KIM LOẠI PHÂN NHểM B
8.4. Nguyờn tố nhúm VIIB
8.4.1. Tớnh chất chung
8.4.1.1. Một sốđặc điểm về cấu tạo và cỏc thụng số trạng thỏi vật lý của cỏc nguyờn tố
thuộc phõn nhúm chớnh nhúm VIB:
Cỏc thụng số Đơn vị Mn
Lớp e ngoài cựng 3d54s2
Năng lượng ion húa l1 eV 7,43
Độõm điện 1,6
Bỏn kớnh nguyờn tử Ǻ 1,3
Nhiệt độ núng chảy 0C 1244 Nhiệt độ sụi 0C 2080 Khối lượng riờng g/cm3 7,4
*Đặc điểm cấu tạo:
Vỏ húa trị: Mn - 3d54s2
Sốoxy húa đặc trưng:
Mn: +2, +4, +6, +7
8.4.1.2. Đơn chất
Cỏc kim loại này ở dạng khối màu trắng bạc, bột màu xỏm. Hoạt tớnh húa học giảm dần từ Mn tới Rẹ Do 2
0
/ 0
Mn Mn
nờn Mn dễ dàng tỏc dụng với cỏ acid, bị oxy húa bởi cỏc phi kim, bột Mn tỏc dụng với nước núng. Ngược lại 2
0 / Te Te và 2 0 / 0 Re Re nờn
chỳng chỉ tỏc dụng với cỏc acid cú tớnh oxy húa, tỏc dụng chậm với một số phi kim.
8.4.1.3. Hợp chất
Hợp chất của cỏc nguyờn tố này tồn tại trong cỏc số oxy húa rất khỏc nhau, đặc biệt là mangan. Ởđõy ta chỉđề cập đến hợp chất của mangan.
Hợp chất Mn(2)
Hợp chất này rất đặc trưng cho mangan
- Hyđroxy
Mn2+ + 2OH- = Mn (OH)2(bazơ yếu) Bị oxy húa bởi oxy của khụng khớ 2Mn (OH)2 + O2 + 2H2O = 2Mn (OH)4 - Mn2+ cú tớnh khử yếu
2Mn2+ + 5S2O82- + 82H2O = 10SO42- + MnO42- + 16H+
Khụng màu tớm
Hợp chất (4)
Tồn tại hai oxyd MnO2 (bột đen), ReO2 (bột đen)
MnO2 bền, ReO2 khụng bền; MnO2 và X(OH)4lưỡng tớnh. MnO2 vừa cú tớnh oxy húa vừa cú tớnh khử, nhưng tớnh oxy húa đặc trưng hơn.
22 2 0 / 1, 23 MnO Mn V chất oxy húa mạnh. Vớ dụ: MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O (Oxy húa)
2MnO2 + 3PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 3Pb (NO3)2 + 2H2O (Khử)
Phản ứng oxy húa MnO2 cú thể xảy ra trong kiềm chảy
MnO2 + KNO3 + K2CO3 = K2MnO4 + KNO2 + CO2
Hợp chất (6)
Hợp chất này đặc trưng cho mangan. Ta đó biết khi oxy húa MnO2 trong kiềm chảy ta được MnO42- màu xanh. Hợp chất này tương đối bền trong mụi trường kiềm,
cũn trong cỏc mụi trường khỏc rất khụng bền. Điều dú cú thể thấy rừ từ giản đồ thế khử
0 0 0 0 0
MnO4- MnO42- MnO2 Mn3+ Mn2+ Mn
0,56V 2,26V 0,95V 1,5V -1,18V
Vớ dụ: Xột hai cặp MnO4-/MnO4- và MnO4-/MnO2
Do trong mụi trường acid 2 2
4 4 4 2
0 0
/ 0,56 / 2, 26
MnO MnO V MnO MnO V
nờn MnO42-
khụng bền, tự phõn huỷtheo phương trỡnh:
3K2MnO4 + 2H2O = MnO2 + 2KMnO4 + 4KOH KMnO4 + 2NH3 = 2MnO2 +N2+ 2KOH + H2O
Trong MnO42- , Mangan cú số oxy húa VI, là số oxy húa trung gian giữa cỏc số
oxy húa thấp II, IV và sốoxy húa cao, hơn nữa nú khụng bền nờn MnO42- vừa cú tớnh oxy húa vừa cú tớnh khử.
Hợp chất (+7)
Do số oxy húa cao nhất, lại khụng bền, MnO4- là chất oxy húa mạnh. Sản phẩm của sự khở MnO4- phụ thuộc vào pH của mụi trường.
- Mụi trường acid, sản phẩm là Mn2+
2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5K2SO4 + 3H2O
(tớm) (khụng màu)
- Mụi trường kiềm, sản phẩm là MnO42-
2KMnO4 + 3K2SO3 + 2KOH = 2K2MnO4+ 3K2SO4 + H2O
(tớm) (xanh)
- Mụi trường trung tớnh (hoặc acid yếu, base yếu), sản phẩm là MnO2
2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O = 3K2SO4 + 2MnO2 + 2KOH
(tớm) (nõu đen)
Tuy nhiờn dự phản ứng tiến hành trong mụi trường nào đi nữa thỡ cuối cựng
thường quan sỏt thấy MNO2. Cú hai nguyờn nhõn dẫn tới điều đú. Thứ nhất trong quỏ trỡnh phản ứng pH của mụi trường thay đổi, cú khuynh hướng tiến về 7. Thứ hai là Mn2+
được tạo thành sẽ tỏc dụng với KMnO4dư tạo ra MnO2 theo phản ứng sau: 2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O = 5MnO2 + K2SO4 + 2H2SO4
Khi đun núng cao hơn 2000C, KMnO4 bị phõn huỷ
2KMnO4 = KMnO4 + MnO2 + O2
Phản ứng này được sử dụng đểđiều chế oxy trong phũng thớ nghiệm.