锰的化合物有哪些
一、锰的氧化物
锰的氧化物主要有一氧化锰(MnO)、二氧化锰(MnO2)、三氧化二锰(Mn203)、四氧化三锰(Mn3无缝隙政府
O4)、亚锰酸酐(Mn2O5)、锰酸酐(Mn03)和高锰酐(Mn2O7).Mn2O5和MnO3不能以游离状态存在，只能以亚锰基和锰酸基形式存在。 自然界中最常见的锰的氧化物有软锰矿(MnO2)、硬锰矿(mMnO·MnO2·nH20)、偏锰酸矿(MnO2·nH2O)、水锰矿[MnO2·Mn(OH)2]、褐锰矿(Mn203)、黑锰矿等。含锰天然氧化物见表1。 表1 含锰天然氧化物 |
| 护理学杂志 矿 物 | 化学式 | 密 度 |
软锰矿和黝锰矿、拉锰矿 | MnO2(β和γ) | 4.75～5.03 |
偏锰矿 | MnO2·nH2O | 3.0～3.2 |
褐锰矿 | Mn2O3 | 4.7～4.9 |
水锰矿和锰榍石 | Mn2O3·nH2O | 4.2～4.2 |
方锰矿 | MnO | 5.43～5.46 |
片水猛矿 | MnO·H2O | |
黑锰矿 | Mn3O4 | 4.7～4.9 |
水黑锰矿 | Mn3O4·nH2O | |
方锰铁矿 | (Mn·Fe)2O3 | |
硬锰矿 | xRO·yMnO2·zH2O | 2.3～4.7 |
R-Mn,K,Ca,Mg等 |
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MnO,Mn203,Mn304,MnO2等不溶于水，锰的各种氧化态，随氧化价的升高，碱性减弱，酸性增强，低价的MnO,Mn2O3属碱性;4价的MnO2属中性;高价的MnO3,Mn207为酸性。
(一)一氧化锰
一氧化锰又称为氧化亚锰(MnO),分子量70.94,呈草绿或灰绿粉末，为碱性氧化物，在空气中易氧化，在大气中加热至不同温度时可以生成Mn304,Mn203,MnO2.常温下不溶于水，易溶于酸而生成玫瑰的二价锰盐。结晶水合物和Mn2+盐溶液的玫瑰是因为存在[Mn(H20)6]2+离子的缘故。 MnO密度为5.43~5.46g/cm3,硬度为5~6,熔点1784℃.
Mn0主要用于生产硫酸锰，因为生产硫酸锰的主要原料是软锰矿(Mn02),MnO2不溶于稀酸，必须预先还原成MnO。
纯度较高和重金属离子含量低的MnO可直接用于作肥料和饲料添加剂。
工业上生产MnO的方法主要是在回转窑内或反射炉内加碳还原软锰矿粉制得，也有报导可在多层移动炉、沸腾炉内生产。除采用软锰矿外还可用Mn(OH)2和MnCO3在隔绝空气条件下加热制得。
(二)四氧化三锰(Mn30猴耳环4)
Mn304矿物学中又称之为黑锰矿,分子量228.82,理论含锰量72.03%,离子结构为Mn2+[Mn23+]O4,复合分子式为MnO·Mn203,属四方(斜方)晶系，是普通尖晶石结构。天然黑锰矿颜为黑,熔点1562℃,密度4.86g/cm3,硬度为5.
Mn304不溶于水，溶于稀盐酸中生成氯化锰，也可与热浓硫酸反应生成硫酸锰。
Mn3O4+8HC1===3MnC12+4H20+C12
2Mn304+6H2S04===6MnS04+6H20+O2
在稀硝酸和稀硫酸中，即使加热至沸腾时也只有部分Mn304溶解。
将MnO,Mn02, Mn203在空气中加热至950℃左右均可得到Mn3O4。
将MnS04，MnC03等锰盐密闭加热焙烧也可得到Mn304。
在硫酸锰水溶液中加入铵盐催化剂通空气同样可制得Mn3O4。
近20年来，科学工作者研究了许多制取Mn304的方法，但是，广泛应用于工业上的生产方法主要是采用在含铵盐的水溶液中使电解金属锰粉通人空气氧化的方法，我国的工业生产均采用此法。近年来，从硫酸锰水溶液中制取Mn304的研究取得了突破性进展，很有可能成为一种与用金属锰粉生产Mn304相竞争的工业生产新工艺。
(三)三氧化二锰(Mn203)
Mn203矿物学中称褐锰矿，呈褐，呈弱碱性。相对分子量为157.88，理论含锰量69.59%，离子结构式为Mn2+[Mn4+]O3,复合分子式为MnO·Mn02.天然褐锰矿为褐黑，密度为4.7~4.7g/cm3,硬度为6,属正方晶系。
无水Mn203是由Mn02加热至800℃以上时生成的。水合Mn203可在碱性介质条件下氧化二价锰(Ⅱ)得到。
在水溶液中，由于Mn3+的氧化性而不易制得高浓度三价锰盐。
Mn3++e-===Mn2+
φӨ(Mn3+/Mn2+)＝1.54V(3mol·L-1HC104）
Mn3+有强烈的歧化倾向
2Mn3++2H20===Mn2++Mn02+4H+;K≈109
当有过量Mn2+和H+离子存在时，歧化反应减慢.[H+]＞3mol·L-1时，歧化作用不明显，酸度低时还水解。
Mn3++H20===MnOH2++H+;K≈1
Mn203与盐酸作用时，生成氯化锰与四氯化锰：
Mn203+6HC1===MnC12+MnCl4+3H20
(四)二氧化锰(MnO2)
MnO2矿物学中称为软锰矿，相对分子量86.94，理论含锰量63.19%，黑斜方晶体，密度5.03g/cm3,不溶于水。图1与图2分别表示Mn02的等压分解曲线与分解压Po2与1/T的关系。
MnO2是两性氧化物，它与酸作用生成四价锰盐，在水中易生成水合二氧化锰，作酸性氧化物时则生成亚锰酸盐、水锰矿。Mn02是细晶物，呈黑。由于生成Mn02的方法不同而有各种不同的变体，各变体的物理性质也有区别。加热时MnO2失去氧，相继转化成Mn203，Mn304，最后转化成MnO.Mn02转化成Mn203的温度对于Mn02的不同变体来说各不相同。但各种Mn02变体的等压分解曲线的外形差异不大，与图1的曲线相似。Mn02在转化为Mn203和其他氧化物过程中生成各种氧化物的固溶体。超过1350℃时则仅有MnO存在。
软锰矿的热分解过程可以表示如下：
图2表示各种氧化锰的平衡压力(1gPo2),直线1,2,3,4将图面划分成各相(Mn, MnO, Mn304，Mn203，Mn02)的稳定区。六价和七价锰的化合物具有酸性，它们各自生成锰酸盐和高锰酸盐。
二、锰的氢氧化物
锰的氢氧化物矿物主要有锰榍石、水锰矿、羟锰矿、偏锰酸矿、恩苏塔矿等。几种最重要的氢氧化物矿物的特性见表2。
表2 锰的氢氧化物的特性 |
名称 | 化学式 | 晶型 | 颜 | 密度/(g·cm-3)男医生与女病人 | 硬度 |
锰榍石 | MnO(OH) | 斜方 | | | epad |
麦克斯韦理论水锰矿 | MnO(OH) | 单斜 | 黑 | 4.2～4.5 | 3～4 |
羟锰矿 | Mn(OH)2 | 六方 | 白 | 3.3 | 2.5 |
偏锰酸矿 | Mn(OH)4 | 假四方 | 棕褐 | 2.3～3 | 2～3 |
恩苏塔矿 | Mn4+1-xMnx2+O2-2x·(OH)2x | 六方 | 棕灰 | 4.49 | 6～7 |
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锰的最重要的氢氧化物矿物为羟锰矿，即氢氧化锰。二价锰盐与碱作用，即得白的Mn(OH)2沉淀。
Mn2++2OH-===Mn(OH)2↓
若用NH3·H2O，特别是溶液中有铵盐时，则沉淀很不完全，甚至根本不沉淀。在空气中它很快被氧化成棕.可以利用它测定水中所溶的氧量。在与空气隔绝的情况下，它仍能与水中的氧化合。
工业上常用天然MnO2与SO2作用生成MnSO4与MnS2O6，再用石灰乳中和即得Mn(OH)2沉淀。
CaS2O6+MnSO4===MnS2O6+CaSO4
MnS2O6+Ca(OH)2===Mn(OH)2↓+CaS2O6
溶液中CaS2O6可循环使用。
当氢氧化锰与作用时，生成氟化锰。
Mn(OH)2+2HF===MnF2+2H20
氢氧化锰与氧化作用生成棕的Mn0(OH)2(水合二氧化锰).
2Mn(OH)2+O2===2Mn0(OH)2
三、锰 盐
锰盐包括含氧酸盆、锰酸盐毛高锰酸盐、卤盐、有机酸盐。主要的锰盐品种有70余种，其中80%以上为无机盐。
(一)二价锰盐
二价锰的强酸盐均溶于水，从水溶液中结晶出来带有结晶水的锰盐是淡红的晶体，如MnS04·7H20，MnCl2·4H20，Mn(N03)2·6H20, Mn(C104)2·6H2O等，在这些水合锰盐中都有淡红的[Mn(H20)6]2+离子，这些盐的水溶液中有[Mn(H20)6]2+离子，因而溶液呈现淡红。
二价锰盐与碱液反应时，产生白胶状沉淀,Mn(OH)2在空气中不稳定，迅速被氧化成棕
的Mn0(OH)2.
Mn2++20H-===Mn(OH)2
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