Вопросы для самоподготовки:

1. Cr→CrCl₃→Cr(OH)₃→K₃[Cr(OH)₆].

2. В 5 л воды растворили 3 кг этиленгликоля. Вычислите температуру замерзания данного раствора. К(Н₂О) = 1,86.

3. Вычислите жесткость воды в 10 л которой содержится 8 г гидрокарбоната кальция. Сколько граммов гидроксида кальция требуется для устранения жесткости данного раствора?

Лекция 15 d-металлы VII группы

1 Общая характеристика

К d-металлы VII группы относятся: марганец (Мn), технеций (Тс) и рений (Rе). Электронная конфигура­ция данных атомов имеет вид (n-1)d⁵ns². Максимальная степень окисления данных элементов равна +7. Наиболее устойчивые степени окисления: +2, +4, +6 и +7.

2 Марганец – серебристо-белый, хрупкий, достаточно ак­тивный металл. В ряду напряжений он находится между алюминием и цинком. На воздухе покрыт оксидной плёнкой, предохраняющей его от дальнейше­го окисления. В порошкообразном состоянии марганец при нагревании разлагает воду:

Мn + 2Н₂О = Мn(ОН)₂ + Н₂.

С соляной и разбавленной серной кислотами марганец интенсивно реагирует:

Мn + 2НСl = МnСl₂ + Н₂,

Мn + Н₂SО₄ = МnSО₄ + Н₂.

Азотная и концентрированная серная кислоты окисляют марганец также до двухвалентного состояния:

3Мn + 8НNO_3(разб.) → 3Мn(NO₃) ₂ + 2NO + 4Н₂О,

Мn + 2Н₂SО_4(конц.) = МnSО₄ + SО₂ + 2Н₂О.

Наиболее устойчивым соединением марганца является МnО₂. Широко применяется в гальванических элементах. В кислой среде МnО₂ – довольно сильный окислитель. При взаимодействии с соляной кислотой вначале протекает реакция нейтрализации, а затем образующийся хлорид марганца (IV) разлагается по внутримолекулярной окислительно-восстановительной реакции:

МnО₂ + 4НСl = МnСl₄ + 2Н₂О,

Мn⁺⁴Сl^–₄ = Мn⁺²Сl₂ + Сl⁰₂↑.

Наиболее широко применяемое соединение семивалентного марганца – КМпО₄ перманганат калия. Соединения марганца в высшей степени окисления +7 очень неустойчивы, являются сильными окислителями. Степень восстановления Мn⁺⁷ в перманганате калия зависит от рН среды:

1) в кислой среде восстанавливается до Мn⁺²,

2КМnО₄ + 5К₂SО₃ + 3Н₂SО₄ = 2МnSО₄ + 6К₂SО₄ + 3Н₂О,

2) в нейтральной среде до Мn⁺⁴,

2КМnО₄ + 3К₂SО₃+ Н₂О = 2МnО₂↓ + 3К₂SО₄ + 2КОН,

3) в щелочной среде до Мn⁺⁶,

2КМnО₄ + К₂SО₃+ 2КОН = 2К₂МnО₄ + К₂SО₄ + Н₂О.

При нагревании в сухом виде перманганат калия разлагается с выделением кислорода:

2КМnО₄ = К₂МnО₄ + МnО₂ + О₂↑.

Марганец преимущественно применяется для получения специальных сортов стали. Марганец в виде ферромарганца используется при выплавке стали для удаления кислорода (раскисление) и серы. Сплав манганин (12 % Мn, 3 % Ni) обладает высоким электрическим сопротивлением. Многообразие соединений марганца и особенности их свойств находят широкое применение в химии, в частности, в разделе аналитической химии «перманганатометрия».

В таблице 1 приведены формулы оксидов, гидроксидов и солей присущих марганцу. Данные, приведенные в таблице, еще раз подчеркивают, что увеличение степени окисления элемента ослабляет основные свойства его оксидов и гидроксидов и усиливает их кислотные свойства.

Таблица 1 – Основные классы соединений марганца

	+2	+4	+6	+7
Оксиды	МnО (основной)	МnО2 (амфотерный)	МnО3 (кислотный)	Мn2О7 (кислотный)
Гидро– ксиды	Мn (ОН)2 гидроксид марганца(II)	Мn(ОН)4 гидроксид марганца(IV), Н4МnО4 марганцовистая кислота	Н2МnО4 марганцеватая кислота	НМnО4 марганцовая кислота
Соли	МnСl2 хлорид марганца(II)	МnСl4 хлорид марганца (IV), К4МnО4 орто-манганит калия	К2МnО4 манганат калия	КМnО4 перманганат калия

Технеций представляет практический интерес в виде соединений пертехнатов, которые являются эффективными ингибиторами коррозии железа в воде даже при температуре 250 ^оС.

Рений и его сплавы применяются в электрических лампах и электровакуумных приборах. Жаропрочные и тугоплавкие сплавы рения с вольфрамом, молибденом, танталом используют для изготовления некоторых ответственных деталей. Вопросы для самоподготовки:

1. Mn → MnSO₄→Mn(OH)₂→MnCl₂.

2. Электролиз раствора Na₂SO₄ с угольным анодом проводили в течение 6 ч при силе тока 5 А. Составьте схему и приведите уравнения реакций, протекающих на электродах. Чему равен объём газа (н.у.) выделившегося на катоде?

3. К 5 л 0,1M раствора Н₂SО₄ прибавили 2 моля Н₂SО₄ и затем объём раствора довели водой до 10 л. рН-?