Синтез и изучение свойств комплексных соединений марганца в разных степенях окисления

• Название: Синтез и изучение свойств комплексных соединений марганца в разных степенях окисления
• Дата: 01.04.2022
• Размер: 1.26 Mb.
• Имя файла: Savostikova_na_dorabotku.docx
• Тип: Курсовая; #434521

Минобрнауки России
Юго-Западный государственный университет
Кафедра фундаментальной химии и химической технологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Неорганическая химия»
на тему «Синтез и изучение свойств комплексных соединений марганца в разных степенях окисления»
Направление подготовки (специальность) 04.03.01 Химия
Автор работы (проекта) Е.И. Савостикова ___________________

^{(инициалы, фамилия) (подпись, дата)}
Группа ХО-01б


Руководитель работы (проекта) О.В. Бурыкина ________________

^{(инициалы, фамилия) (подпись, дата)}
Работа (проект) защищена ________________________

^(дата)

Оценка _____________________


Члены комиссии _________________________ ________________________

^{(подпись, дата) (инициалы, фамилия)}

_________________________ _________________________

^{(подпись, дата) (инициалы, фамилия)}

_________________________ _________________________

^{(подпись, дата) (инициалы, фамилия)}

Курск 2021 г.

Минобрнауки России

Юго-Западный государственный университет


фундаментальной химии и химической технологии


Кафедра_______________________________________________________

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ (ПРОЕКТ)


Е.И.Савостикова

ХО-1б

20-01-0080


Студент___________________________ шифр __________ группа______

(инициалы и фамилия)

1. Тема «Синтез и изучение свойств комплексных соединений марганца в разных степенях окисления»

2. Срок представления работы (проекта) к защите «___» __________20__г.

3. Исходные данные (для проектирования, для научного исследования):

обзор литературы и использование интернет ресурсов, научной библиотеки ЮЗГУ

4
Введение
. Содержание пояснительной записки курсовой работы (проекта):

4
Обзор литературы
.1. ______________________________________________________________

4
Экспериментальная часть
.2. ______________________________________________________________

4
Результаты эксперимента и их обсуждение
.3. ______________________________________________________________

4
Заключение
.4. ______________________________________________________________

4.5. ______________________________________________________________

4.6. Список использованных источников

5
Презентация
. Перечень графического материала

_________________________________________________________________


О.В. Бурыкина


Руководитель работы (проекта) ____________________ _________________


Е.И.Савостикова
(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Задание принял к исполнению ____________________ __________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

РЕФЕРАТ

Текст курсовой работы изложен на 29 листах. Курсовая работа содержит 15 рисунков. Список использованных источников включает 15 наименований.

Ключевые слова: марганец, соединения марганца, металл, качественные реакции, гексахлороманганат (IV) калия, комплексные соединения.

Объектом данной работы выступает комплекс марганца (IV).

Предметом исследования является синтез и изучение свойств комплексных соединений марганца в разных степенях окисления.

Целью данной работы является изучение свойств марганца и его соединений, получение комплексного соединения марганца.

С помощью методики был получен комплекс марганца (IV): гексахлороманганат (IV) калия K₂[Mn(Cl)₆].

С помощью качественных реакций было идентифицировано полученное соединения.

Изучены свойства полученного комплексного соединения и его устойчивость.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6

1.1 История открытия марганца 6

1.2Общая характеристика 7

1.3Нахождение в природе 8

1.4Получение марганца 10

1.5 Применение марганца и его соединений 10

1.6Соединения марганца 12

1.6.2Соединения марганца (III) 15

1.6.3Соединения марганца (IV) 15

1.6.4Соединения марганца (V) 16

1.6.5Соединения марганца (VI) 16

1.6.6Соединения марганца (VII) 17

1.6.7Комплексные соединения марганца 19

2ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 20

2.1 Получение гексахлороманганат (ΙV) калия 20

2.2 Определение ионов, входящих в гексахлороманганат (ΙV) калия 20

3РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 21

3.1 Получение гексахлороманганата (IV) калия 21

3.3 Расчет выхода продукта 22

3.4 Проведение качественных реакций 23

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 26

ВВЕДЕНИЕ

Марганец — один из первых редких металлов, применяемых в промышленности, например, для производства стали. Поэтому интерес к аналитической химии марганца возник очень давно. Однако наибольшие успехи в разработке новых методов анализа для определения марганца в различных природных и промышленных материалах достигнуты за последние два десятилетия. В настоящее время марганец определяют при анализе сталей, сплавов, полупроводниковых материалов, особо чистых веществ, почв, биологических материалов, горных пород различного происхождения, минералов, руд и, наконец, космического вещества в виде метеоритов и лунных пород.

Объект исследования: комплекс марганца (IV).

Предмет исследования: синтез и исследование свойств комплексных соединений марганца и комплексов марганца (IV).

Цель исследования: синтез и изучение свойств комплексных соединений марганца в разных степенях окисления.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

— провести обзор литературы по строению и свойствам комплексных соединений марганца;

— изучить имеющиеся методики получения комплексных соединений марганца;

— синтезировать комплекс марганца (IV);

— идентифицировать полученное вещество;

— рассчитать выход полученного продукта.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 История открытия марганца

Минералы марганца известны издавна. Древнеримский натуралист Плиний упоминает о чёрном камне, который использовали для обесцвечивания жидкой стеклянной массы; речь шла о минерале пиролюзите MnO₂.

Плиний считал его разновидностью магнитного железняка, хотя пиролюзит не притягивается магнитом. Этому противоречию Плиний дал объяснение: пиролюзит - это «ляпис магнес» (магнитный железняк), только он женского пола, и именно поэтому магнит к нему «равнодушен». Тем не менее «черную магнезию» (так тогда называли пиролюзит) стали использовать при варке стекла, поскольку она обладает замечательным свойством осветлять стекло.[4]

Это происходит оттого, что при высокой температуре двуокись марганца отдает часть своего кислорода и превращается в окисел состава Мn₂O₃. Освободившийся кислород окисляет сернистые соединения железа, придающие стеклу темную окраску. Как «осветлитель» стекла пиролюзит применяют и сейчас.

В рукописях знаменитого алхимика Альберта Великого (XIII в.) этот минерал называется «магнезия». В XVI в. встречается уже название «манганезе», которое, возможно, дано стеклоделами и происходит от слова «ман-ганидзейн» - чистить.[3]

Когда Шееле в 1774 г. занимался исследованием пиролюзита, он посылал своему другу Юхану Готлибу Гану образцы этого минерала. Ган, впоследствии профессор, выдающийся химик своего времени, скатывал из пиролюзита шарики, добавляя к руде масло, и сильно нагревал их в тигле, выложенном древесным углем. Получались металлические шарики, весившие втрое меньше, чем шарики из руды.

Это и был марганец. Новый металл называли сначала «магнезия», но так как в то время уже была известна белая магнезия — окись магния, металл переименовали в «магнезиум». Это название и было принято Французской комиссией по номенклатуре в 1787 г. Но в 1808 г. Хэмфри Дэви открыл магний и тоже назвал его «магнезиум»; тогда во избежание путаницы марганец стали называть «манганум».

В России марганцем долгое время называли пиролюзит, пока в 1807 г. А. И. Шерер не предложил именовать марганцем металл, полученный из пиролюзита, а сам минерал в те годы называли черным марганцем.

В Грузии пиролюзит с древнейших времён служил присадочным материалом при получении железа. Долгое время пиролюзит называли чёрной магнезией и считали разновидностью магнитного железняка [2] .

2. 
   Общая характеристика
   

Марганец находится в VII группе побочной подгруппы четвертого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Порядковый номер марганца-25. Обозначается символом Mn. Строение электронной оболочки атома марганца (рис.1) в основном состоянии: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s².


Рисунок 1– Строение электронной оболочки атома марганца.

Валентные электроны находятся на внешней 4s- и предвнешней 3d- орбиталях. На внешнем энергетическом уровне атом марганца содержит 2 спаренных электрона.

Марганец относится к металлам, образует соединения, в которых проявляет степень окисления от +2 до +7. Наиболее устойчивы соединения марганца (II) и марганца(VII).

Марганец - светло-серый, тяжелый, тугоплавкий металл, по внешнему виду похож на железо, но более твердый и хрупкий (рис. 2). В порошкообразном состоянии проявляет пирофорность [1].



Рисунок 2 – Марганец.

В таблице 1 приведены некоторые характеристики марганца

Таблица 1- Характеристики марганца.

Свойство	Величина
Электроотрицательность	1,60
Температура плавления, оС	1260
Температура кипения, оС	2120
Энергия ионизации, эВ (от Mnо к Mn2+)	7,435 15,640
Плотность, г/см3	7,2

2. 
   Нахождение в природе
   

Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, Он является 14-й элементом по распространённости на Земле, а после железа – второй тяжелый металл, содержащийся в земной коре (0,03% от общего числа атомов земной коры). Массовая доля марганца увеличивается от кислых (600 г/т) к основным породам (2,2 кг/т).

Небольшие количества марганца содержат многие горные породы. Встречается только в виде соединений. Важными являются месторождения марганцовых руд осадочного происхождения, связанные с отложениями морских заливов, озер и болот.

Наиболее распространены минералы: пиролюзит MnO₂∙xH₂O (содержит 63,2% марганца) (рис.3а), браунит 3Mn₂O₃∙MnSiO₃(69,5 % марганца) (рис. 3б), гаусманит Mn₃O₄ (рис. 3в), манганит (бурая марганцевая руда) MnO (62,5% марганца) (рис.3г) и ряд других.



а) б)



в) г)

Рисунок 3 Минералы марганца

а) пиролюзит; б) браунит; в) гаусманит; г) манганит

Марганец содержат железо–марганцевые конкреции, которые в больших количествах (сотни миллиардов тонн) находятся на дне Тихого, Атлантического и Индийского океанов. В морской воде содержится около 1,0·10–8 % марганца [7].

2. 
   Получение марганца
   

1) Алюминотермический метод- восстановление оксида Mn₂O₃, образующийся при прокаливании пиролюзита:

3MnO₂= Mn₃O₄+O2

3Mn₃O₄+8Al=4Al₂O₃+9Mn

2) Восстановление железосодержащих оксидных руд марганца коксом. Этим способом в металлургии обычно получают ферромарганец (80% Mn):

MnO₂+C_(кокс)=Mn+CO₂

3) Чистый металлический марганец получают электролизом.[6]

2MnSO₄+2H₂O=2Mn+O₂+2H₂SO₄

2. 
   Применение марганца и его соединений
   

Марганец в большом количестве применяется в металлургии в процессе получения сталей для удаления из них серы и кислорода. Однако в расплав добавляют не марганец, а сплав железа с марганцем – ферромарганец (рис.4), который получают восстановлением пиролюзита углём.

MnO₂+Fe₂O₃+C= Mn_xFe_y+CO



Рисунок 4– Ферромарганец
Добавки марганца к сталям повышают их устойчивость к износу и механическим напряжениям. В сплавах цветных металлов марганец увеличивает их прочность и устойчивость к коррозии.[3]

Добавляется в сталь Гадфильда (рис.5) (до 13%), обладающую выдающейся твердостью. Из нее делают землеройные и камнедробильные машины, элементы брони.



Рисунок 5– Сталь Гадфильда
В цветной металлургии входит в состав железо несодержащих сплавов, в бронзу, латунь, большинство алюминиевых и магниевых сплавов для улучшения их прочности и устойчивости к коррозии.

Сплав 83% Cu, 13% Mn и 4% Ni (манганин) обладает высоким электросопротивлением, мало меняющимся при изменении температуры. Поэтому его применяют для изготовления реостатов и пр.

Значительное количество диоксида марганца потребляется при производстве марганцево-цинковых гальванических элементов, MnO₂ используется в таких элементах в качестве окислителя-деполяризатора.

Соединения марганца также широко используются как в тонком органическом синтезе (MnO₂ и KMnO₄ в качестве окислителей), так и промышленном органическом синтезе (компоненты катализаторов окисления углеводородов, например, в производстве терефталевой кислоты окислением p-ксилола, окисление парафинов в высшие жирные кислоты) [9].

Цены на металлический марганец в слитках чистотой 95 % в 2006 году составили в среднем 2,5 долл/кг.

Арсенид марганца обладает гигантским магнитокалорическим эффектом, усиливающимся под давлением. Теллурид марганца перспективный термоэлектрический материал (термо-э.д.с 500 мкВ/К).

В медицине применяют некоторые соли марганца. Например, перманганат калия применяют как антисептическое средство в виде водного раствора, для промывания ран, полоскания горла, смазывания язв и ожогов. Раствор KMnO₄ применяют и внутрь при некоторых случаях отравления алкалоидами и цианидами. Марганец является одним из активнейших микроэлементов и встречается почти во всех растительных и живых организмах. Он улучшает процессы кроветворения в организмах.

Соединения марганца могут оказывать токсичное действие на организм человека. Предельно допустимая концентрация марганца в воздухе 0,3 мг/м³. При выраженном отравлении наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцевого паркинсонизма.[13]

2. 
   Соединения марганца
   

Взаимосвязь степени окисления марганца и свойствами его соединений отражена в таблице 2.[5]
Таблица 2- взаимосвязь степени окисления марганца и свойствами его соединений

Степень окисления	Соединения	Свойства ОВ / кислотно-основные
0	Mn, [Mn2(CO)10]	Восстановительные свойства
+2	MnO, Mn(OH)2, MnSO4, MnS, K4[Mn(CN)6]	ОВ двойственность с преобладанием восстановительных свойств/основные свойства оксида и гидроксида
+3	Mn2O3, MnO(OH)	ОВ двойственность/амфотерность
+4	MnO2	ОВ двойственность/амфотерность
+5	K[MnF5], Na3MnO4	ОВ двойственность/амфотерность
+6	MnO3, K2MnO4, H2MnO4	ОВ двойственность/кислотные свойства оксида и гидроксида
+7	Mn2O7, KMnO4, HMnO4	Окислительные свойства/кислотные свойства оксидов и гидроксида

1.6.1Соединения марганца (II)
Оксид марганца (II) MnO (минерал манганозит) (рис.6) – зеленый порошок, легко переходит в оксид марганца (III) Mn₂O₃ под действием кислорода воздуха при нагревании.



Рисунок 6–минерал манганозит
Оксид марганца (II) не реагирует с водой и щелочами, обладает преимущественно основными свойствами, легко растворяется в кислотах с образованием солей:

MnO+2HNO₃= Mn(NO₃)₂+2H₂O

MnO+H₂SO₄=MnSO₄+H₂O

Окислительные свойства MnO проявляются при взаимодействии с типичными восстановителями. Оксид марганца можно восстановить до металла:

3MnO+2Al=3Mn+Al₂O₃

MnO+H₂ =Mn+H₂O

MnO+C=Mn+CO

Окислительные свойства марганца (II) проявляются при электролизе водного раствора сульфата марганца, данный процесс используется для получения чистого марганца:

2MnSO₄+2H₂O=2Mn+2H₂SO₄+O₂

Катод: Mn²⁺+2e=Mn

Анод: 2H₂O–4e=O₂+4H⁺

Оксид марганца (II) образуется при разложении термически неустойчивых соединений в отсутствии кислорода (в инертной среде):

MnCO₃=MnO+CO₂

MnC₂O₄=MnO+CO+CO₂

Mn(OH₂)=MnO+H₂O

Оксид марганца MnO применяется в качестве компонентов ферритов и других керамических материалов, микроудобрений, катализатора процесса дегидрогенизации пиперидина.[7]

Оксид марганца (II) - сильный восстановител:

3MnO+Cl₂=MnCl₂+ Mn₂O₃ Е⁰=1,443В

MnO+2BaO₂=BaMnO₄+BaO Е⁰=1,51В

Соли марганца (II) также обладают ярко выраженными восстановительными свойствами:

-в нейтральной среде соли марганца (II) окисляются до диоксида марганца MnO₂

3MnSO₄+2KMnO₄+2H₂O=5MnO₂+2H₂SO₄+K₂SO₄

Mn²⁺+2H₂O –2e= MnO₂+4H⁺ 3 восстановитель Е^о=1,13В

MnO₄^–+4H⁺+3e=MnO₂+2H₂O 2 окислитель Е^о=1,70В

ЭДС реакции равна 1,70-1,13=0,57(В), реакция протекает в сторону продуктов реакции в стандартных условиях самопроизвольно.

-при взаимодействии с сильными окислителями в кислой среде образуется перманганат-ион с характерной фиолетово-малиновой окраской:

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

2Mn(NO₃)₂+5PbO₂+6HNO₃=2HMnO₄+5Pb(NO₃)₂+2H₂O

Mn²⁺ +4H₂O–5e=MnO₄^-+8H⁺ 2 восстановитель Е^о=1,51В

PbO₂+4H⁺+2e=Pb²⁺+2H₂O 5 окислитель Е^о=1,45В

Для смещения равновесия в сторону прямой реакции применяют избыток кислоты и нагревание.

Таким образом, для окисления соединения марганца (II) необходимы сильные окислители [15].

Эту реакцию применяют для обнаружения ионов марганца (II). При выполнении данного взаимодействия следует избегать избытка сульфата марганца и перегрева реагирующей смеси, в противном случае протекает побочный процесс:

2KMnO₄+3MnSO₄+2H₂O=5MnO₂+2H₂SO₄+K₂SO₄

MnO₄^–+4H⁺+e=MnO₂+2H₂O 2 окислитель Е^о=1,69В

Mn⁺+2H₂O–2e=MnO₂+4H⁺ 3 восстановитель Е^о=1,13В

И тогда, вместо окраски, характерной для перманганат-иона наблюдается образование бурой окраски, обусловленной образованием диоксида марганца [10].

2. 
   Соединения марганца (III)
   

Важнейшим соединением марганца (III) является коричнево-черной вещество Mn₂O₃ (минералы гаусманит). Он окисляется кислородом, восстанавливается водородом:

Mn₂O₃+H₂=2MnO+H₂O

алюминием:

Mn₂O₃+2Al=2Mn+Al₂O₃

оксидом углерода (II) дометала

Mn₂O₃+3CO=2Mn+3CO₂

не реагирует с водой, взаимодействует с кислотами[10]:

Mn₂O₃+3H₂SO₄=Mn₂(SO₄)₃+3H₂O

2. 
   Соединения марганца (IV)
   

Из соединения марганца (IV) наиболее устойчивым является темно-бурый оксид марганца MnO₂, амфотерный оксид, однако при обычных условиях не проявляет амфотерных свойств в силу малой реакционной способности по отношению к воде, разбавленным кислотам HCl и H₂SO₄, азотной кислоте и щелочам в растворе. Типичный окислитель, восстановительные свойства мало характерны. Гидроксид марганца (IV) Mn(OH)₄ также амфотерен. Его называют марганцеватистой кислотой H₄MnO₄ (соли-ортомангагиты).[4]

Немногочисленны комплексы марганца (+4), хотя электронная конфигурация 3d³ атома марганца предполагает высокое значение энергии стабилизации КП и значительную устойчивость комплексных соединений.

Получены фторидные, хлоридные, цианидные комплексы K[MnF₅], K₂[MnF₆], K₂[MnCl₆], K₂[Mn(CN)₆], а также устойчивые иодаты и периодаты K₂[Mn(IO₃)₆], (ЩЭ)[MnIO₆]. Многие комплексные соединения маранца (+4) обладают сильными окислительными свойствами. Для более высоких степеней окисления марганца комплексы нехарактерны.[14]

2. 
   Соединения марганца (V)
   

Кислородные соединения марганца в этой степени окисления немногочисленны. Оксид и гидроксид марганца (V) не получены.

Однако существование нескольких соединений доказано, и некоторые из них получены в индивидуальном состоянии. Соединения марганца (V) наиболее устойчивы в щелочной среде, форма существования в виде иона (MnO₄)^3- гипоманганат-ион.

В индивидуальном состоянии получено вещество Na₃MnO₄∙7H₂O, которое окрашено в синий цвет. Расплав этого соединения образуется при сплавлении диоксида марганца со щелочью в присутствии кислорода[8]:

4MnO₂+12NaOH+O₂=4Na₃MnO₄+6H₂O

В растворе или при нагревании происходит процесс диспропорционирования:

2Na₃MnO₄+2H₂O=Na₂MnO₄+MnO₂+4NaOH

2. 
   Соединения марганца (VI)
   

Оксид марганца (VI) MnO₃ и соответствующая ему марганцовистая кислота H₂MnO₄ в свободном виде не получены. Известны соли этой кислоты - манганаты.

Соли этой кислоты и их растворы окрашены в зеленый цвет (цвет ионов MnO₄^2-). Манганаты обладают окислительно-восстановительной двойственностью[12]:

3K₂MnO₄+4CH₃COOH=2KMnO₄+MnO₂+4CH₃COOK+2H₂O

Mn⁶⁺+2e=Mn⁺⁴ 1 окислитель Е⁰=0,60В

Mn⁶⁺–1e=Mn⁺⁷ 2 восстановитель Е⁰=0,56В

Под действием восстановителей в сильнокислой среде манганат-ион (MnO₄^2-) превращается в Mn²⁺, а в щелочной и нейтральной в MnO₂.

При взаимодействии с окислителями, проявляет восстановительные свойства.

2K₂MnO₄+Cl₂=2KMnO₄

Mn⁺⁶ –е=Mn⁺⁷ 2 восстановитель

Cl₂ +2e=2Cl^– 1 окислитель
Марганцовистая кислота H₂MnO₄ может существовать только в водных растворах, она неустойчива и распадается согласно уравнению реакции:

3H₂MnO₄=MnO₂+2H₂O

Манганаты можно получить при сплавлении оксида марганца (IV) с сильным окислителем, в присутствии твердой щелочи.

Для получения манганата калия в лаборатории используют термическое разложение перманганата калия:

2KMnO_4(тв.)=K₂MnO₄+MnO₂+O₂

Качественной реакцией на манганат является появление фиолетовой окраски при подкислении раствора.[15]

2. 
   Соединения марганца (VII)
   

Оксид марганца (VII) Mn₂O₇ – зеленовато-бурая маслянистая жидкость (рис.7), при охлаждении – темно-зеленые кристаллы, устойчивые при температуре ниже -10^оС и без доступа воздуха, при 55^оС разлагаются со взрывом на оксид марганца (II) и кислород:

2Mn₂O₇=2MnO+5O₂

2Mn⁺⁷ +10e=2Mn⁺² 2 окислитель

2O^-2 –4e=O₂⁰ 5 восстановитель



Рисунок 7 – Оксид марганца (VII) Mn₂O₇.

Получить оксид марганца марганца (VII) Mn₂O₇ можно действие концентрированной серной кислоты на перманганат кали:

2KMnO_4(тв.) +H₂SO_4(конц)=Mn₂O₇ +K₂SO₄+H₂O

Оксид марганца (VII) взаимодействует с водой, образуя марганцовую кислоту:

Mn₂O₇+H₂O=2HMnO₄

которая существует в растворах с концентрацией не более 20%. При большей концентрации разлагается:

4HMnO₄=4MnO₂+3O₂+2H₂O

Mn⁺⁷ +3e=Mn⁺⁴ 4 окислитель Е⁰=2,26В

2O^-2 –4e=O₂⁰ 3 восстановитель Е⁰=-0,076В

Марганцовистая кислота HMnO₄ – неустойчивая, но сильная.

Существует только в водных растворах, которые окрашены в малиново-фиолетовый цвет (цвет ионов MnO₄^-). Соли – перманганаты. Марганцовая кислота по силе незначительно уступает хлорной кислоте.

Перманганаты, растворимы в воде, не подвергаются гидролизу по аниону в водном растворе.[13]

2. 
   Комплексные соединения марганца
   

Комплексные соединения – соединения, в которых атом или ион (центральный атом) координирован одним или несколькими ионами или молекулами (лигандами), способными к самостоятельному существованию.

(Нужен пункт посвященный комплексным соединениям марганца – строение и свойства)

2. 
   ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
   

2.1 Получение гексахлороманганат (ΙV) калия
Приготовили раствор КС1: 2г KCl, растворили в 8 мл воды. 2 г КMnO₄ внестли при перемешивании в 20 мл концентрированной соляной кислоты, охлаждённой смесью льда и хлорида натрия. Одновременно прилили по каплям раствор KCl.

Кристаллический, почти чёрный осадок быстро отсасывали и сушили в течение короткого времени на глиняной тарелке под концентрированной серной кислотой.

2.2 Определение ионов, входящих в гексахлороманганат (ΙV) калия

На ион Cl^-

К порции раствора, содержащего ионы хлора добавить 2-3 капли раствора нитрата серебра или нитрата свинца (II). Наблюдается выпадение белого осадка.

На ион марганца

(хоть реакция не протекает ты должна её описать, т.к. тем, что она не протекает ты подтверждаешь, что марганец находится в комплексе). Не забудь об этом упомянуть в обсуждении результатов.

3. 
   РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
   

3.1 Получение гексахлороманганата (IV) калия
В пробирке раствори 1 г хлорида калия в 8 мл воды. В химический стаканчик добавили 2 г перманганата калия и прилили к нему 20 мл соляной кислоты, охлажденной смесью льда и хлорида натрия. Одновременно помешивая данную смесь прилить раствор хлорида калия. Наблюдали обильное выпадение темно-коричневого, почти черного осадка и выделение хлора (рис.11).



Рисунок 11 – Получение осадока гексахлороманганата (IV)
Смесь отфильтровали (рис. 12), полученный гексахлороманганат (IV) калия высушили на фильтровальной бумаге в эксикаторе.



Рисунок 12 – Процесс фильтрования смеси

Высушенные кристаллы имеют черный цвет.(рис. 13)



Рисунок 13 – Полученные кристаллы комплексного соединения
2KMnO₄ + 16HCl + KCl → 2K₂[Mn(Cl)₆] + 2Cl₂↑ + 4H₂O

MnO₄^- +e = Mn⁴⁺ E⁰=1,56В

2Cl^- – 2e= Cl₂ E⁰=1,36В

E°_ок-ля > E°_{вос-ля .} – процесс термодинамически возможен

Полученный комплекс состоит из внешней сферы K⁺ и внутренней сферы [Mn(Cl)₆]^2-. Комплексообразователем является ион Mn⁴⁺, координационнное число равно 6. В качестве лигандов выступают монодентантные ионы Cl^-.

[Mn(Cl)₆]^2- =Mn⁴⁺ +6Cl^-
3.2. Строение полученного соединения

(рассмотреть тип гибридизации, пространственное строение, магнитные свойства исходя из теории валентных связей и теории кристаллического поля лигандов) Тип гибридизации комплексообразователя sp³d¹. На образование σ-связей комплексообразователь поставляет электроны только внешнего уровня, поэтому осуществляется гибридизация sp³d² .
3.3 Расчет выхода продукта
2KMnO₄ + 16HCl + KCl → 2K₂[Mn(Cl)₆] + 2Cl₂↑ + 4H₂O

Рассчитаем количество веществ перманганата калия и хлорида калия.

М(KmnO₄)=158 (г/моль)

n(KmnO₄)= 2/158=0,013 (моль)

М(KCl)=74,5 (г/моль)

n(KCl)=1/74,6=0,013 (моль)

Рассчитаем теоретическую массу гексахлороманганата (IV) калия

n(KmnO₄)=n(K₂[Mn(Cl)₆])=0,013 (моль)

М(K₂[Mn(Cl)₆])=346 г/моль

m_теор= 0,013×346= 4,498 (г)

Масса полученного гексахлороманганата (IV) калия равна 3,499 г.

Выход продукта равен:

w=(3,499 / 4,498) × 100 % =77,8%
3.4 Проведение качественных реакций

1. 
   К полученному гексахлороманганату (IV) калия добавили 2-3 капли раствора нитрата серебра. Наблюдали образование белого студенистого осадка (рис.14).
   

Рисунок 14 – Взаимодействие гексахлороманганата (IV) калия и нитрата серебра

2. 
   К полученному гексахлороманганату (IV) калия добавили 2-3 капли раствора аммиака. Раствор становится прозрачным. Выделяется аммиак, лакмусовая бумажка синеет (рис.15).
   

Рисунок 15 – Взаимодействие гексахлороманганата (IV) калия и раствора аммиака

K₂[Mn(Cl)₆]+2NH₄OH=[Mn(OH)₂Cl₄]+2KCl+H₂O+NH₃





3.5. Изучение свойств комплексного соединения

(рассмотреть взаимодействие со щелочами, кислотами сульфидом натрия)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсовой работы был проведен обзор литературы по строению и свойствам комплексов марганца, были рассмотрены соединения марганца и комплексы марганца, изучено их строение с точки зрения теории комплексных соединений .

С помощью методики был проведен синтез представителя данного класса веществ: гексахлороманганат (IV) калия K₄[Mn(Cl)₆].

Качественными реакциями был определен качественный состав гексахлороманганат (IV) калия.

Выход гексахлороманганат (IV) калия составил 77,8%.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. 
   Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2008. 743с.
   
2. 
   Кипер Р.А. Свойства веществ: Справочник по химии. М.: Хабаровск, 2013. 896с.
   
3. 
   Электронный справочник химика 21. Химия и химическая технология [Электронный ресурс] - https://chem21.info/info/5660/ - электронный справочник
   
4. 
   Плиний Старший []: Википедия. Свободная энциклопедия. – Режим доступа:https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%80%D1%88%D0%B8%D0%B9 (дата обращения: 03.06.20201).
   
5. 
   Кожинина Л.Ф., Косырева И.В., Крылатова Я.Г., Комплексные соединения в неорганической химии: учеб. пособие для студентов. Изд. 2-е. М.: Просвещение, 2017. 12с.
   
6. 
   Некрасов Б.В., Учебник общей химии. М.: Химия, 2009. 378с.
   
7. 
   Электронный справочник: химические и физические свойства [Электронный ресурс], https://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_1253.html – электронный справочник.
   
8. 
   Брауэр Г., Глемзер О., Грубе Г., Кустав К., Зимон А. Руководство по неорганическому синтезу: В 6 т. Т. 5 / Пер. с нем. Г.Брауэр М.: 1995. 1545 с.
   
9. 
   Общая химия: учебник / Под общ. ред. В.А. Попкова, А.В. Жолнина. М.: Академия,2012. 400с.
   
10. 
    Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ / Под общ. ред. Р.А. Лидина. изд. 5-е М.: Колос, 2006. 480с
    
11. 
    Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химии: учеб. для вузов. изд.3-е. перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1998. 743с.
    
12. 
    Семенов Н.Н. Исследователь вместо школяры // Наука и общество Статья из речи. М.: Наука, 1981. С.328-334.
    
13. 
    Третьяков Ю.Д., Мартыненко Л.И., Григорьев А.Н, Цивадзе А.Ю. Неорганическая химия. Химия элементов: учебник в 2 Т. Т.1 / изд. 2-е, М.: МГУ; УКЦ Академкнига, 2007. 537с.
    
14. 
    Демонстрационные опыты по общей и неорганической химии: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. Заведений / Под ред. проф. Б.Д. Степина, М.: 2001. 407с.
    
15. 
    Неорганическая химия; учеб. для вузов. Изд. 3-е. М.: Дрофа, 2005. 591с.