реферат химия. 1. 1 Химические свойства кислородных соединений марганца (MnO)
 Скачать 49.75 Kb.
|
|
Содержание: 1.1 Химические свойства кислородных соединений марганца (MnO) 1.2 Химические свойства кислородных соединений марганца (MnO2) 1.2 Химические свойства кислородных соединений марганца (Mn2O3) 1.3 Химические свойства кислородных соединений марганца (MnO3) 1.4 Химические свойства кислородных соединений марганца(K(OH)) 1.5 Химические свойства кислородных соединений марганца (соли) 1.6 Химические свойства кислородных соединений марганца (Mn2O7) 2.1 Биологическая роль соединений марганца. 2.2 Применение в медицине соединений марганца. Марганец – серебристый, розовато-белый, хрупкий металл, на воздухе покрывается пленкой оксидов. 1.1 Химические свойства кислородных соединений марганца (MnO) Оксид марганца(II) представляет собой зеленый, нерастворимый в воде порошок. Он является типичным основным оксидом, взаимодействует с кислотами, образуя соли марганца(II): MnO + 2HCl = MnCl2 + H2O. С кислотными оксидами: МnО + SO3 = MnSO4 В воде монооксид марганца практически нерастворим. При нагревании на воздухе превращается в разные оксиды: 6МnО + 3O2→ 6МnО2+ 3/2 О2 → 3Мn2О3+4,5О2 1000°С→ 6МnО3 Получают MnO восстановлением водородом оксида марганца(IV):  или при прокаливании карбоната марганца:  Оксид марганца(II) представляет собой кристаллы серо-зеленого цвета, обладает полупроводниковыми свойствами. Получают его прокаливанием гидроксида марганца(II) или карбоната марганца(II), а также восстановлением оксидов с более высокой степенью окисления: Mn(OH)2 →t MnO + H2O MnСO3 →t MnO + СО2 MnO2 + H2 →t MnO + H2O 1.2 Химические свойства кислородных соединений марганца (MnO2) С сильными кислотами MnO2 проявляет свойства основного оксида, образуя первоначально соли марганца(IV), которые очень неустойчивы, легко восстанавливаются до соединений марганца(II): MnO2 + 4 НС1(конц.) = MnС12 + С12↑ + 2 H2O 2 MnО2 + 2 Н2SO4(конц.) = 2 MnSO4 + O2↑ + 2 H2O 2 MnO2 + 4 HNO3(конц.) = 2 Mn(NO3)2 + O2↑ + 2 H2O Технический марганец получают восстановлением его оксидов в электропечах алюмино- или силикотермическим способом. Очистку производят переплавкой в атмосфере аргона. Уравнения протекающих реакций:  При сплавлении с основными оксидами или щелочами проявляет слабые свойства кислотного оксида, образуя соли (манганиты) MnO2 + СаО (сплавление) → СаMnO3 (или Са2MnO4) MnO2 + 2 КОН (сплавление) → К2MnO3 + H2O К2MnO3 + H2O = MnO2↓ + 2 КОН При сплавлении MnO2 со щелочами в присутствии кислорода, воздуха или окислителей получают соли шестивалентного Марганца, называемые манганатами. MnO2+2KOH+KNO3 =K2MnO2 + KNO2+H2O. Соединения Mn(+4) могут выступать и как окислители и как восстановители : 1) MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O (по этой редакции в лабораториях получают хлор) и как восстановители: 2)MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl + 3H2O Диоксид марганца восстанавливается водородом: MnO2+H2 = MnO+H2O Примеры окислительно-восстановительной двойственности МnО2: МnО2+ 2КI+ 3СО2+ Н2О →I2+ МnСО3+ 2КНСО3 6МnО2+ 2NH3→ 3Мn2О3+N2+ 3Н2О 4МnО2+ 3О2+ 4КОН → 4КМnО4+ 2Н2О 2МnО2+ 3Сl2+ 8КОН → 2КМnО4+ 6КСl+ 4Н2О Последняя реакция ставит под сомнение расхожее утверждение, что МnО2в щелочной среде превращается в манганат — соль Мn(VI), а в кислой — в перманганат — соль Мn(VII). Кроме среды на окислительно-восстановительную способность влияют концентрация и потенциал окислителя. При сплавилении оксида марганца (IV) со щелочами без доступа воздуха образуется манганит, или манганат (IV): 2 МnО2 + 2 КОН = К2МnО3 + Н2О В присутствии кислорода воздуха, игравшего роль окислителя, при сплавлении образуется соль манганата(VI): 2 МnО2 + 4 КОН + O2 = 2 К2МnО4 + 2 Н2О 1.3 Химические свойства кислородных соединений марганца Mn2O3 Триоксид марганца MnO3, в свободном виде не существует в следствии неустойчивости к процессам окисления - восстановления. МnО3— темно-красная масса, вызывающая кашель. Гидролизуется при растворении в воде: 3МnО3+ Н2О → МnО2+ 2НМnО4 Оксид марганца (III) Мn2О3 встречается в природе в виде минерала браунита. В лаборатории образуется при осторожном нагревании МnО2 при температуре 530-940 °С: 4 МnО2 = 2 Мn2О3 + O2 При более высокой температуре разложение диоксида сопровождается образованием оксида Мn3O4. 3 МnО2 = Мn3О4 + O2 Mn2O3 проявляет основные свойства, при взаимодействии с кислотами диспропорционирует: Mn2О3 + Н2SO4(разб.) = MnSO4 + MnO2↓ + H2O При нагревании соединений марганца(III) с концентрированными кислотами выделяется кислород, с соляной кислотой – хлор: 2 Mn2О3 + 8 HNO3(конц.) = 4 Mn(NO3)2 + O2↑ + 2 H2O Mn2О3 + 6 НС1(конц.) = 2 MnС12 + С12↑ + 3 H2O При нагревании оксида марганца(III) с оксидами других металлов получают манганиты: NiO + Mn2О3 →t Ni[Mn2O4] (или Ni(MnO2)2 – манганит никеля) Некоторые манганиты обладают полупроводниковыми свойствами. Соединение MnО(OH) встречается в природе в виде минерала манганита и может быть получено действием хлора или перманганата калия на суспензию карбоната марганца в воде: 3 MnСO3 + С12 + H2O = 2 MnО(OH) + MnС12 + 3 СO2 4 MnСO3 + КMnO4 + 3 H2O = 5 MnО(OH) + КОН + 4 СO2 1.4 Химические свойства кислородных соединений марганца Mn(OH)2 Соединение Mn(OH)2 студнеобразный белый осадок, плохо растворимый в воде, на воздухе быстро темнеет, окисляясь в бурый Mn(OH)4 или MnOОН: 4 Mn(OH)2 + O2 = 4 MnОOH + 2 H2O При взаимодействии с кислотами даёт соответствующие соли: Mn(OH)2+2HCl =MnCl2+2H2O Гидроксид марганца (II) обладает восстановительными свойствами. В присутствии сильных окислителей он может окисляться до перманганата: 2 Мn(ОН)2 + 5 КВгО + 2 КОН = 2 КМnO4 + 5 КВг + 3 Н2О При недостаточном количестве окислителя образуется диоксид марганца: 5 Мn(ОН)2 + КВrО = 5 МnО2 + КВr + Н2О 1.5 Химические свойства кислородных соединений марганца (соли) Соли марганца(II) обычно розового цвета, а в растворах – бесцветные, устойчивые на воздухе. Соли марганца(II) служат реактивом на озон. Пропитанная раствором хлорида марганца(II) бумага в присутствии озона чернеет: MnСl2 + О3 + 3Н2О = Mn(OH)4 + 2HCl + O2. В зависимости от среды перманганат калия может восстанавливаться до различных соединений. При нагревании: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 термическое разложение нитрата марганца(II):  Оксиду марганца(II) соответствует гидроксид Mn(OH)2 телесного цвета. Это основание практически не растворяется в воде. Получают его из соли марганца(II): MnCl2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2NaCl При действии окислителей производные марганца(II) проявляют восстановительные свойства. Продукты окисления Mn(II) зависят от характера среды и силы окислителя. В сильнощелочной среде окисление cопровождается образованием соединений марганца(VI): 3 MnSO4 + 2 КС1О3 + 12КОН сплавление → 3 К2MnO4 + 2 КС1+ 3 К2SO4 + 6 H2O Соли марганцовистой кислоты легко гидролизуются и разлагаются под действием кислот или при нагревании: 3 К2MnO4 + 2 H2O = 2 КMnO4 + MnO2 + 4 КОН 3 К2MnO4 + 4 НNO2 = 2 КMnO4 + MnO2 + 4 КNO3 + 2 H2O Соединения марганца(VI) довольно сильные окислители, продукты восстановления соединений марганца(VI) зависят от характера среды: К2MnO4 + С2Н5ОН = MnO2 + СН3СООН + 2 КОН К2MnO4 + 2 Na2SО3 + 2 H2SО4 = MnSО4 + 2 Na2SО4 + К2SО4 + 2 H2O При действии сильных окислителей соединения марганца(VI) проявляют восстановительные свойства (манганат калия превращается в перманганат калия): Манганат калия К2МnO4 самопроизвольно разлагается на перманганат калия и диоксид марганца: 3 К2МnО4 + 2 Н2О = 2 КМnО4 + МnО2 + 4 КОН Перманганат калия КМnO4 широко применяется в лабораторной практике, промышленности, медицине и быту. Он является очень сильным окислителем. В зависимости от среды марганец в присутствии восстановителя может восстанавливаться до различной степени окисления. В кислой среде он всегда восстанавливается до Мn (II): 2 КМnО4 +10 КВг + 8 Н2SO4 = 2 МnSO4 + 6 К2SO4 + 5 Вr2 + 8 Н2О Аналогично ведут себя манганат калия К2МnО4 и диоксид марганца. В щелочной среде перманганат калия восстанавливается до манганата: 2 КМnО4 + К2SO3 + 2 КОН = К2SO4 + 2 К2МnO4 + Н2О В нейтральной или слабощелочной среде перманганат калия восстанавливается до диоксида марганца: 2 КМnО4 + С6Н5СН3 = 2 КОН + 2 МnО2 + С6Н5СООН 2 КМnО4 + 3 МnSO4 + 2 Н2О = 5 МnО2 + К2SО4 + 2 Н2SО4 Последняя реакция используется в аналитической химии при количественном определении марганца. Раньше перманганат калия получали окислением либо диоксида марганца, либо манганата калия. Диоксид марганца окисляли селитрой при сплавлении со щелочью: МnО2 + КNО3 + 2 КОН = К2МnО4 + КNО2 + Н2О Образовавшийся манганат калия в растворе самопроизвольно распадался на перманганат калия и диоксид марганца: 3 К2MnО4 + 2 Н2О = 2 КМnО4 + MnО2 + 4 КОН По второму способу манганат калия окисляли хлором: 2 К2МnО4 + Сl2 = 2 КМnО4 + 2 КСl Перманганат калия широко применяется как в промышленности, так и в лабораторной практике. Его используют для отбелки хлопка, шерсти, прядильных волокон, осветления масел и окисления различных органических веществ. В лабораторной практике он применяется для получения хлора и кислорода: 2 КМnO4 + 16 НСl = 2 КСl + 2 МnСl2 + 5 Cl2 + 8 Н2О 2 КМnО4 = К2МnО4 + МnО2 + O 2 В аналитической химии перманганат калия применяют для количественного определения веществ, обладающих восстановительными свойствами (Fе2+, Sn2+, АsО33+, Н2О2, и др.). Этот метод анализа называется перманганатометрией. При подкислении раствора манганата калия образуется марганцовистая кислота Н2MnO4, которая неустойчива и быстро разлагается: К2MnO4 + H2SО4 = Н2MnO4 + К2SО4 3 Н2MnO4 = 2 НMnO4 + MnO2 + 2 H2O Перманганат калия КMnO4 представляет собой почти черные блестящие кристаллы. При нагревании выше 200 С перманганат калия разлагается: 2 КMnO4 →t К2MnO4 + MnO2 + О2 1.6 Химические свойства кислородных соединений (Mn2O7) Оксид Mn2O7 представляет собой темно-зеленые кристаллы, устойчивые при –5 С. При повышении температуры образуется зеленовато-черная маслянистая жидкость, которая разлагается со взрывом при 10 С: 2 Mn2O7 = 4 MnO2 + 3 O2 Оксид марганца(VII) является сильным окислителем (в контакте с ним воспламеняется бумага, спирты), но он очень неустойчив и поэтому в лабораторной практике не используется. Оксид марганца(VII) обладает ярко выраженными кислотными свойствами, растворяется в холодной воде с образованием сильной марганцовой кислоты: Mn2O7 + H2O (холод) → 2 НMnO4 2.1 Биологическая роль соединений марганца Соединения марганца оказывают положительное воздействие на работу ЦНС. Под его воздействием вырабатываются нейромедиаторы. Это физиологически активные вещества, которые отвечают за передачу нервных импульсов между волокнами ткани нервной системы. Если в организме человека достаточно марганца, то без сбоев формируются кости. В этом процессе марганец не менее важен, чем кальций. Иммунитет, благодаря соединениям марганца, всегда в тонусе, а это – защита от различных инфекций и прочих негативных воздействий. Марганец влияет на нормальное течение обменов веществ и процесса пищеварения. Витаминный обмен соединений В-спектра, С и Е тоже проходит нормально, если в достаточном количестве имеются элементы марганца. Он важен для роста клеток и образования новых клеточных соединений. Он помогает заживать тканям, нормальному течению метаболизма и мозговой деятельности. Марганец в организме способен предупредить развитие ревматоидных артритов, остеопороза, так как он активизирует восстановительные процессы в хрящах. Марганец, то есть достаточное его количество в нашем организме, не дает развиться рассеянному склерозу, катаракте и нервным заболеваниям. Ученые-медики уверены, что соединения марганца могут обеспечить профилактическое действие развитию сахарного диабета и поражению щитовидки. Марганец предотвращает и заболевания сердца, как, впрочем, и сосудов. Очень важен марганец в инсулиновом обмене. Известен тот факт, что у больных сахарным диабетом в организме, примерно, на половину меньше соединений марганца, нежели у здоровых людей. А они нужны для переработки сахара, поэтому требуется увеличение их поступления, для этого надо применять, например, БАДы и витаминные комплексы. Соединения марганца способны помочь вернуть конечностям потерянную способность чувствовать, а мышцам – утраченный тонус. Они могут снизить активность вредного холестерина и предотвратить тем самым развитие атеросклероза, потому как сосуды остаются чистыми. Марганец оказывает влияние на нормальную работу желез половой системы, улучшая подвижность половых клеток мужчин, избавляя от бесплодия, нормализуя работу яичников. Беременным дамам тоже нужно достаточное количество марганца, потому как он важен для нормального развития плода. У тех, кто достаточно употребляет продуктов с содержанием марганца, не бывает проблем с мышечными рефлексами, опорно-двигательной системой, структурой костной ткани, суставами. Эти люди двигаются без напряжения, они полны энергии, у них нет проблем в половом плане. Марганец влияет на нормальное течение процесса образование и дальнейшее развитие тканей и органов всего организма. Его соединения важны для кровообразования. Давно известно о способности марганцевых соединений подавлять воздействие токсичных элементов: вспомните, ведь до сих пор многие используют марганцовку для устранения последствий пищевых отравлений. Марганцевые соединения способны восстанавливать ткани и их структуру, поддерживать нормальный уровень сахаров в нашей крови и воздействовать на процесс лактации у молодых матерей, поэтому марганец можно смело отнести к разряду антиоксидантов. 2.2 Применение кислородосодержащих соединений марганца в медицине 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. Не стоит забывать, что 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. Марганец в виде марганца сульфата моногидрата входит в состав витаминно-минерального комплекса «Комплевит» в количестве 2,5 мг на 1 таблетку. Препараты, содержащие сульфат марганца(II) и хлорид марганца(II), используют для лечения малокровия . Литература: http://allrefs.net/c26/1mnp8/p2/ http://www.studfiles.ru/preview/6378930/ http://him.1september.ru/article.php?ID=200701305 http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/079/65079/36108?p_page=6 http://www.konspektov.net/question/6257771813011456 http://venec.ulstu.ru/lib/disk/2009/Kaljukova1.pdf http://www.scienceforum.ru/2014/569/3798 |