MANGANG VÀ HỢP CHẤT MAGAN

 Năm 1774, nhà hóa học Thụy Điển Silơ chứng minh được pirolusit là hợp chất của một ng.tố chưa biết và trong cùng năm đó nhà hóa học Thụy Điển khác là Gan đã điều chế được mangan từ quặ

NGUYÊN TỐ MANGAN VÀ CÁC HỢP

CHẤT CỦA MANGAN

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

Giáo viên hướng dẫn:

Nguyễn Thị Ánh Hồng

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

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 ng.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 (Mn3O4) chứa khoảng 72% Mn, pirolusit (MnO2) khoảng 63% Mn, braunit (Mn2O3) và manganit (MnOOH)

 Một số hình ảnh của mangan

ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG

I Điều Chế

 Dùng bột Al, Si khử oxit Mn3O4 đã được tạo nên khi nung pirolusit ở 900oC

3MnO2 → Mn3O4 + O2

3Mn3O4 + 8Al → 9Mn + 4Al2O3

 Điện phân dd MnCl2 hoặc MnSO4 trong (NH4)2SO4

 Khử MnO và Fe2O3 bằng than cốc ở nhiệt độ cao

MnO + Fe2O3 + 5C → Mn + 2Fe + 5CO

 Khử NH4MnO4 bằng H2 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]4s23d5 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/cm3, nhiệt độ nóng chảy:

1245oC,nhiệt độ sôi: 2080oC

2 Hóa Tính

 Là một kim loại tương đối hoạt động

 Mn dễ bị oxi không khí oxi hóa nhưng màng oxit Mn2O3 được tạo nên lại bảo vệ kl không bị oxi hóa tiếp tục kể cả khi 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 này xảy ra mãnh liệt khi trong nước khi có muối amoni vì Mn(OH)2 tan trong

dd muối amoni

Mn(OH)2 + NH4+ → Mn 2+ + NH3 + 2H2O

 Mn tác dụng mạnh với dd HCl, H2SO4 loãng giải phóng hidro

Mn + 2HCl → MnCl2 + H2

 Mn thụ động hóa trong HNO3 loãng, nguội giống Cr nhưng tan khi đun nóng

3Mn + 8HNO3 (l) → 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

HỢP CHẤT CỦA MANGAN

I Mangan(II)

1 Mangan(II) oxit: MnO

 Là chất bột màu xám - lục, nóng chảy ở 1780oC

 Không tan trong nước nhưng dễ tan trong dd axit tạo thành muối Mn(II)

 Khi bị đun trong không khí ở khoảng 200 – 300oC tạo MnO2

2MnO + O2 → 2MnO2

Điều chế: Nhiệt phân muối MnCO3

MnCO3 → MnO + CO2 Hoặc khử các oxit cao của Mn bằng khí H2 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 dd muối Mn(II) td với dd kiềm

Mn2+ + 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 dd gần như không màu Trừ MnS, Mn(PO4)2 và MnCO3 không tan trong nước

 Khi nung với hh các chất kiềm và chất oxi hóa (KNO3, KClO3), muối Mn(II) biến thành muối manganat có màu lục

MnSO4 + 2K2CO3 + 2KNO3 → K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 + 2CO2 ↑

II Mangan(III)

1 Mangan(III) oxit

 Là chất bột màu đen không tan trong nước, biến thành Mn3O4 khi đun trong không khí ở

950 – 1100oC và thành MnO khi đun trong H2 ở 300oC

 Tác dụng với các axit loãng (H2SO4, HNO3) tạo muối Mn(II)

Mn2O3 + H2SO4(l) → MnO2 + MnSO4 + H2O

 Tác dụng với dd axit đặc nó tạo nên muối Mn(III)

Mn2O3 + 3H2SO4(đ) → Mn2(SO4)3 + 3H2O

2 Mangan(III) hidroxit

 Là hidroxit lưỡng tính, có dạng hidrat là Mn2O3.xH2O, ở 100oC hidrat này biến thành

monohidrat Mn2O3.H2O (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 Cl2 hay KMnO4 tác dụng với huyền phù MnCO3 trong nước

3MnCO3 + Cl2 + H2O → 2MnOOH + MnCl2 + 3CO2

8MnCO3 + 2KMnO4 + 6H2O → 10MnOOH + 2KOH + 8CO2

3 Muối Mn(III)

 Đa số kém bền, trong dd dễ bị phân hủy theo phản ứng:

3Mn3+ + 2H2O ↔ MnO2 + Mn2+ + 4H+

 Những muối mangan(III) đơn giản và thông dụng: mangan(III) florua (MnF3),

mangan(III) sunfat (Mn2(SO4)3), mangan(III) axetat (Mn(CH3COO)3)

 Những phức chất thường gặp của mangan(III): M3[Mn(CN)6] (trong đó M là Na+, K+,

NH4+), [Mn(C5H4O2)3]

III Trimangan tetraoxit (Mn 3 O 4 )

 Là chất ở dạng tinh thể nóng chảy ở 1590oC, có thể có các màu vàng, đỏ hoặc đen tùy thuộc vào phương pháp điều chế

 Được điều chế khi nung MnO2 hoặc Mn2O3 ở 900oC hoặc dùng khí H2 khử các oxit đó

ở 200oC

MnO2 + 2H2 → Mn3O4 +2H2O

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

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 nếu có mặt chất oxi hóa như KNO3, KClO3 hay O2 thì MnO2 bị oxi hóa thành mangannat

2MnO2 + O2 + 4KOH → 2K2MnO4 + 2H2O

 Điều chế:

 Nhiệt phân Mn(NO3)2 ở ~300oC

 Oxit hóa mangan(II) trong môi trường kiềm bằng Cl2, HClO, Br2

 Điện phân dd MnSO4 và H2SO4 điện cực và bình điện phân bằng chì

2 Muối Mn(IV)

 Mangan tetraflorua (MnF4) là chất rắn màu xanh xám, là chất oxi hóa rất mạnh, dễ phân hủy thành MnF3 và F2

MnF4 → MnF3 + 1/2 F2

 Mangan tetraclorua (MnCl4) là kết tủa màu nâu đỏ hoặc đen tồn tại ở nhiệt độ thấp Kém bền trong nước, phân hủy ở - 10oC

MnCl4 → MnCl2 + Cl2

 Mangan đisunfat (Mn(SO4)2) là kết tủa màu đen tan trong axit sunfuric đậm đặc cho dd màu nâu Khá bền trong axit sunfuric nhưng bị 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 (Mn 2 O 7)

 Ở nhiệt độ thấp là chất ở dạng tinh thể màu lục xẫm, bền dưới -5oC, nóng chảy ở 6oC và phát nổ ở 10oC

 Tan trong nước tạo thành dd axit pemagannat nên được gọi là anhiđrit pemanganic, là chất oxi hóa rất mạnh, tác dụng với nhiều chất vô cơ và hữu cơ

2Mn2O7 + 2(C2H5)2O + 9O2 → 4MnO2 + 8CO2 + 10H2O

2 Axit pemanganic (HMnO 4 )

 Là axit mạnh, dễ phân hủy khi đun nóng, trong dd có màu tím – đỏ, tương đối bền trong dd loãng nhưng phân hủy khi dd có nồng độ > 20%: 2HMnO4 → 2MnO2 + O3 + H2O

 Axit pemanganic và muối pemanganat đều là chất oxi hóa mạnh

 Điều chế: hòa tan Mn2O7 trong nước đã được làm lạnh hoặc cho muối pemanganat tác dụng với dd axit loãng

Ba(MnO4)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HMnO4

3 Kali pemanganat (KMnO 4 )

 Là chất ở dạng tinh thể màu tím – đen tan trong nước tạo dd màu tím – đỏ và tan được trong amoniac lỏng, pyriđin,

 Phân hủy ở 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 trong tổng hợp vô cơ và hữu cơ,

2KMnO4 + 3H2O2 → 2MnO2 +2 KOH + 3O2 +2 H2O

 Trong những dd trung tính, axit yếu hay kiềm yếu, ion MnO4- bị khử thành MnO2

MnO4- + 2H2O + 3e → MnO2 + OH

- Trong dd kiềm mạnh và khi có dư chất khử, ion MnO4- bị khử đến MnO4

2-2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH → 2KMnO4 + K2SO4 + H2O

 Trong dd kiềm đặc và khi không có chất khử ion MnO4- tự phân hủy

4KMnO4 + 4KOH → 4K2MnO4 + O2 + H2O

 Điều chế: Trong công nghiệp, điện phân dd K2MnO4 với các điện cực thép

2K2MnO4 + 2H2O → 2KMnO4 + 2KOH + H2

Một 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 tinh thể màu đỏ, trong dung dịch có dư HF nó kết tinh ở dạng tinh thể hidrat màu đỏ thắm MnF3.2H2O Nó dễ tạo nên với florua kl kiềm 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 etylenđiamin-tetraacetic [Mn(EDTA)] bền với nước, có thể để lâu trong dung dịch cũng như trong tinh thể hidrat 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(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

 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