[Fе(СN)₆] - калій гексаціаноферат (III), або червону кров'яну сіль. Реактиви використовуються в аналітичній хімії для визначення катіонів Fе²⁺та Fe³⁺.

Кобальт та Нікель утворюють оксиди: CoO, Co₂O₃, NiO, Ni₂O₃ та відповідні гідроксиди Со(ОН)₂ рожевого кольору, Ni(OH)₃ та Со(ОН)₃ - темно-бурого кольору, Ni(OH)₂ – світло-зеленого кольору. Нікель гідроксид (II) на відміну від аналогічних ферум та кобальт гідроксидів не здатний окиснюватись на повітрі. Для Феруму та Кобальту відомі солі (хлориди, сульфати, нітрати) зі ступенем окиснення Феруму та Кобальту +2 та +3, а для Нікелю - тільки +2. Як і Ферум, Нікель та Кобальт утворюють багато комплексних солей.