สารประกอบแมงกานีส (VII) แมงกานีส (องค์ประกอบทางเคมี): คุณสมบัติ, การใช้งาน, การกำหนด, สถานะออกซิเดชัน, ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ

งานโอลิมปิกในวิชาเคมี

(1 เวทีโรงเรียน)

1. การทดสอบ

1. แมงกานีสมีสถานะออกซิเดชันสูงสุดในสารประกอบ

2. ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางสอดคล้องกับสมการไอออนิกแบบย่อ

1) H + + OH - = H 2 O

2) 2H + + CO 3 2- = H 2 O + CO 2

3) CaO + 2H + = Ca 2+ + H 2 O

4) สังกะสี + 2H + = สังกะสี 2+ + H 2

3. มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน

2) MnO และ Na 2 O

3) P 2 O 5 และ SO 3

4. สมการของปฏิกิริยารีดอกซ์คือ

1) KOH +HNO 3 = KNO 3 +H 2 O

2) N 2 O 5 + H 2 O = 2 HNO 3

3) 2N 2 O = 2N 2 + O 2

4) BaCO 3 = BaO + CO 2

5. ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนคือการโต้ตอบ

1) แคลเซียมออกไซด์กับกรดไนตริก

2) คาร์บอนมอนอกไซด์กับออกซิเจน

3) เอทิลีนกับออกซิเจน

4) กรดไฮโดรคลอริกพร้อมแมกนีเซียม

6. ฝนกรดเกิดจากการปรากฏตัวในชั้นบรรยากาศ

1) ไนโตรเจนและซัลเฟอร์ออกไซด์

4) ก๊าซธรรมชาติ

7. มีเทน รวมถึงน้ำมันเบนซินและดีเซล ถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ยานพาหนะ) สมการทางอุณหเคมีสำหรับการเผาไหม้ของก๊าซมีเทนคือ:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + 880 กิโลจูล

ในระหว่างการเผาไหม้ CH 4 จะมีปริมาตร 112 ลิตร (ที่ศูนย์) จะถูกปล่อยออกมาจำนวนเท่าใด

เลือกคำตอบที่ถูกต้อง:

2. วัตถุประสงค์

1. ในสมการของปฏิกิริยารีดอกซ์ ให้จัดเรียงสัมประสิทธิ์ในลักษณะใดๆ ก็ตามที่คุณทราบ

SnSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Sn(SO 4) 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

ระบุชื่อของสารออกซิไดซ์และสารรีดิวซ์และสถานะออกซิเดชันของธาตุ (4 คะแนน)

2. เขียนสมการปฏิกิริยาที่ยอมให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้:

(2) (3) (4) (5)

CO 2 → Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 → CaO → CaCl 2 → CaCO 3

(5 คะแนน)

3. หาสูตรของอัลคาเดียนว่าความหนาแน่นสัมพัทธ์ในอากาศเท่ากับ 1.862 หรือไม่ (3 คะแนน)

4. ในปี 1928 นักเคมีชาวอเมริกันของบริษัทวิจัย General Motors Thomas Midgley Jr. สามารถสังเคราะห์และแยกสารประกอบทางเคมีในห้องทดลองของเขาที่ประกอบด้วยคาร์บอน 23.53% ไฮโดรเจน 1.96% และฟลูออรีน 74.51 % ก๊าซที่ได้จึงหนักกว่าอากาศถึง 3.52 เท่า และไม่ไหม้ หาสูตรของสารประกอบ เขียนสูตรโครงสร้างของสารอินทรีย์ที่สอดคล้องกับสูตรโมเลกุลที่ได้ และตั้งชื่อให้ (6 คะแนน)

5. ผสมสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 0.5% 140 กรัม กับสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 3% 200 กรัม เปอร์เซ็นต์ของกรดไฮโดรคลอริกในสารละลายที่ได้ใหม่คือเท่าไร? (3 คะแนน)

3. ปริศนาอักษรไขว้

แก้คำที่เข้ารหัสในปริศนาอักษรไขว้

การกำหนด: 1→ - แนวนอน

1↓ - แนวตั้ง

↓ ผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนของเหล็ก

→ เกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์ (6) กับออกไซด์หลัก

→ หน่วยปริมาณความร้อน

→ ไอออนที่มีประจุบวก

→ นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี ซึ่งตั้งชื่อตามชื่อปริมาณคงที่ที่สำคัญที่สุดชิ้นหนึ่ง

→ จำนวนอิเล็กตรอนในระดับชั้นนอกของธาตุหมายเลข 14

→……ก๊าซ – คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV)

→ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ มีชื่อเสียงเหนือสิ่งอื่นใดในฐานะผู้สร้างภาพเขียนโมเสกและผู้แต่ง epigraph

→ ประเภทของปฏิกิริยาระหว่างสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์กับกรดซัลฟิวริก

ยกตัวอย่างสมการปฏิกิริยาสำหรับ (1→)

ระบุ ค่าคงที่กล่าวถึงใน (4)

เขียนสมการปฏิกิริยา (8)

เขียน โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ อะตอมของธาตุซึ่งกล่าวไว้ใน (5) (13 คะแนน)

ส่วนที่ 1

1. สถานะออกซิเดชัน (s.o.) คือประจุทั่วไปของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีในสารเชิงซ้อน คำนวณบนพื้นฐานของสมมติฐานที่ว่ามันประกอบด้วยไอออนอย่างง่าย

คุณควรจะรุ้!

1) ในการเชื่อมต่อกับ โอ ไฮโดรเจน = +1 ยกเว้นไฮไดรด์ 
2) ในการเชื่อมต่อกับ โอ ออกซิเจน = -2 ยกเว้นเปอร์ออกไซด์  และฟลูออไรด์ 
3) สถานะออกซิเดชันของโลหะจะเป็นค่าบวกเสมอ

สำหรับโลหะของกลุ่มย่อยหลักของสามกลุ่มแรก p โอ คงที่:

โลหะกลุ่ม IA - หน้า โอ = +1,
โลหะกลุ่ม IIA - หน้า โอ = +2,
โลหะกลุ่ม IIIA - หน้า โอ = +3. 4

ในอะตอมอิสระและสารเชิงเดี่ยว p โอ = 0.5

รวมส โอ องค์ประกอบทั้งหมดในการเชื่อมต่อ = 0

2. วิธีการสร้างชื่อสารประกอบสององค์ประกอบ (ไบนารี)

4. กรอกตาราง “ชื่อและสูตรของสารประกอบไบนารี”

5. กำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบของสารประกอบเชิงซ้อนที่เน้นด้วยแบบอักษร

ส่วนที่ 2

1. กำหนดสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบทางเคมีในสารประกอบโดยใช้สูตร เขียนชื่อของสารเหล่านี้

2. แบ่งสาร FeO, Fe2O3, CaCl2, AlBr3, CuO, K2O, BaCl2, SO3 ออกเป็นสองกลุ่ม จดชื่อสารเพื่อระบุสถานะออกซิเดชัน

3. สร้างความสอดคล้องระหว่างชื่อและสถานะออกซิเดชันของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีและสูตรของสารประกอบ

4. จัดทำสูตรสารตามชื่อ

5. ซัลเฟอร์ (IV) ออกไซด์ 48 กรัมมีกี่โมเลกุล?

6. ใช้อินเทอร์เน็ตและแหล่งข้อมูลอื่น เตรียมข้อความเกี่ยวกับการใช้สารประกอบไบนารีตามแผนดังต่อไปนี้

1) สูตร;
2) ชื่อ;
3) คุณสมบัติ;
4) การสมัคร

น้ำ H2O ไฮโดรเจนออกไซด์ น้ำภายใต้สภาวะปกติจะเป็นของเหลว ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และมีสีน้ำเงินเป็นชั้นหนา จุดเดือดประมาณ 100⁰С เป็นตัวทำละลายที่ดี โมเลกุลของน้ำประกอบด้วยไฮโดรเจน 2 อะตอมและออกซิเจน 1 อะตอม ซึ่งเป็นองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ นี่เป็นสารที่ซับซ้อนโดยมีคุณสมบัติทางเคมีดังต่อไปนี้: ปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไล, โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท

ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนกับน้ำเรียกว่าไฮโดรไลซิส ปฏิกิริยาเหล่านี้ได้ ความสำคัญอย่างยิ่งในวิชาเคมี

7. สถานะออกซิเดชันของแมงกานีสในสารประกอบ K2MnO4 เท่ากับ:

8. โครเมียมมีสถานะออกซิเดชันต่ำที่สุดในสารประกอบซึ่งมีสูตรดังนี้

1) Cr2O3

9. คลอรีนแสดงสถานะออกซิเดชันสูงสุดในสารประกอบซึ่งมีสูตรเป็น:

สถานะออกซิเดชันสูงสุดของแมงกานีส +7 สอดคล้องกับออกไซด์ที่เป็นกรด Mn2O7 กรดแมงกานีส HMnO4 และเกลือของมัน - เปอร์แมงกาเนต

สารประกอบแมงกานีส (VII) เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง. Mn2O7 เป็นของเหลวมันสีน้ำตาลแกมเขียว เมื่อสัมผัสกับแอลกอฮอล์และอีเทอร์จะติดไฟ Mn(VII) ออกไซด์สอดคล้องกับกรดแมงกานีส HMnO4 มีอยู่ในโซลูชันเท่านั้น แต่ถือว่าเป็นหนึ่งในโซลูชันที่แข็งแกร่งที่สุด (α - 100%) ความเข้มข้นสูงสุดที่เป็นไปได้ของ HMnO4 ในสารละลายคือ 20% เกลือ HMnO4 – เปอร์แมงกาเนต – เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงที่สุด ในสารละลายที่เป็นน้ำ เช่น ตัวกรดเอง จะมีสีแดงเข้ม

ในปฏิกิริยารีดอกซ์เปอร์แมงกาเนตเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของสภาพแวดล้อม พวกมันจะถูกรีดิวซ์เป็นเกลือแมงกานีสไดวาเลนต์ (ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด), แมงกานีส (IV) ออกไซด์ (ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง) หรือสารประกอบแมงกานีส (VI) - แมงกาเนต - (ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง) เห็นได้ชัดว่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ความสามารถในการออกซิไดซ์ของ Mn+7 นั้นเด่นชัดที่สุด

2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O

2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

เปอร์แมงกาเนตออกซิไดซ์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและด่าง อินทรียฺวัตถุ:

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5C2H5OH → 2MnSO4 + K2SO4 + 5CH3COH + 8H2O

อัลดีไฮด์แอลกอฮอล์

4KMnO4 + 2NaOH + C2H5OH → MnO2↓ + 3CH3COH + 2K2MnO4 +

เมื่อถูกความร้อนโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตจะสลายตัว (ปฏิกิริยานี้ใช้ในการผลิตออกซิเจนในห้องปฏิบัติการ):

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2

ดังนั้นสำหรับแมงกานีสการพึ่งพาแบบเดียวกันนั้นเป็นเรื่องปกติ: เมื่อย้ายจากสถานะออกซิเดชันที่ต่ำกว่าไปเป็นสถานะที่สูงกว่าคุณสมบัติที่เป็นกรดของสารประกอบออกซิเจนจะเพิ่มขึ้นและในปฏิกิริยา OM คุณสมบัติการบูรณะจะถูกแทนที่ด้วยสารออกซิเดชั่น

เปอร์แมงกาเนตเป็นพิษต่อร่างกายเนื่องจากมีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์อย่างแรง

สำหรับพิษของเปอร์แมงกาเนตจะใช้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในกรดอะซิติกเป็นยาแก้พิษ:

2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH → 2(CH3COO)2Mn + 2CH3COOK + 5O2 + 8H2O

สารละลาย KMnO4 เป็นสารกัดกร่อนและฆ่าเชื้อแบคทีเรียสำหรับรักษาพื้นผิวของผิวหนังและเยื่อเมือก คุณสมบัติการออกซิไดซ์อย่างแรงของ KMnO4 ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดรองรับวิธีการวิเคราะห์ของเปอร์แมงกานาโตเมทรี ซึ่งใช้ในการวิเคราะห์ทางคลินิกเพื่อตรวจสอบความสามารถในการออกซิไดซ์ของน้ำและกรดยูริกในปัสสาวะ

ร่างกายมนุษย์มี Mn ประมาณ 12 มก. ในสารประกอบต่าง ๆ โดยมีความเข้มข้น 43% ในเนื้อเยื่อกระดูก ส่งผลต่อการสร้างเม็ดเลือด การสร้างกระดูก การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ และการทำงานอื่นๆ ของร่างกาย

แมงกานีส (II) ไฮดรอกไซด์มีคุณสมบัติพื้นฐานอ่อน ถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในบรรยากาศและสารออกซิไดซ์อื่น ๆ ให้เป็นกรดเปอร์แมงกาเนตหรือเกลือของมัน แมงกาไนต์:

Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + H2O กรดเปอร์แมงกานัส

(ตะกอนสีน้ำตาล) ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง Mn2+ จะถูกออกซิไดซ์เป็น MnO42- และในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเป็น MnO4-:

MnSO4 + 2KNO3 + 4KOH → K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 + 2H2O

เกลือของแมงกานีส Н2МnО4 และกรดแมงกานีส НМnО4 เกิดขึ้น

หากในการทดลอง Mn2+ แสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ คุณสมบัติรีดิวซ์ของ Mn2+ จะแสดงออกอย่างอ่อน ในกระบวนการทางชีววิทยาจะไม่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชัน ไบโอคอมเพล็กซ์ Mn2+ ที่เสถียรทำให้สถานะออกซิเดชันนี้เสถียร ผลการรักษาเสถียรภาพจะปรากฏขึ้นในช่วงเวลาการกักเก็บความชุ่มชื้นที่ยาวนานของเปลือกความชุ่มชื้น แมงกานีส (IV) ออกไซด์ MnO2 มีความเสถียร สารประกอบธรรมชาติแมงกานีสซึ่งเกิดขึ้นในการดัดแปลงสี่ครั้ง การดัดแปลงทั้งหมดมีลักษณะเป็นแอมโฟเทอริกและมีปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นคู่ ตัวอย่างของความเป็นคู่รีดอกซ์ MnO2: МnО2 + 2КI + 3СО2 + Н2О → I2 + МnСО3 + 2КНСО3

6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O

4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O

สารประกอบ Mn(VI)- ไม่เสถียร ในสารละลายสามารถเปลี่ยนเป็นสารประกอบ Mn (II), Mn (IV) และ Mn (VII): แมงกานีสออกไซด์ (VI) MnO3 เป็นมวลสีแดงเข้มที่ทำให้เกิดอาการไอ MnO3 ในรูปแบบไฮเดรตคือกรดเปอร์แมงกานิกชนิดอ่อน H2MnO4 ซึ่งมีเฉพาะใน สารละลายที่เป็นน้ำ. เกลือ (แมงกาเนต) ของมันถูกทำลายได้ง่ายเนื่องจากการไฮโดรไลซิสและเมื่อถูกความร้อน ที่ 50°C MnO3 สลายตัว:

2MnO3 → 2MnO2 + O2 และไฮโดรไลซ์เมื่อละลายในน้ำ: 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4

อนุพันธ์ของ Mn(VII) คือแมงกานีส (VII) ออกไซด์ Mn2O7 และรูปแบบไฮเดรตของมันคือกรด НМnО4 ซึ่งรู้จักในสารละลายเท่านั้น Mn2O7 มีความเสถียรสูงถึง 10°C สลายตัวแบบระเบิดได้: Mn2O7 → 2MnO2 + O3

เมื่อละลายเข้าไปแล้ว น้ำเย็นกรดเกิดขึ้น Mn2O7 + H2O → 2НМnО4

เกลือของกรดแมงกานีส НМnО4- เปอร์แมงกาเนต ไอออนทำให้เกิดสารละลายสีม่วง พวกมันก่อตัวเป็นผลึกไฮเดรตประเภท EMnO4∙nH2O โดยที่ n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr

เปอร์แมงกาเนต KMnO4 ละลายได้ดีในน้ำ . เปอร์แมงกาเนต - สารออกซิไดซ์ที่แรง คุณสมบัตินี้ใช้ในการปฏิบัติทางการแพทย์สำหรับการฆ่าเชื้อ ในการวิเคราะห์ทางเภสัชวิทยาเพื่อระบุ H2O2 โดยการโต้ตอบกับ KMnO4 ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

เปอร์แมงกาเนตเป็นพิษต่อร่างกายการวางตัวเป็นกลางสามารถเกิดขึ้นได้ดังนี้: 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 + 2CH3COOK + 8H2O + 5O2

สำหรับการรักษาพิษเฉียบพลันของเปอร์แมงกาเนตใช้สารละลายน้ำ 3% ของ H2O2 ที่ทำให้เป็นกรดด้วยกรดอะซิติก โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตออกซิไดซ์สารอินทรีย์ในเซลล์เนื้อเยื่อและจุลินทรีย์ ในกรณีนี้ KMnO4 จะลดลงเหลือ MnO2 แมงกานีส (IV) ออกไซด์ยังสามารถทำปฏิกิริยากับโปรตีนเพื่อสร้างสารเชิงซ้อนสีน้ำตาลได้

ภายใต้อิทธิพลของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO4 โปรตีนจะถูกออกซิไดซ์และจับตัวเป็นก้อน ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ การประยุกต์ใช้ เป็นการเตรียมภายนอกที่มีคุณสมบัติต้านจุลชีพและกัดกร่อน ยิ่งไปกว่านั้นผลกระทบยังปรากฏเฉพาะบนพื้นผิวของผิวหนังและเยื่อเมือกเท่านั้น คุณสมบัติออกซิเดชันของสารละลายในน้ำของ KMnO4 ใช้ เพื่อทำให้สารอินทรีย์ที่เป็นพิษเป็นกลาง อันเป็นผลมาจากการเกิดออกซิเดชันทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษน้อยลง ตัวอย่างเช่น ยามอร์ฟีนจะถูกแปลงเป็นออกซีมอร์ฟีนที่ไม่ใช้งานทางชีวภาพ ด่างทับทิม นำมาใช้ ในการวิเคราะห์ไทไตรเมทริกเพื่อหาปริมาณสารรีดิวซ์ต่างๆ (เปอร์แมงกานาโตเมทรี)

ความสามารถในการออกซิไดซ์สูงของเปอร์แมงกาเนต ใช้ ในนิเวศวิทยาเพื่อประเมินมลพิษทางน้ำเสีย (วิธีเปอร์แมงกาเนต) ปริมาณของเปอร์แมงกาเนตที่ถูกออกซิไดซ์ (เปลี่ยนสี) จะเป็นตัวกำหนดปริมาณสารอินทรีย์เจือปนในน้ำ

ใช้วิธีการเปอร์แมงกาเนต (permanganatometry) ในห้องปฏิบัติการทางคลินิกด้วย เพื่อตรวจสอบระดับกรดยูริกในเลือด

เกลือของกรดแมงกานีสเรียกว่าเปอร์แมงกาเนตที่มีชื่อเสียงที่สุดคือเกลือโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO4 ซึ่งเป็นสารผลึกสีม่วงเข้มละลายได้ในน้ำปานกลาง สารละลายของ KMnO4 มีสีแดงเข้ม และที่ความเข้มข้นสูง - สีม่วง ซึ่งเป็นลักษณะของ MnO4- แอนไอออน

เปอร์แมงกาเนตโพแทสเซียมสลายตัวเมื่อถูกความร้อน

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงมาก, ออกซิไดซ์สารอนินทรีย์และอินทรีย์หลายชนิดได้อย่างง่ายดาย ระดับการลดแมงกานีสขึ้นอยู่กับค่า pH ของสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก

การกู้คืนอี โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต ในสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นกรดที่แตกต่างกันเกิดขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้:

ค่า pH ที่เป็นกรด<7

แมงกานีส (II) (Mn2+)

KMnO4 + ตัวรีดิวซ์ สภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง pH = 7

แมงกานีส (IV) (MnO2)

สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง pH>7

แมงกานีส (VI) (MnO42-)

การเปลี่ยนสี Mn2+ ของสารละลาย KMnO4

MnO2 ตกตะกอนสีน้ำตาล

ได้รับโซลูชัน MnО42 สีเขียว

ตัวอย่างของปฏิกิริยาด้วยการมีส่วนร่วมของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตในสภาพแวดล้อมต่างๆ (กรด, เป็นกลางและเป็นด่าง)

ค่า pH<7 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4= 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O

MnO4 - +8H++5℮→ Mn2++ 4H2O 5 2

SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+ 2 5

2MnO4 - +16H++ 5SO32- + 5H2O → 2Mn2++ 8H2O + 5SO42-+10H+

2MnO4 - +6H++ 5SO32- → 2Mn2++ 3H2O + 5SO42-

ค่าพีเอช = 7 3K2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH

MnO4- + 2H2O+3ē = MnO2 + 4OH- 3 2

SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+- 2 3

2MnO4 - +4H2O + 3SO32- + 3H2O → 2MnO2 + 8OH- + 3SO42-+6H+ 6H2O + 2OH-

2MnO4 - + 3SO32- + H2O → 2MnO2 + 2OH- + 3SO42

ค่า pH>7 K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = 2K2МnO4 + K2SO4 + Н2O

MnO4- +1 ē → MnO42- 1 2

SO32- + 2ОH- - 2ē → SO42-+ H2О 2 1

2MnO4- + SO32- + 2ОH- →2MnO42- + SO42-+ H2О

ใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO4ในทางการแพทย์ใช้เป็นยาฆ่าเชื้อและน้ำยาฆ่าเชื้อสำหรับล้างแผล ล้าง ล้างสวน ฯลฯ สารละลาย KMnO4 สีชมพูอ่อนใช้สำหรับล้างท้องในกรณีที่เป็นพิษ

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากในฐานะตัวออกซิไดซ์

เมื่อใช้ KMnO4 ในการวิเคราะห์ยาหลายชนิด (เช่น เปอร์เซ็นต์ความเข้มข้น (%) ของสารละลาย H2O2)

ลักษณะทั่วไปองค์ประกอบ d ของกลุ่มย่อย VIIIB โครงสร้างของอะตอม องค์ประกอบของตระกูลเหล็ก สถานะออกซิเดชันในสารประกอบ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของเหล็ก แอปพลิเคชัน. ความชุกและรูปแบบการเกิดธาตุ d ของธาตุเหล็กในธรรมชาติ เกลือเหล็ก (II, III) สารประกอบเชิงซ้อนของเหล็ก (II) และเหล็ก (III)

คุณสมบัติทั่วไปองค์ประกอบของกลุ่มย่อย VIIIB:

1) สูตรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปของระดับสุดท้าย (n - 1)d(6-8)ns2

2) ในแต่ละยุคมี 3 องค์ประกอบในกลุ่มนี้ ก่อตัวเป็นสาม (ครอบครัว):

ก) ตระกูลเหล็ก: เหล็ก, โคบอลต์, นิกเกิล

b) ตระกูลของโลหะแพลตตินัมเบา (ตระกูลแพลเลเดียม): รูทีเนียม, โรเดียม, แพลเลเดียม

c) ตระกูลของโลหะแพลตตินัมหนัก (ตระกูลแพลตตินัม): ออสเมียม, อิริเดียม, แพลทินัม

3) ความคล้ายคลึงกันขององค์ประกอบในแต่ละตระกูลอธิบายได้ด้วยรัศมีอะตอมที่ใกล้เคียงกัน ดังนั้นความหนาแน่นภายในตระกูลจึงใกล้เคียงกัน

4) ความหนาแน่นเพิ่มขึ้นตามจำนวนคาบที่เพิ่มขึ้น (ปริมาตรอะตอมมีขนาดเล็ก)

5) เหล่านี้เป็นโลหะด้วย อุณหภูมิสูงละลายและเดือด

6) สถานะออกซิเดชันสูงสุดของแต่ละองค์ประกอบจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนช่วงเวลา (สำหรับออสเมียมและรูทีเนียมจะถึง 8+)

7) โลหะเหล่านี้สามารถรวมอะตอมของไฮโดรเจนเข้าไปในโครงตาข่ายคริสตัลได้โดยมีอะตอมไฮโดรเจนปรากฏขึ้น - ตัวรีดิวซ์ที่แอคทีฟ ดังนั้นโลหะเหล่านี้จึงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการเติมอะตอมไฮโดรเจน

8) สารประกอบของโลหะเหล่านี้ถูกทาสี

9) ลักษณะเฉพาะ สถานะออกซิเดชันของเหล็ก +2, +3 ในสารประกอบที่ไม่เสถียร +6 นิกเกิลมี +2 ส่วนที่ไม่เสถียรมี +3 แพลทินัมมี +2 ส่วนที่ไม่เสถียรมี +4

เหล็ก. รับธาตุเหล็ก(ปฏิกิริยาทั้งหมดนี้เกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน)

*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 เงื่อนไข: การยิงเหล็กไพไรต์

*เฟ2O3 + 3H2 = 2เฟ + 3H2O *เฟ2O3 + 3CO = 2เฟ + 3CO2

*เฟ2O + C = เฟ2+CO

*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (วิธีเทอร์ไมต์) สภาพ: เครื่องทำความร้อน.

* = Fe + 5CO (การสลายตัวของเหล็กเพนตะคาร์บอนิลจะใช้เพื่อให้ได้เหล็กบริสุทธิ์มาก)

คุณสมบัติทางเคมีต่อมปฏิกิริยากับ สารง่ายๆ

*เฟ + เอส = เฟซ สภาพ: เครื่องทำความร้อน. *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

*Fe + I2 = FeI2 (ไอโอดีนเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงน้อยกว่าคลอรีน ไม่มี FeI3)

*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO Fe2O3 เป็นเหล็กออกไซด์ที่เสถียรที่สุด) ใน อากาศชื้น Fe2O3 nH2O เกิดขึ้น

การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมแมงกานีสที่ไม่ได้รับการกระตุ้นคือ 3d 5 4s 2; สถานะตื่นเต้นแสดงโดยสูตรอิเล็กทรอนิกส์ 3d 5 4s 1 4p 1

สถานะออกซิเดชันโดยทั่วไปของแมงกานีสในสารประกอบคือ +2, +4, +6, +7

แมงกานีสเป็นโลหะสีขาวเงิน เปราะ และค่อนข้างมีฤทธิ์ โดยในช่วงความเครียดจะอยู่ระหว่างอะลูมิเนียมและสังกะสี ในอากาศแมงกานีสถูกปกคลุมด้วยฟิล์มออกไซด์เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม ในสถานะที่ถูกบดละเอียด แมงกานีสจะออกซิไดซ์ได้ง่าย

แมงกานีส (II) ออกไซด์ MnO และไฮดรอกไซด์ Mn(OH) 2 ที่สอดคล้องกันมีคุณสมบัติพื้นฐาน - เมื่อพวกมันทำปฏิกิริยากับกรด เกลือแมงกานีสไดวาเลนต์จะเกิดขึ้น: Mn(OH) 2 + 2 H + ® Mn 2+ + 2 H 2 O

แคตไอออน Mn 2+ ก็เกิดขึ้นเมื่อแมงกานีสของโลหะละลายในกรด สารประกอบแมงกานีส (II) มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์ เช่น การตกตะกอนสีขาวของ Mn(OH) 2 ทำให้อากาศมืดลงอย่างรวดเร็ว และค่อยๆ ออกซิไดซ์เป็น MnO 2: 2 Mn(OH) 2 + O 2 ® 2 MnO 2 + 2 H 2 O .

แมงกานีส (IV) ออกไซด์ MnO 2 เป็นสารประกอบแมงกานีสที่เสถียรที่สุด เกิดขึ้นได้ง่ายทั้งในระหว่างการออกซิเดชันของสารประกอบแมงกานีสในสถานะออกซิเดชันที่ต่ำกว่า (+2) และในระหว่างการรีดักชันของสารประกอบแมงกานีสในสถานะออกซิเดชันที่สูงขึ้น (+6, +7):

Mn(OH) 2 + H 2 O 2 ® MnO 2 + 2 H 2 O;

2 KMnO 4 + 3 นา 2 SO 3 + H 2 O ® 2 MnO 2 Â + 3 นา 2 SO 4 + 2 KOH

MnO 2 เป็นแอมโฟเทอริกออกไซด์ อย่างไรก็ตามทั้งคุณสมบัติที่เป็นกรดและพื้นฐานของมันแสดงออกมาอย่างอ่อน สาเหตุหนึ่งที่ MnO 2 ไม่แสดงคุณสมบัติพื้นฐานที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนก็คือฤทธิ์ออกซิไดซ์ที่แรงของมันในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ( = +1.23 V): MnO 2 จะลดลงเหลือ Mn 2+ ไอออน แทนที่จะสร้างเกลือที่เสถียรของแมงกานีสเตตระวาเลนต์ รูปแบบไฮเดรตที่สอดคล้องกับแมงกานีส (IV) ออกไซด์ควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นแมงกานีสไดออกไซด์ไฮเดรต MnO 2 ×xH 2 O แมงกานีส (IV) ออกไซด์เนื่องจากแอมโฟเทอริกออกไซด์จะสอดคล้องอย่างเป็นทางการกับรูปแบบออร์โธและเมตาของกรดโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตที่ไม่ได้แยกใน สถานะอิสระ: H 4 MnO 4 – รูปแบบออร์โธ และ H 2 MnO 3 – รูปแบบเมตา เป็นที่รู้จักกันว่าแมงกานีสออกไซด์ Mn 3 O 4 ซึ่งถือได้ว่าเป็นเกลือแมงกานีสไดวาเลนต์ของกรดเปอร์แมงกานีสในรูปแบบออร์โธ Mn 2 MnO 4 - แมงกานีส (II) ออร์โธแมงกาไนต์ มีรายงานในวรรณคดีเกี่ยวกับการมีอยู่ของ Mn 2 O 3 ออกไซด์ การมีอยู่ของออกไซด์นี้สามารถอธิบายได้โดยพิจารณาว่าเป็นเกลือแมงกานีสไดวาเลนต์ของกรดเปอร์แมงกานีสในรูปแบบเมตา: MnMnO 3 - แมงกานีส (II) เมตาแมงกาไนต์

เมื่อแมงกานีสไดออกไซด์ถูกหลอมในตัวกลางที่เป็นด่างด้วยสารออกซิไดซ์เช่นโพแทสเซียมคลอเรตหรือไนเตรต แมงกานีสเตตระวาเลนต์จะถูกออกซิไดซ์เป็นสถานะเฮกซาวาเลนต์และโพแทสเซียมแมงกาเนตจะเกิดขึ้น - เกลือที่ไม่เสถียรมากแม้ในสารละลายของกรดเปอร์แมงกานีส H 2 MnO 4 ซึ่งไม่ทราบแอนไฮไดรด์ (MnO 3):

MnO 2 + KNO 3 + 2 KOH ® K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O

แมงกาเนตไม่เสถียรและมีแนวโน้มที่จะไม่สมส่วน ปฏิกิริยาย้อนกลับ: 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⇆ 2 KMnO 4 + MnO 2 ラ + 4 KOH,

เป็นผลให้สีเขียวของสารละลายที่เกิดจากแมงกาเนตไอออน MnO 4 2– เปลี่ยนเป็นลักษณะสีม่วงของไอออนเปอร์แมงกาเนต MnO 4 –

สารประกอบเฮปตาวาเลนต์แมงกานีสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO 4 ซึ่งเป็นเกลือที่รู้จักในสารละลายของกรดเปอร์แมงกานิก HMnO 4 เท่านั้น โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตสามารถรับได้จากการออกซิเดชั่นของแมงกาเนตด้วยสารออกซิไดซ์ที่แรงเช่นคลอรีน:

2 K 2 MnO 4 + Cl 2 ® 2 KMnO 4 + 2 KCl

แมงกานีส (VII) ออกไซด์หรือแมงกานีสแอนไฮไดรด์ Mn 2 O 7 เป็นของเหลวสีน้ำตาลอมเขียวที่ระเบิดได้ Mn 2 O 7 สามารถรับได้จากปฏิกิริยา:

2 KMnO 4 + 2 H 2 SO 4 (เข้มข้น) ® Mn 2 O 7 + 2 KHSO 4 + H 2 O

สารประกอบแมงกานีสในสถานะออกซิเดชันสูงสุด +7 โดยเฉพาะเปอร์แมงกาเนตเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ความลึกของการลดไอออนของเปอร์แมงกาเนตและฤทธิ์ออกซิเดชันของพวกมันขึ้นอยู่กับค่า pH ของตัวกลาง

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูง ผลคูณของรีดักชันเปอร์แมงกาเนตคือไอออน Mn 2+ ส่งผลให้ได้เกลือแมงกานีสไดวาเลนต์:

MnO 4 – + 8 H + + 5 e – ® Mn 2+ + 4 H 2 O ( = +1.51 V)

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง เป็นด่างเล็กน้อยหรือเป็นกรดเล็กน้อย MnO 2 จะเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการลดลงของไอออนของเปอร์แมงกาเนต:

MnO 4 – + 2 H 2 O + 3 e – ® MnO 2 Â + 4 OH – ( = +0.60 V)

MnO 4 – + 4 H + + 3 e – ® MnO 2 Â + 2 H 2 O ( = +1.69 V)

ในสภาพแวดล้อมที่มีความเป็นด่างสูงไอออนของเปอร์แมงกาเนตจะลดลงเป็นไอออนแมงกาเนต MnO 4 2– และเกลือเช่น K 2 MnO 4 และ Na 2 MnO 4 จะเกิดขึ้น:

MnO 4 – + อี – ® MnO 4 2– ( = +0.56 V)

แมงกานีสเป็นโลหะแข็งสีเทา อะตอมของมันมีโครงสร้างอิเล็กตรอนแบบเปลือกนอก

โลหะแมงกานีสทำปฏิกิริยากับน้ำและทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อสร้างไอออนแมงกานีส (II):

ในสารประกอบต่างๆ แมงกานีสแสดงสถานะออกซิเดชัน ยิ่งสถานะออกซิเดชันของแมงกานีสสูงเท่าใดธรรมชาติของโควาเลนต์ของสารประกอบก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อระดับออกซิเดชันของแมงกานีสเพิ่มขึ้น ความเป็นกรดของออกไซด์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

แมงกานีส (II)

แมงกานีสรูปแบบนี้มีความเสถียรที่สุด มีการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ภายนอกโดยมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในแต่ละวงโคจรทั้งห้าวง

ในสารละลายที่เป็นน้ำ ไอออนของแมงกานีส (II) จะเกิดไฮเดรตเพื่อสร้างไอออนเชิงซ้อนสีชมพูอ่อน ซึ่งเรียกว่า เฮกซะควาแมงกานีส (II) ไอออนนี้มีความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด แต่ก่อตัวเป็นตะกอนสีขาวของแมงกานีสไฮดรอกไซด์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง แมงกานีส (II) ออกไซด์มี คุณสมบัติของออกไซด์พื้นฐาน

แมงกานีส (III)

แมงกานีส (III) มีอยู่ในสารประกอบเชิงซ้อนเท่านั้น แมงกานีสรูปแบบนี้ไม่เสถียร ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด แมงกานีส (III) จะไม่สมส่วนเป็นแมงกานีส (II) และแมงกานีส (IV)

แมงกานีส (IV)

สารประกอบที่สำคัญที่สุดของแมงกานีส (IV) คือออกไซด์ สารประกอบสีดำนี้ไม่ละลายในน้ำ มีการกำหนดโครงสร้างไอออนิก ความเสถียรเกิดจากเอนทาลปีสูงของโครงตาข่าย

แมงกานีส (IV) ออกไซด์มีคุณสมบัติแอมโฟเทอริกเล็กน้อย เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง เช่น แทนที่คลอรีนจากกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น:

ปฏิกิริยานี้สามารถนำไปใช้ในการผลิตคลอรีนในห้องปฏิบัติการได้ (ดูหัวข้อ 16.1)

แมงกานีส (VI)

สถานะออกซิเดชันของแมงกานีสนี้ไม่เสถียร โพแทสเซียมแมงกาเนต (VI) สามารถรับได้โดยการหลอมแมงกานีส (IV) ออกไซด์กับสารออกซิไดซ์ที่แรงบางชนิด เช่น โพแทสเซียมคลอเรตหรือโพแทสเซียมไนเตรต:

โพแทสเซียมแมงกาเนต (VI) มีสีเขียว มีความคงตัวในสารละลายอัลคาไลน์เท่านั้น ในสารละลายที่เป็นกรด สัดส่วนของแมงกานีส (IV) และแมงกานีส (VII) ไม่สมส่วน:

แมงกานีส (VII)

แมงกานีสมีสถานะออกซิเดชันในออกไซด์ที่เป็นกรดแก่ อย่างไรก็ตาม สารประกอบแมงกานีสที่สำคัญที่สุด (VII) คือโพแทสเซียมแมงกาเนต (VII) (โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต) ของแข็งนี้ละลายได้ดีมากในน้ำ เกิดเป็นสารละลายสีม่วงเข้ม Manganate มีโครงสร้างจัตุรมุข ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเล็กน้อย มันจะค่อยๆสลายตัวกลายเป็นแมงกานีส (IV) ออกไซด์:

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง โพแทสเซียมแมงกาเนต (VII) จะลดลง โดยเกิดเป็นโพแทสเซียมแมงกาเนต (VI) สีเขียวตัวแรก จากนั้นจึงกลายเป็นแมงกานีส (IV) ออกไซด์

โพแทสเซียมแมงกาเนต (VII) เป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเพียงพอ จะถูกรีดิวซ์ทำให้เกิดไอออนของแมงกานีส (II) ศักย์รีดอกซ์มาตรฐานของระบบนี้คือ ซึ่งเกินศักย์มาตรฐานของระบบ ดังนั้นแมงกาเนตจึงออกซิไดซ์คลอไรด์ไอออนเป็นก๊าซคลอรีน:

ออกซิเดชันของไอออนแมงกาเนตคลอไรด์จะดำเนินการตามสมการ

โพแทสเซียมแมงกาเนต (VII) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารออกซิไดซ์ในห้องปฏิบัติการเช่น

เพื่อผลิตออกซิเจนและคลอรีน (ดูบทที่ 15 และ 16)

เพื่อทำการทดสอบเชิงวิเคราะห์สำหรับซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไฮโดรเจนซัลไฟด์ (ดูบทที่ 15) ในการเตรียมการ เคมีอินทรีย์(ดูบทที่ 19);

เป็นตัวทำปฏิกิริยาเชิงปริมาตรในรีดอกซ์ไทไตรเมทรี

ตัวอย่างของการใช้โพแทสเซียมแมงกาเนต (VII) แบบไทไตรเมทริกคือการวัดเชิงปริมาณด้วยความช่วยเหลือของธาตุเหล็ก (II) และเอเทนไดโอเอต (ออกซาเลต):

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโพแทสเซียมแมงกาเนต (VII) นั้นหาได้ยากเมื่อมีความบริสุทธิ์สูง จึงไม่สามารถใช้เป็นมาตรฐานไทไตรเมทหลักได้