Элементы подгруппы марганца

Лекционный материал

Общая характеристика d-элементов периодической системы Д.И. Менделеева

План лекции

Особенности d-элементов по сравнению с элементами главных подгрупп.

Элементы подгруппы марганца.

Элементы подгруппы хрома.

Макро- и микроэлементы в земледелии.

15.1 Особенности d-элементов по сравнению с элементами главных подгрупп.

Всего известно 35 d-элементов, из них 30 есть в земной коре, а 5 искусственные и радиоактивные. Все эти элементы называют переходными металлами

d-элементы расположены в периодической системе в больших периодах между s- и p-элементами. Характерной особенностью переходных элементов является то, что в их атомах заполняются орбитали не внешнего слоя, а предвнешнего слоя. У d-элементов валентными являются энергетически близкие девять орбиталей – одна ns-орбиталь, три np-орбитали и пять (n-1) d-орбиталей.

Во внешнем слое у атомов d-элементов находятся 1 – 2 электрона. Остальные валентные электроны расположены в (n-1) d-состоянии, т. е. в предвнешнем слое.

Подобное строение электронных оболочек атомов определяет ряд общих свойств d-элементов:

1. все d-элементы – металлы, отличающиеся от s-металлов меньшей восстановительной способностью и иногда химической инертностью;

2. для большинства d-элементов характерно проявление нескольких степеней окисления, сравнимых по термодинамической устойчивости в обычных условиях. Это значит, что для них характерно большое число окислительно-восстановительных реакций;

3. многие d-элементы в высших степенях окисления проявляют кислотные свойства, в промежуточных амфотерные, а в низших основные;

 

4. d-элементы способны образовывать разнообразные комплексные соединения;

5. в отличие от соединений s-металлов большинство соединения d-элементов имеют характерные окраски.

Элементы подгруппы марганца.

В состав этой подгруппы входят марганец Mn, технеций Tc и рений Re.

Валентные орбитали ns²(n-1)d⁵

Степени окисления марганца +2, +3, +4, +6, +7 и 0. Технеций и рений могут проявлять некоторые из перечисленных степеней окисления, но для них более характерна +7.

Оксид и гидроксид марганца(II) - MnO (серо-зеленые кристаллы) и Mn(OH)₂ (осадок телесного цвета) обладают основными свойствами. Оксид марганца (III) Mn₂O₃ (бурые кристаллы) тоже основной. Ему соответствует гидроксид Mn(OH)₃ (черно-коричневого цвета).

Оксид и гидроксид марганца(IV) – MnO₂ (черные кристаллы) и Mn(OH)₄ – амфотерны, со слабо выраженными основными и кислотными свойствами.

Оксид марганца (VI) MnO₃ и, соответствующая ему марганцовистая кислота H₂MnO₄, в свободном состоянии не получены. Соли этой кислоты (манганаты) в водных раствора окрашены в зеленый цвет.

Mn₂O₇ (зеленовато-бурая маслянистая жидкость) и HMnO₄ (известна только в водных растворах и относится к сильным кислотам) это кислотные соединения. Ангидрид, кислота и ее соли пермаганаты - сильные окислители. Соединения марганца(IV) проявляют окислительно-восстановительную двойственность, а соединения марганца(II) – восстановители.

Соединения Tc и Re в степени окисления +7 также обладают кислотными свойствами, но более слабыми нежели у марганца. Эти соединения не проявляют окислительных свойств.

Элементы подгуппы марганца образуют комплексные соединения: K₂[Mn(OH)₆], Na₂[ReF₈], [Mn₂(CO)₁₀].

Марганец входит в состав многих металлоферментов растений и животных, без которых не может работать цикл Кребса. Это один из важнейших биохимических циклов любой живой клетки, вырабатывающий энергию и запасащий её в аденозинтрифосфате (АТФ). В качестве марганцевого микроудобрения используют MnSO₄ ×H₂O.