NGUYÊN TỐ MANGAN VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA MANGAN Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Ánh Hồng Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Thị Hạnh 2102242 Vũ Thị Hằng 2102243 Võ Nguyễn Thành Đôi 2102241 Đặng Ka Đil 2102240 Nguyễn Thùy Dương 2102233 MỤC LỤC I II III IV V VI Lịch sử nguyên tố trạng thái thiên nhiên Điều chế ứng dụng Tính chất Một số hợp chất Một số phức chất hợp chất mangan Nhận biết mangan hợp chất mangan LỊCH SỬ NGUYÊN TỐ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN I Lịch Sử Nguyên Tố  Tên gọi mangan ( tên La Tinh manganesium) xuất phát từ tiếng Hy Lạp, mangane “nhầm lẫn”  Năm 1774, nhà hóa học Thụy Điển Silơ chứng minh pirolusit hợp chất ng.tố chưa biết năm nhà hóa học Thụy Điển khác Gan điều chế mangan từ quặng pirolusit II Trạng Thái Tự Nhiên  Trong thiên nhiên mangan nguyên tố tương đối phổ biến đứng hàng thứ kim loại chuyển tiếp sau sắt titan.Trữ lượng mangan vỏ Trái Đất 0.032% tổng số nguyên tử  Phần lớn mangan tự nhiên gặp hợp chất với kim loại lưu huỳnh trạng thái tự Khoáng vật mangan hausmanit (Mn 3O4) chứa khoảng 72% Mn, pirolusit (MnO2) khoảng 63% Mn, braunit (Mn2O3) manganit (MnOOH)  Một số hình ảnh mangan ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG I Điều Chế  Dùng bột Al, Si khử oxit Mn3O4 tạo nên nung pirolusit 900oC 3MnO2 → Mn3O4 + O2 3Mn3O4 + 8Al → 9Mn + 4Al2O3  Điện phân dd MnCl2 MnSO4 (NH4)2SO4  Khử MnO Fe2O3 than cốc nhiệt độ cao MnO + Fe2O3 + 5C → Mn + 2Fe + 5CO  Khử NH4MnO4 H2 nhiệt độ cao Người ta không khử trực tiếp pirolusit phản ứng với nhôm xảy mạnh Sản phẩm kim loại thu chứa 94-96% Mn 6,4% tạp chất Fe, Si Al II Ứng Dụng  Gần 95% Mn dùng để chế thép ngành luyện kim  Mn tinh khiết dùng để chế hợp kim đòi hỏi thành phần xác cao như: manganin, nicrom, đuyara  Là nguyên tố quan trọng sống: làm giảm lượng đường máu,  Ion mangan chất hoạt hóa số enzim xúc tiến số trình tạo thành chất clorophin (chất diệp lục), tạo máu sản xuất kháng thể nâng cao sức đề kháng thể TÍNH CHẤT Lý Tính  Mangan thuộc chu kỳ 4, phân nhóm VIIB, cấu hình e [Ar]4s 23d5 Có màu trắng bạc hay xám nhạt Dạng thù hình: lập phương  Mn kim loại màu trắng bạc, dạng bề giống sắt cứng khó nóng chảy sắt  Khối lượng nguyên tử: 54,938 đvC, khối lượng riêng: 7,44 g/cm 3, nhiệt độ nóng chảy: 1245oC,nhiệt độ sôi: 2080oC Hóa Tính  Là kim loại tương đối hoạt động  Mn dễ bị oxi không khí oxi hóa màng oxit Mn 2O3 tạo nên lại bảo vệ kl không bị oxi hóa tiếp tục kể đun nóng  Mangan dễ bị halogen hóa thành MnX2 Mn + Cl2 → MnCl2  Dạng bột nhỏ Mn tác dụng với nước giải phóng hidro Mn + 2H2O → Mn(OH)2 + H2 Phản ứng xảy mãnh liệt nước có muối amoni Mn(OH) tan dd muối amoni Mn(OH)2 + NH4+ → Mn2+ + NH3 + 2H2O  Mn tác dụng mạnh với dd HCl, H2SO4 loãng giải phóng hidro Mn + 2HCl → MnCl2 + H2  Mn thụ động hóa HNO3 loãng, nguội giống Cr tan đun nóng HỢP CHẤT CỦA MANGAN I Mangan(II) Mangan(II) oxit: MnO  Là chất bột màu xám - lục, nóng chảy 1780oC  Không tan nước dễ tan dd axit tạo thành muối Mn(II)  Khi bị đun không khí khoảng 200 – 300oC tạo MnO2 2MnO + O2 → 2MnO2  Điều chế: Nhiệt phân muối MnCO3 MnCO3 → MnO + CO2 Hoặc khử oxit cao Mn khí H2 hay CO nhiệt độ cao Mangan(II) hidroxit: Mn(OH)2  Là kết tủa trắng, tính bazơ yếu, tan dễ dd axit tạo muối Mn(II), tính lưỡng tính yếu, Mn(OH)2 tan dd kiềm đặc Mn(OH)2 + KOH(đđ) → K[Mn(OH)3]  Trong PTN, Mn(OH)2 điều chế cho dd muối Mn(II) td với dd kiềm Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2 ↓ Muối Mangan (II)  Mn(II) tạo muối với tất amoni biết  Muối Mn(II) thường có màu hồng nhạt, tan nước cho dd gần không màu Trừ MnS, Mn(PO4)2 MnCO3 không tan nước  Khi nung với hh chất kiềm chất oxi hóa (KNO3, KClO3), muối Mn(II) biến thành muối manganat có màu lục II Mangan(III) Mangan(III) oxit  Là chất bột màu đen không tan nước, biến thành Mn3O4 đun không khí 950 – 1100oC thành MnO đun H2 300oC  Tác dụng với axit loãng (H2SO4, HNO3) tạo muối Mn(II) Mn2O3 + H2SO4(l) → MnO2 + MnSO4 + H2O  Tác dụng với dd axit đặc tạo nên muối Mn(III) Mn2O3 + 3H2SO4(đ) → Mn2(SO4)3 + 3H2O Mangan(III) hidroxit  Là hidroxit lưỡng tính, có dạng hidrat Mn2O3.xH2O, 100oC hidrat biến thành monohidrat Mn2O3.H2O (hay MnOOH) tinh thể màu nâu đen, không tan nước  Trong PTN, mangan(III) hidroxit điều chế cho chất oxi hóa Cl hay KMnO4 tác dụng với huyền phù MnCO3 nước 3MnCO3 + Cl2 + H2O → 2MnOOH + MnCl2 + 3CO2 8MnCO3 + 2KMnO4 + 6H2O → 10MnOOH + 2KOH + 8CO2 Muối Mn(III)  Đa số bền, dd dễ bị phân hủy theo phản ứng: 3Mn3+ + 2H2O ↔ MnO2 + Mn2+ + 4H+  Những muối mangan(III) đơn giản thông dụng: mangan(III) florua (MnF3), mangan(III) sunfat (Mn2(SO4)3), mangan(III) axetat (Mn(CH3COO)3)  Những phức chất thường gặp mangan(III): M [Mn(CN) ] (trong M Na+, K+, III Trimangan tetraoxit (Mn3O4)  Là chất dạng tinh thể nóng chảy 1590oC, có màu vàng, đỏ đen tùy thuộc vào phương pháp điều chế  Được điều chế nung MnO2 Mn2O3 900oC dùng khí H2 khử oxit 200oC MnO2 + 2H2 → Mn3O4 +2H2O IV Mangan(IV) Mangan đioxit (MnO2)  Là chất bột màu đen, không tan nước tương đối trơ, oxit bền Mn điều kiện thường  Khi đun nóng, tan axit kiềm oxit lưỡng tính MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O 2MnO2 + 6KOH(đặc) → K3MnO4 + K3[Mn(OH)6]  Khi nấu chảy với chất kiềm hay oxit bazơ mạnh, tạo nên muối mangannit MnO2 + 2NaOH → Na2MnO3 + H2O MnO2 + CaO → CaMnO3  Khi nấu chảy với chất kiềm có mặt chất oxi hóa KNO3, KClO3 hay O2 MnO2 bị oxi hóa thành mangannat 2MnO2 + O2 + 4KOH → 2K2MnO4 + 2H2O  Điều chế:  Nhiệt phân Mn(NO3)2 ~300oC  Oxit hóa mangan(II) môi trường kiềm Cl2, HClO, Br2 2 Muối Mn(IV)  Mangan tetraflorua (MnF4) chất rắn màu xanh xám, chất oxi hóa mạnh, dễ phân hủy thành MnF3 F2 MnF4 → MnF3 + 1/2 F2  Mangan tetraclorua (MnCl4) kết tủa màu nâu đỏ đen tồn nhiệt độ thấp Kém bền nước, phân hủy - 10oC MnCl4 → MnCl2 + Cl2  Mangan đisunfat (Mn(SO4)2) kết tủa màu đen tan axit sunfuric đậm đặc cho dd màu nâu Khá bền axit sunfuric bị nước phân hủy mạnh V Hợp chất Mn(VI)  Mangan(VI) biết ion mangannat (MnO42-) có màu lục xẫm  Natri mangannat (Na2MnO4) kali mangannat (K2MnO4) chất dạng tinh thể màu lục – đen, phân hủy 500oC  Muối mangannat chất oxi hóa mạnh với chất oxi hóa mạnh hơn, mangannat thể tính khử K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl VI Hợp chất Mn(VII) Oxit pemaganat (Mn2O7)  Ở nhiệt độ thấp chất dạng tinh thể màu lục xẫm, bền -5oC, nóng chảy 6oC phát nổ 10oC  Tan nước tạo thành dd axit pemagannat nên gọi anhiđrit pemanganic, chất oxi hóa mạnh, tác dụng với nhiều chất vô hữu Axit pemanganic (HMnO4)  Là axit mạnh, dễ phân hủy đun nóng, dd có màu tím – đỏ, tương đối bền dd loãng phân hủy dd có nồng độ > 20%: 2HMnO4 → 2MnO2 + O3 + H2O  Axit pemanganic muối pemanganat chất oxi hóa mạnh  Điều chế: hòa tan Mn2O7 nước làm lạnh cho muối pemanganat tác dụng với dd axit loãng Ba(MnO4)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HMnO4 Kali pemanganat (KMnO4)  Là chất dạng tinh thể màu tím – đen tan nước tạo dd màu tím – đỏ tan amoniac lỏng, pyriđin,  Phân hủy nhiệt độ cao Trên 200oC: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 Trên 500oC: 4KMnO4 → 2K2MnO3 + 2MnO2 + 3O2  Có tính oxi hóa mạnh nên dùng làm chất oxit hóa tổng hợp vô hữu cơ, 2KMnO4 + 3H2O2 → 2MnO2 +2 KOH + O2 +2 H2O  Trong dd trung tính, axit yếu hay kiềm yếu, ion MnO4- bị khử thành MnO2 MnO4- + 2H2O + 3e → MnO2 + OH Trong dd kiềm mạnh có dư chất khử, ion MnO4- bị khử đến MnO422KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2KMnO4 + K2SO4 + H2O  Trong dd kiềm đặc chất khử ion MnO4- tự phân hủy 4KMnO4 + 4KOH → 4K2MnO4 + O2 + H2O Một Số Phức Chất hợp chất Mangan  Ion Mn2+ tạo nhiều phức chất phức chất Mn(II) không bền       kim loại khác Mn(II) có bán kính tương đối lớn, lớn số ion kim loại chuyển tiếp có hóa trị II, lượng ổn định trường tinh thể phức chất Mn(II) không Ví dụ: MnF + 4KF = K4[MnF6] MnCl2 +2KCl =K2[MnCl4] Mangan(III) florua chất dạng tinh thể màu đỏ, dung dịch có dư HF kết tinh dạng tinh thể hidrat màu đỏ thắm MnF3.2H2O Nó dễ tạo nên với florua kl kiềm phức chất màu đỏ thẫm K[MnF4], K2[MnF5] Những phức chất thường gặp mangan(III): M3[Mn(CN)6] (trong M= Na+, K+, NH4+) chất dạng tinh thể màu đỏ thẫm Mangan(III) axetylaxetonat [Mn(C5H4O2)3] tinh thể màu đen nhánh, không tan nước tan dung môi hữu điều chế dễ dàng cho huyền phù MnOOH nước hay cho [Mn(CH3COO)3] tác dụng với axetylaxetone Phức chất với axit etylenđiamin-tetraacetic [Mn(EDTA)] bền với nước, để lâu dung dịch tinh thể hidrat K[Mn(EDTA)].3H2O Mangan tetraclorua (MnCl4) bền nước dễ kết hợp với halogen kim loại kiềm tạo nên phúc chất có màu vàng bền [M(MnX 5)] NHẬN BIẾT MANGAN VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA MANGAN  Khác với tecnexi reni mangan tan nước nóng  Muối mangan II tác dụng với nhũng chất oxi hóa : hipoclorit, KMnO tạo chất rắn màu đen MnO môi trường kiềm MnO + CaOCl + NaOH → MnO2 + Na2SO4 + CaCl + H2O  Khi đun nóng dd K2MnO tạo dd màu tím kết tủa màu nâu đen K2MnO + H2O → KMnO4 + MnO2 + 4KOH  Khi làm lạnh dd KMnO đặc AgNO3 thu kết tủa màu đỏ AgMnO KMnO + AgNO3 → AgMnO4↓ + KNO3 THE END [...]... K[Mn(EDTA)].3H2O Mangan tetraclorua (MnCl4) kém bền trong nước nhưng dễ kết hợp với halogen kim loại kiềm tạo nên những phúc chất có màu vàng và bền hơn như [M(MnX 5)] NHẬN BIẾT MANGAN VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA MANGAN  Khác với tecnexi và reni mangan tan được trong nước nóng  Muối mangan II tác dụng với nhũng chất oxi hóa như : hipoclorit, KMnO 4 tạo ra chất rắn màu đen MnO 2 trong môi trường kiềm MnO 4 + CaOCl 2 +... Số Phức Chất của hợp chất Mangan  Ion Mn2+ tạo được nhiều phức chất nhưng phức chất của Mn(II) không bền như các       kim loại khác vì Mn(II) có bán kính tương đối lớn, lớn nhất trong số các ion kim loại chuyển tiếp có hóa trị II, và năng lượng ổn định trong trường tinh thể của các phức chất Mn(II) đều bằng không Ví dụ: MnF + 4KF = K4[MnF6] MnCl2 +2KCl =K2[MnCl4] Mangan(III) florua là chất dạng... những phức chất màu đỏ thẫm như K[MnF4], K2[MnF5] Những phức chất thường gặp của mangan(III): M3[Mn(CN)6] (trong đó M= Na+, K+, NH4+) là chất dạng tinh thể màu đỏ thẫm Mangan(III) axetylaxetonat [Mn(C5H4O2)3] là tinh thể màu đen nhánh, không tan trong nước tan trong dung môi hữu cơ và điều chế dễ dàng khi cho huyền phù MnOOH trong nước hay cho [Mn(CH3COO)3] tác dụng với axetylaxetone Phức chất với axit... 4 tạo ra chất rắn màu đen MnO 2 trong môi trường kiềm MnO 4 + CaOCl 2 + 2 NaOH → MnO2 + Na2SO4 + CaCl 2 + H2O  Khi đun nóng dd K2MnO 4 tạo ra dd màu tím và kết tủa màu nâu đen 2 K2MnO 4 + 2 H2O → 2 KMnO4 + MnO2 + 4KOH  Khi làm lạnh dd KMnO 4 đặc và AgNO3 thu được kết tủa màu đỏ AgMnO 4 KMnO 4 + AgNO3 → AgMnO4↓ + KNO3 THE END ... trạng thái thiên nhiên Điều chế ứng dụng Tính chất Một số hợp chất Một số phức chất hợp chất mangan Nhận biết mangan hợp chất mangan LỊCH SỬ NGUYÊN TỐ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN I Lịch Sử Nguyên Tố... kiềm tạo nên phúc chất có màu vàng bền [M(MnX 5)] NHẬN BIẾT MANGAN VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA MANGAN  Khác với tecnexi reni mangan tan nước nóng  Muối mangan II tác dụng với nhũng chất oxi hóa : hipoclorit,... dư chất khử, ion MnO4- bị khử đến MnO422KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2KMnO4 + K2SO4 + H2O  Trong dd kiềm đặc chất khử ion MnO4- tự phân hủy 4KMnO4 + 4KOH → 4K2MnO4 + O2 + H2O Một Số Phức Chất hợp chất