|
|
Реферат, Литвинова А.. Комплексные соединения марганца
Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Южный Федеральный Университет»
Химический факультет
РЕФЕРАТ
по курсу «Проектная деятельность»
на тему: «КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МАРГАНЦА»
Студентки 1 курса 1 группы
Литвиновой Алёны Юрьевны
Научный руководитель:
доктор технических наук,
профессор
Нестеров А.А.
Ростов-на-Дону
2018
Содержание
Введение…………………………………………. 3-4
Литературный обзор…………………………….. 5-7
Список литературы……………………………….8
Введение
Все возрастающее значение комплексных соединений в различных областях теоретического и практического применения предопределяет настоятельную необходимость их глубокого и всестороннего изучения.
Химия комплексных соединений-составная часть неорганической химии.
Комплексными соединениями называют вещества, содержащие центральный атом-комплексообразователь, с которым в неионогенной связи находится определенное количество атомов или молекул, составляющих внутреннюю сферу. Внутренняя сфера обладает определенной устойчивостью в растворе и имеет заряд, равный сумме зарядов центрального атома и присоединенных групп. Если этот заряд не равен нулю, то образуется комплексный ион, находящийся в ионогенной связи с простыми ионами. В некоторых случаях в молекуле комплексного вещества имеется два и более центрального атома, связанных неионогенной связью через атомы, группы атомов или молекулы.
Подразделение всех химических соединений на так называемые простые (атомные) и комплексные (молекулярные), наметилось после создания учения о валентности и внедрения в химию структурных представлений А.М. Бутлерова.
Основоположником учения о комплексных соединениях является А. Вернер, он разделил все вещества на два типа: соединения первого порядка (простые соединения) и соединения высшего порядка (продукты взаимного сочетания соединений первого порядка), к ним он относил комплексные соединения.
Комплексные соединения чрезвычайно распространены в живой и неживой природе, применяются в промышленности, сельском хозяйстве, науке, медицине.
Явление комплексообразования лежит в основе целого ряда биологических процессов, каталитических реакций, электролитического осаждения. Особенно велико значение комплексных соединений в растворах, поскольку в широком смысле можно считать, что химия растворов - это химия комплексных соединений. Д.И. Менделеев указывал на роль химического взаимодействия между компонентами в растворе: "Все формы взаимодействия в растворе, а следовательно, и равновесие в нем, связаны прежде всего с химической природой как растворителя, так и растворенных в нем веществ".
В связи с изложенным, представляется интересным изучение комплексных соединений.
Литературный обзор
Марганец - d-элемент VII группы периодической системы, с конфигурацией валентных электронов 3d54s2.
В отличие от p-элементов, марганец образует химические связи за счет орбиталей как внешнего, так и предвнешнего квантовых слоев, за счет 3d-, 4s- и 4p- орбиталей. Для марганца характерны степени окисления +2, +4 и +7, что отвечает устойчивой не связывающей электронной конфигурации d5 или d3, а также d0. Существуют соединения марганца, в которых он проявляет степени окисления 0,+3, +5 и +6. Для марганца наиболее типичны координационные числа 6 и 4.
С ростом степени окисления у марганца тенденция к образованию анионных комплексов возрастает, а катионных падает (усиливается характер их бинарных соединений).
Для химии марганца очень характерны окислительно-восстановительные реакции. При этом кислая среда способствует образованию катионных комплексов Mn (II), а сильнощелочная среда - анионных комплексов Mn (VI). В нейтральной среде (а также слабокислой и слабощелочной) при окислительно-восстановительных процессах, образуются производные Mn (IV) (чаще всего MnO2).
Рассмотрим некоторые комплексные соединения марганца в различных степенях окисления.
1. Аммиакаты и амминокомплексы. При действии на соли марганца (ΙΙ) избытком водного раствора аммиака выпадает осадок гидроксида, однако часть марганца остается в растворе в виде амминокомплексов:
[Mn(H2O)6]2+ + NH3 ↔ [Mn(H2O)5(NH3)]2+ + H2O
Иона гексаамминомарганца (ΙΙ) удается зафиксировать лишь в растворе с концентрацией NH3 выше 2 моль/л, поэтому этот метод не находит применения в синтезе.
Аммиакаты марганца (ΙΙ) обычно получают в среде жидкого аммиака или пропусканием газообразного аммиака над нагретой солью:
MnCl2 + 6NH3 = [Mn(NH3)6]Cl
Они представляют собой бесцветные порошки, буреющие на воздухе вследствие окисления. В водных растворах часть молекул замещается на молекулы воды. При взаимодействии марганца с раствором калия в жидком аммиаке образуются амидные комплексы:
Mn + 2K + 4NH3 = K2[Mn(NH2)4] + H2↑
Они довольно устойчивы в сухом виде, но мгновенно разлагаются водой.
2. Гексацианоманганат (ΙΙ) калия К4[Mn(CN)6]•3H2O
К4[Mn(CN)6]•3H2O: сине-фиолетовые кристаллы, которые во влажном воздухе становятся тёмно-красными вследствие окисления:
4K4[Mn(CN)6] + O2 + 2H2O = 4K3[Mn(CN)6] + 4KOH
Цианокомплексы ещё менее устойчивы к окислению, чем гидроксо- и амминокомплексы.
Получение комплекса.
MnCO3 + 6KCN + 3H2O → K4[Mn(CN)6]•3H2O + K2CO3
1. В колбу, из которой воздух вытеснен азотом, помещают кашицу, содержащую 20г свежеосажденного MnCO3.
2. Смесь нагревают на водяной бане до 70-80°С, медленно приливают к ней по каплям раствор 80г KCN в 100 мл воды и выдерживают при этой температуре, периодически взбалтывая, в течении еще получаса.
3. Небольшие остатки нерастворившегося MnCO3 удаляют путём быстрого фильтрования горячего раствора по возможности без доступа воздуха.
4. Выделившиеся при охлаждении жёлтого раствора синевато-фиолетовые кристаллы отсасывают, затем промывают спиртом и сушат в токе азота при комнатной температуре.
3. Гексахлороманганат (ΙV) калия K2[Mn(Cl)6].
K2[Mn(Cl)6]:кристаллы, окрашенные в глубокий тёмно-красный цвет, при стоянии даже в сухом воздухе начинают выделять хлор.
Получение комплекса.
Ca(MnO4)2 + 16HCl + 4KCl → 2K2[Mn(Cl)6] + 2Cl2↑ + 4H2O
1. 5 г Ca(MnO4)2 внести при перемешивании в 50 мл 40%-ной соляной кислоты, охлаждённой смесью льда и хлорида натрия.
2. Одновременно прилить по каплям раствор 2 г KCl в 8 мл воды.
3. Кристаллический, почти чёрный осадок быстро отсасывают и сушат в течение короткого времени на глиняной тарелке под концентрированной серной кислотой.
4. Дигидрат ацетилацетоната марганца (ΙΙ).
Бледно-жёлтый осадок дигидрата ацетилацетоната марганца (ΙΙ) Mn(acac)2(H2O)2 получают в водно-спиртовом растворе по обменной реакции между солью марганца и ацетилацетоната щелочного металла. В сухом виде сохраняется долго, однако в присутствии влаги быстро окисляется. При нагревании в вакууме он теряет воду, а затем сублимируется в форме тримера Mn3(acac)6.
5. Триоксалатоманганат (ΙΙΙ) калия K3[Mn(C2O4)3]•3H2O
K3[Mn(C2O4)3]•3H2O : устойчивое соединение в темноте при 20°С в течении продолжительного времени. При -6°С может храниться неограниченно долго. Растворимость в воде хорошая. Концентрированный раствор окрашен в глубокий красно-фиолетовый цвет. Очень разбавленные или подкисленные растворы имеют желтовато-коричневую окраску. Изменение окраски объясняется мгновенно протекающей равновесной реакцией:
[Mn(C2O4)3]3- + 2H2O ↔ [Mn(C2O4)2(H2O)2]- + C2O4лу
Получение комплекса.
KMnO4 + 5H2C2O4•2H2O + K2CO3 → К4[Mn(CN)6]•3H2O + 12H2O + 5CO2↑
1. 31,5 г (0,25 моль) H2C2O4•2H2O растворить при нагревании до 70-75°С в 200 мл воды.
2. Небольшими порциями добавить при перемешивании 6,32 г (0,04 моль) растертого в порошок KMnO4 и после обесцвечивания раствора также небольшими порциями 6,9 г (0,05 моль) K2CO3.
3. После этого смесь необходимо охладить при частом перемешивании до 4-5°С и смешать с 159 мл воды, охлажденной до 0-1°С.
4. Всю дальнейшую работу по возможности необходимо проводить в полной темноте. Далее проводят в окисление до Mn(ΙΙΙ) путём постепенного прибавления 1,58 г (0,01 моль) растёртого в порошок KMnO4, смесь перемешивают ещё в течении 10 минут при 0-2°С.
5. Интенсивно окрашенный тёмно-вишнёвый раствор отсасывают через предварительно охлаждённый до 0°С стеклянный фильтр. Фильтрат собирают в охлажденный стакан и обрабатывают охлаждённым во льду спиртом, объём которого равен половину объема фильтрата. Водно-спиртовой раствор необходимо поставить для кристаллизации на 2 ч в охлаждающую смесь из льда и хлорида натрия.
6. Выделившееся соединение собирают на предварительно охлажденном стеклянном фильтре, четыре раза промывают по 25 мл 50%-ного (по объему) спирта, затем 95%-ным спиртом, абсолютным спиртом и, наконец, три раза эфиром. Все жидкости должны быть предварительно охлажденным льдом.
7. После отсасывания тёмные красно-фиолетовые кристаллы распределяют тонким слоем и оставляют на несколько часов на воздухе при комнатной температуре до тех пор, пока они не станут совершенно сухими. Затем их помещают в банки из коричневого стекла. Выход продукта 50%.
Список литературы.
1.Ахметов Н.С., Общая и неорганическая химия.-М.: Высшая школа, 2008.-743с., ил.
2. Неорганическая химия: в 3 т. / под ред. Ю.Д. Третьякова. Т. 3 : Химия переходных металлов.-М.: Издательский центр «Академия», 2007.-352с.
3. Гликина Ф.Б., Ключников Н.Г., Химия Комплексных соединений: Учеб. пособие для студентов пед.ин-тов.-3-е изд.-М.: Просвещение, 1982.-160.
4. Г. Бауэр, Руководство по неорганическому синтезу, том 5.-М.: «Мир», 1985. |
|
|
Скачать 28.44 Kb.