VAI TRO SINH HỌC CỦA NGUYÊN TỐ MANGAN

Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Ngọc Tích 12201100 Mai Quang Hoàng 12201100 Đinh Văn Sao 1220110087 Trường Đại học Khoa Học Khoa Hóa-Bộ Môn Hóa Vô Cơ GVHD: Ths Trần Minh Ngọc Thang 1/2014 VAI TRO SINH HỌC CỦA NGUYÊN TỐ MANGAN MỤC LỤC I. Lịch sử nguyên tố và trạng thái thiên nhiên II. Điều chế và ứng dụng III. Tính chất IV. Một số hợp chất V. Một số phức chất của hợp chất mangan VI. Nhận biết mangan và các hợp chất của mangan VII. Vai trò sinh học của mangan Mangan (tên La tinh: Manganesium), 25 Mn LỊCH SỬ NGUYÊN TỐ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN I. Lịch Sử Nguyên Tố  Tên gọi là mangan ( tên La Tinh manganesium) xuất phát từ tiếng Hy Lạp, mangane là “nhầm lẫn”.  Năm 1774, nhà hóa học Thụy Điển Silơ chứng minh được pirolusit là hợp chất của một nguyên tố chưa biết và trong cùng năm đó nhà hóa học Thụy Điển khác là Gan đã điều chế được mangan từ quặng pirolusit. II. Trạng Thái Tự Nhiên  Trong thiên nhiên mangan là nguyên tố tương đối phổ biến đứng hàng thứ 3 trong các kim loại chuyển tiếp sau sắt và titan.Trữ lượng của mangan trong vỏ Trái Đất 0.032% tổng số nguyên tử.  Phần lớn mangan trong tự nhiên được gặp trong hợp chất với kim loại hoặc lưu huỳnh và rất hiếm ở trạng thái tự do. Khoáng vật chính của mangan là hausmanit (Mn 3 O 4 ) chứa khoảng 72% Mn, pirolusit (MnO 2 ) khoảng 63% Mn, braunit (Mn 2 O 3 ) và manganit (MnOOH).  Một số hình ảnh của mangan Một Số Hình Ảnh Quặng Mangan Manganit Pirolusit Psilomelan Mangan ôxit Quặng mangan ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG I. Điều Chế  Dùng bột Al, Si khử oxit Mn 3 O 4 đã được tạo nên khi nung pirolusit ở 900 o C 3MnO 2 → Mn 3 O 4 + O 2 3Mn 3 O 4 + 8Al → 9Mn + 4Al 2 O 3  Điện phân dung dịch MnCl 2 hoặc MnSO 4 trong (NH 4 ) 2 SO 4 .  Khử MnO và Fe 2 O 3 bằng than cốc ở nhiệt độ cao MnO + Fe 2 O 3 + 5C → Mn + 2Fe + 5CO  Khử NH 4 MnO 4 bằng H 2 ở nhiệt độ cao. Người ta không khử trực tiếp pirolusit vì phản ứng của nó với nhôm xảy ra quá mạnh. Sản phẩm kim loại thu được chứa 94-96% Mn và 6,4% tạp chất Fe, Si và Al. II. Ứng Dụng  Gần 95% Mn dùng để chế thép trong ngành luyện kim.  Mn tinh khiết dùng để chế những hợp kim đòi hỏi thành phần chính xác cao như: manganin, nicrom, đuyara.  Là nguyên tố quan trọng đối với sự sống: làm giảm lượng đường trong máu,  Ion mangan là chất hoạt hóa một số enzim xúc tiến một số quá trình tạo thành chất clorophin (chất diệp lục), tạo máu và sản xuất những kháng thể nâng cao sức đề kháng của cơ thể. TÍNH CHẤT 1. Lý Tính  Mangan thuộc chu kỳ 4, phân nhóm VIIB, cấu hình e ngoài cùng [Ar]4s 2 3d 5 . Có màu trắng bạc hay xám nhạt. Dạng thù hình: lập phương.  Mn là kim loại màu trắng bạc, dạng bề ngoài giống như sắt nhưng cứng và khó nóng chảy hơn sắt.  Khối lượng nguyên tử: 54,938 đvC, khối lượng riêng: 7,44 g/cm 3 , nhiệt độ nóng chảy: 1245 o C,nhiệt độ sôi: 2080 o C. 2. Hóa Tính  Là một kim loại tương đối hoạt động.  Mn dễ bị oxi không khí oxi hóa nhưng màng oxit Mn 2 O 3 được tạo nên lại bảo vệ kim loại không bị oxi hóa tiếp tục kể cả khi đun nóng.  Mangan dễ bị halogen hóa thành MnX 2 . Mn + Cl 2 → MnCl 2  Dạng bột nhỏ Mn tác dụng với nước giải phóng hidro Mn + 2H 2 O → Mn(OH) 2 + H 2 Phản ứng này xảy ra mãnh liệt trong nước khi có muối amoni vì Mn(OH) 2 tan trong dd muối amoni Mn(OH) 2 + NH 4 + → Mn 2+ + NH 3 + 2H 2 O  Mn tác dụng mạnh với dd HCl, H 2 SO 4 loãng giải phóng hidro Mn + 2HCl → MnCl 2 + H 2  Mn thụ động hóa trong HNO3 loãng, nguội giống Cr nhưng tan khi đun nóng 3Mn + 8HNO 3 (l) → 3Mn(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O HỢP CHẤT CỦA MANGAN I. Mangan(II) 1. Mangan(II) oxit: MnO  Là chất bột màu xám - lục, nóng chảy ở 1780 o C.  Không tan trong nước nhưng dễ tan trong dd axit tạo thành muối Mn(II).  Khi bị đun trong không khí ở khoảng 200 – 300 o C tạo MnO 2 2MnO + O 2 → 2MnO 2  Điều chế: Nhiệt phân muối MnCO 3 MnCO 3 → MnO + CO 2 Hoặc khử các oxit cao của Mn bằng khí H 2 hay CO ở nhiệt độ cao. 2. Mangan(II) hidroxit: Mn(OH) 2  Là kết tủa trắng, tính bazơ yếu, tan dễ trong dd axit tạo muối Mn(II), tính lưỡng tính yếu, Mn(OH) 2 chỉ tan ít trong dd kiềm rất đặc Mn(OH) 2 + KOH (đđ) → K[Mn(OH) 3 ]  Trong PTN, Mn(OH) 2 được điều chế khi cho dung dịch muối Mn(II) td với dd kiềm Mn 2+ + 2OH - → Mn(OH) 2 ↓ 3. Muối Mangan (II)  Mn(II) tạo muối với tất cả những amoni đã biết.  Muối Mn(II) thường có màu hồng nhạt, tan trong nước cho dung dịch gần như không màu. Trừ MnS, Mn(PO 4 ) 2 và MnCO 3 không tan trong nước.  Khi nung với hỗn hợp các chất kiềm và chất oxi hóa (KNO 3 , KClO 3 ), muối Mn(II) biến thành muối manganat có màu lục MnSO 4 + 2K 2 CO 3 + 2KNO 3 → K 2 MnO 4 + 2KNO 2 + K 2 SO 4 + 2CO 2 ↑ II. Mangan(III) 1. Mangan(III) oxit  Là chất bột màu đen không tan trong nước, biến thành Mn 3 O 4 khi đun trong không khí ở 950 – 1100 o C và thành MnO khi đun trong H 2 ở 300 o C.  Tác dụng với các axit loãng (H 2 SO 4 , HNO 3 ) tạo muối Mn(II) Mn 2 O 3 + H 2 SO 4(l) → MnO 2 + MnSO 4 + H 2 O  Tác dụng với dd axit đặc nó tạo nên muối Mn(III) Mn 2 O 3 + 3H 2 SO 4(đ) → Mn 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O 2. Mangan(III) hidroxit  Là hidroxit lưỡng tính, có dạng hidrat là Mn 2 O 3 .xH 2 O, ở 100 o C hidrat này biến thành monohidrat Mn 2 O 3 .H 2 O (hay MnOOH) tinh thể màu nâu đen, không tan trong nước.  Trong PTN, mangan(III) hidroxit được điều chế khi cho chất oxi hóa như Cl 2 hay KMnO 4 tác dụng với huyền phù MnCO 3 trong nước 3MnCO 3 + Cl 2 + H 2 O → 2MnOOH + MnCl 2 + 3CO 2 8MnCO 3 + 2KMnO 4 + 6H 2 O → 10MnOOH + 2KOH + 8CO 2 3. Muối Mn(III)  Đa số kém bền, trong dd dễ bị phân hủy theo phản ứng: 3Mn 3+ + 2H 2 O ↔ MnO 2 + Mn 2+ + 4H +  Những muối mangan(III) đơn giản và thông dụng: mangan(III) florua (MnF 3 ), mangan(III) sunfat (Mn 2 (SO 4 ) 3 ), mangan(III) axetat (Mn(CH 3 COO) 3 ).  Những phức chất thường gặp của mangan(III): M 3 [Mn(CN) 6 ] (trong đó M là Na + , K + , NH 4 + ), [Mn(C 5 H 4 O 2 ) 3 ]. III. Trimangan tetraoxit (Mn 3 O 4 )  Là chất ở dạng tinh thể nóng chảy ở 1590 o C, có thể có các màu vàng, đỏ hoặc đen tùy thuộc vào phương pháp điều chế.  Được điều chế khi nung MnO 2 hoặc Mn 2 O 3 ở 900 o C hoặc dùng khí H 2 khử các oxit đó ở 200 o C MnO 2 + 2H 2 → Mn 3 O 4 +2H 2 O IV. Mangan(IV) 1. Mangan đioxit (MnO 2 )  Là chất bột màu đen, không tan trong nước và tương đối trơ, là oxit bền nhất của Mn ở điều kiện thường.  Khi đun nóng, nó tan trong axit và kiềm như một oxit lưỡng tính MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2MnO 2 + 6KOH (đặc) → K 3 MnO 4 + K 3 [Mn(OH) 6 ]  Khi nấu chảy với chất kiềm hay oxit bazơ mạnh, tạo nên muối mangannit MnO 2 + 2NaOH → Na 2 MnO 3 + H 2 O MnO 2 + CaO → CaMnO 3  Khi nấu chảy với chất kiềm nếu có mặt chất oxi hóa như KNO 3 , KClO 3 hay O 2 thì MnO 2 bị oxi hóa thành mangannat 2MnO 2 + O 2 + 4KOH → 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O  Điều chế:  Nhiệt phân Mn(NO 3 ) 2 ở ~300 o C.  Oxit hóa mangan(II) trong môi trường kiềm bằng Cl 2 , HClO, Br 2 .  Điện phân dd MnSO 4 và H 2 SO 4 điện cực và bình điện phân bằng chì. [...]... minh tầm quan trọng của Mn đối với sự phát triển của cơ thể các con chuột thí nghiệm Những công trình này đã làm cho các nhà sinh – hoá học đặc biệt chú ý và công nhận vai trò không thể thiếu của Mn đối với đời sống của thực vật và động vật Mn là một nguyên tố vi lượng rất cần cho cơ thể sống, có nhiều trong chất khoáng Vai tro của vi lượng  Nguyên tố vi lượng làm tăng hoạt tính của enzym thông qua... KNO3 VAI TRÒ SINH HỌC CỦA MANGAN Mangan có tên khoa học là Manganesia, ký hiệu Mn, được các nhà hoá học phát hiện từ cuối thế kỷ XIX, có trong củ cà rốt, củ cải đường, mía, cà phê và cây chè (trà) Năm 1903, nhà sinh vật học Gabriel Bertrand chứng minh rằng đất thiếu mangan sẽ bị cằn cỗi, không trồng trọt được Bằng thí nghiệm dùng nước có chứa mangan được pha rất loãng chỉ có một vài phần nghìn gam trong... hoạt tính của EZ sẽ thay đổi + Metaloenzym không thực sự là khi thay thế KL thì hoạt tính của EZ không bị thay đổi Nguyên tố vi lượng có vai trò trong trao đổi axit nucleic và ảnh hưởng đến cấu trúc không gian nhiều bậc của protein và axit nucleic + Trong trao đổi gluxit các nguyên tố vi lượng hoạt hoá nhiều EZ như Mn trong enolase, Zn trong phosphatase, Cu và Mn trong amilaza Các nguyên tố vi lượng... và pha tối của quang hợp theo sơ đồ sau Nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến pha sáng và pha tối trong quang hợp O2 H2O Mn+2 Mn+2 Mn+3 Fe+3 Fe+2 Phức hệ Enzim FAD CO2 Fe+3 ROOH Photpharit Gluxit Các nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nước như hút nước, thoát hơi nước ở thực vật Các nguyên tố vi lượng Cu, Mn, B, Zn tăng khả năng giữ nước của tế bào, mô và tăng khả năng hút nước của các... chất khác như canxi, Mn tham gia vào nhiều hoạt động sinh hoá của cơ thể và là nguyên tố cần thiết có liên quan tới sự sinh sản, sự phát triển của xương, cảm giác giữ thăng bằng, sự hoạt động của não, sự tổng hợp của cholesterol, việc điều chỉnh nồng độ glucose trong máu, sự đông máu (phối hợp với Vitamin K)  - Giống như đồng, Mn tham gia vào cấu tạo của một số tế bào có tác dụng chống oxy hoá Nhưng... nguyên tố vi lượng xúc tác nhiều EZ trong trao đổi lipit + Trong trao đổi nitơ các nguyên tố vi lượng xúc tác nhiều loại EZ như nitrogenase chứa Mo và Fe + Xúc tác cho quá trình tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học cao Đối với người  Riêng ở người, hiện tượng thiếu Mn sẽ dẫn tới sự suy nhược, teo tinh hoàn, mất khả năng sinh sản và làm suy giảm sự hoạt động của một số enzym  - Cơ thể người trưởng... (mangan) ảnh hưởng xấu đến sự phát triển khớp xương, súc vật yếu chân, đi lại khó khăn Thiếu Mn trên gà gây biến dạng khớp xương, trẹo khớp thể perosis Thiếu Mn, khớp xương biến dạng, heo yếu chân, đi lại khó khăn Đối với thực vật  Quan hệ giữa các nguyên tố vi lượng với các quá trình sinh       lý trong cây + Các nguyên tố vi lượng xúc tác các EZ trong chuỗi hô hấp + Theo Nason 1979 các nguyên. .. tạo của con người  Ngoài ra, mangan còn kích thích chuyển hóa chất béo, giảm cholesterol góp phần ngăn ngừa xơ vữa động mạch Mangan trong ty thể làm chất đồng xúc tác cùng các enzyme chuyển hóa hàng loạt quá trình trong tế bào Hơn nữa, mangan còn thúc đẩy hình thành sắc tố melanin làm sáng da, tăng sức sống cho tóc  - Do có tác dụng kích thích sự hoạt động của một số enzym, hoặc kiềm chế tác dụng của. .. nước phân hủy mạnh V Hợp chất Mn(VI)  Mangan( VI) chỉ biết được trong ion mangannat (MnO42-) có màu lục xẫm  Natri mangannat (Na2MnO4) và kali mangannat (K2MnO4) là những chất dạng tinh thể màu lục – đen, phân hủy trên 500oC  Muối mangannat là chất oxi hóa mạnh nhưng với chất oxi hóa mạnh hơn, mangannat thể hiện tính khử K2MnO4 + Cl2 → 2KMnO4 + 2KCl VI Hợp chất của Mn(VII) 1 Oxit pemaganat (Mn2O7)... kiềm tạo nên những phúc chất có màu vàng và bền hơn như [M(MnX5)] [M2(MnX6)] (trong đó M= K, Rb, NH4 và X = F, Cl) 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 + 2 NaOH → MnO2 + Na2SO4 + CaCl 2 + H2O . chất mangan VI. Nhận biết mangan và các hợp chất của mangan VII. Vai trò sinh học của mangan Mangan (tên La tinh: Manganesium), 25 Mn LỊCH SỬ NGUYÊN TỐ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN I. Lịch Sử Nguyên. đời sống của thực vật và động vật. Mn là một nguyên tố vi lượng rất cần cho cơ thể sống, có nhiều trong chất khoáng VAI TRÒ SINH HỌC CỦA MANGAN Vai tro của vi lượng  Nguyên tố vi lượng. 1/2014 VAI TRO SINH HỌC CỦA NGUYÊN TỐ MANGAN MỤC LỤC I. Lịch sử nguyên tố và trạng thái thiên nhiên II. Điều chế và ứng dụng III. Tính chất IV. Một số hợp chất V. Một số phức chất của hợp