锰,化学符号是Mn,它的原子序数是25,灰白,是一种过渡金属,性坚而脆,潮湿处会氧化。1774年,甘恩分离出了金属锰。柏格曼将它命名为manganese()。锰可用铝热法还原软锰矿制得。
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元素名称
英文名
Manganese
元素符号
Mn
原子序数
25
元素系类
过渡金属
CAS号
7439-96-5
相对原子质量
54.938049
熔点
1244℃
沸点
1962℃
密度
7.44 g/cm³
性状
银白金属
外围电子层排布:3d5 4s2
电子层分布:2-8-13-2
化合价:+2、+3、+4、+6和+7
晶体结构:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。。
锰在元素周期表上位于第四周期,第VIIB族,属于比较活泼的金属,加热时能和氧气化合,易溶于稀酸生成二价锰盐。
常见化合价: +2,+4,+7,+6
+3价的锰和+6价的锰均比较容易发生歧化反应
2Mn3++2H2O══ Mn2++MnO2+4H+
3MnO42-+4H+══ 2MnO4-+MnO2+2H2O
Mn较稳定,不容易被氧化,也不容易被还原。MnO4和MnO2有强氧化性。在碱性溶液中,Mn(OH)2不稳定,易被空气中的氧气氧化为MnO2;MnO4也能发生歧化反应,但反应不如在酸性溶液中进行得完全。
下面列出部分其化合价对应的化合物:
Mn-3:Na3[Mn(CO)4] Mn-1:Na[Mn(CO)5]Mn0:MnMn2(CO)10K6[Mn(CN)6]
Mn+1:K5[Mn(CN)6]Mn+2:MnO 二价锰盐Mn+3:MnF3K3[Mn(CN)6]
Mn+4:MnO2K2[MnF6] MnF4Mn+5:Na3MnO4
Mn+6:MnO42-Mn+7:MnO4-MnO3F KMnO4
空气中易氧化,生成褐的氧化物覆盖层。它也易在升温时氧化。氧化时形成层状氧化锈皮,最靠近金属的氧化层是MnO(一氧化锰),而外层是Mn3O4(四氧化三锰):
2Mn+O2══ 2MnO
3Mn+2O2══ Mn3O4
在高于800℃的温度下氧化时,MnO的厚度逐渐增加,而Mn3O4层的厚度减少。在800度以下出现第三种氧化层Mn2O2。在约450℃以下最外面的第四层氧化物MnO2是稳定的。
锰和铁化学性质相似,常温与水反应缓慢,当自身高温时,反应迅速,水变为氢气,锰被氧化,形成复杂氧化物:
Mn+H2O══ Mn3O4+H2↑(高温)
易溶于稀酸,并有氢气放出,生成二价锰离子:锰和浓硫酸、浓硝酸等氧化性酸反应生成二氧化硫二氧化氮,自身被氧化成二价锰:
Mn+H中国养老金发展报告20122SO4══ MnSO4+H2
Mn+2H2SO4══ MnSO4+2H2O+SO2
Mn+4HNO3══ Mn(NO3)2+2H2O+2NO2
锰和锰矿是有些极大的分别的。压缩机论坛
化合物
二氧化锰
二氧化锰(自然界以软锰矿形式存在)。物理性状:黑无定形粉末,或黑斜方晶体。溶解性:难溶于水、弱酸、弱碱、硝酸、冷硫酸,溶于浓盐酸而产生。重烷基苯
酸碱性:二氧化锰是两性氧化物,它是一种常温下非常稳定的黑粉末状固体,可作为干电池的去极化剂。存实验室常利用它的氧化性,和浓HCl作用以制取:
MnO2+4HCl ≜ MnCl2+Cl2↑+2H2O
二氧化锰在酸件介质中是一种强氧化剂
二氧化锰是[MnO2]八面体,氧原子在八面体角顶上,锰原子在八面体中, [MnO2]八面体共棱连接形成单链或双链,这些链和其它链共顶,形成空隙的隧道结构,八面体或成六方密堆积,或成立方密堆积。
二氧化锰是一种两性氧化物,存在对应的BaMnO4或者SrMnO3这样的钙钛矿结构的形式上的盐(通过熔碱体系中的化合反应得到),也存在四氯化锰
遇还原剂时,表现为氧化性。如将二氧化锰放到氢气流中加热至1400K得到氧化锰;将二氧化锰放在氨气流中加热,得到棕黑的三氧化二锰;将二氧化锰跟浓盐酸反应,则得到l氯化锰、和水。
遇强氧化剂时,还表现为还原性。如将二氧化锰,碳酸钾硝酸钾氯酸钾混合熔融,可得到暗绿熔体,将熔体溶于水冷却可得六价锰的化合物锰酸钾。在酸件介质中是一种强氧化剂。
历史时间强氧化剂,自身不燃烧,但助燃,不要和易燃物放置一起。
在氯酸钾[KClO3]分解、双氧水(过氧化氢,H2O2)分解的反应中作催化剂:
2KClO2KCl+3O2
2H2O2H2O+O2
制备:
主要取自天然矿物软锰矿。普遍采用高温硫酸锰溶液电解法制取,碳酸锰矿和软锰矿均可作为原料。硫酸锰溶液的制备包括浸取、除铁、中和、除重金属、过滤、静置除钙镁等工序,经高温电解后制得粗产品,再经处理包括剥离、粉碎、洗涤、中和与干燥等过程制得合格晶。当采用氯化锰溶液电解可制得纤维状二氧化锰。还有碳酸锰、硝酸锰热解法,由低价氧化锰与氧化剂如氯酸钠、、氧气等分别组合反应直接氧化制得。
1、氯化锰法将菱锰矿与过量盐酸进行反应,生成氯化锰溶液,待反应完成后,加入石灰进行中和,控制Ph4左右,加入氧化剂过氧化氢使Fe2+氧化生成氢氧化铁沉淀而除去,净化的氯化锰溶液加入硝酸锰配成电解液,使氯化锰浓度0.5~2.0 mol/L,HCl的浓度0.01~1.0 mol/L。电解液中可加入含量10%~15%的硝酸锰,在温度85~95℃下电解,这样可解决电解过程中微量氯放出反应所造成的空气污染及腐蚀问题。电解得到纤维状二氧化锰,再经粗品剥离、粉碎、中和漂洗、过滤、干燥、粉碎,制得电解二氧化锰产品。
MnCO3+2HCl ══ MnCl2+H2O+CO2↑    MnCl2+2H2OMnO2↓+2HCl+H2
多为地下开采,一般工艺流程同“磷块岩”。常用的选矿方法有手选、磁选、浮选、重选等,此外化学选矿和细菌浸取法用于锰矿石有大量试验。
3、硝酸锰法将软锰矿与煤粉混合,经还原焙烧使高价锰还原成一氧化锰,用硝酸及硫酸浸取,经过滤、净化,得硝酸锰溶液,再经浓缩、热分解得二氧化锰,最后经稀硝酸精制、硫酸活化处理、水洗、干燥,制得化学二氧化锰产品。
MnO2+C ══ MnO+CO↑MnO2牡荆子+CO ══ MnO+CO2
MnO+2HNO3 ══ Mn(NO3)2+H2OMn(NO3)2 ══ MnO2+2NO2
4、碳酸锰法软锰矿细粉碎与煤粉混合,进行还原焙烧生成氧化亚锰,用硫酸浸取,所得硫酸锰溶液中和到Ph4~6,沉淀杂质过滤除渣,滤液加硫化钠净化,经压滤,加入碳酸氢铵及晶种生成碳酸锰沉淀,在空气中通水蒸气于大约450℃下焙烧热分解,生成二氧化锰,剩余的碳酸锰及低价氧化锰,经硫酸溶出,氯酸钠重质化,再经洗涤,烘干得化学二氧化锰。
2MnO2+C ══ 2MnO+CO2↑MnO+H2SO4 ══ MnSO4+H2O
MnSO4+2NH4HCO3 ══ MnCO3+2NH4HSO42MnCO3+O2 ══ 2MnO2+2CO2
MnCO3+H2SO4 ══ MnSO4+H2O+CO2
5MnSO4+2NaClO3+4H2O ══ 5MnO2+Na2SO4+4H2SO4+Cl2
5、天然锰矿活化法
将高质量的软锰矿在空气中加热到600~800℃,或在还原剂(如煤粉、天然气)存在下,加热到300℃进行还原焙烧,使二氧化锰还原生成三氧化二锰,还原产物再经热硫酸处理,歧化三氧化二锰得到高活性.Γ-MnO2和硫酸锰,酸浸后浆液经过滤、洗涤、干燥、制得活性二氧化锰。
2MnO2+C ══ Mn2O3+CO↑Mn2O3+H2SO4 ══ MnSO4+MnO2+H2O
高锰酸钾
高锰酸钾(KMnO4,Mr=158.04),无机化合物,紫黑针状结晶。溶解度:6.38 g/100 mL(20℃)。中文俗称: 灰锰氧。在化学品生产中,广泛用作为氧化剂,如用作制糖精,维生素C、及安息香酸的氧化剂;在医药上用作防腐剂、消毒剂、除臭剂及解毒剂;在水质净化及废水处理中,作水处理剂,以氧化硫化氢、酚、铁、锰和有机、无机等多种污染物,控制臭味和脱;在气体净化中,可除去痕量硫、砷、磷、硅烷、及
硫化物;在采矿冶金方面,用于从铜中分离钼,从锌和镉中除杂,以及化合物浮选的氧化剂;还用于作特殊织物、蜡、油脂及树脂的漂白剂,防毒面具的吸附剂,木材及铜的着剂等。
高锰酸钾是最强的氧化剂之一,作为氧化剂受pH影响很大,在酸性溶液中氧化能力最强。其相应的酸高锰酸HMnO4和酸酐Mn2O7,均为强氧化剂,能自动分解发热,和有机物接触引起燃烧。 [2]
高锰酸钾具有强氧化性,在实验室中和工业上常用作氧化剂,遇乙醇即分解。在酸性介质中会缓慢分解成二氧化锰和氧。光对这种分解有催化作用,故在实验室里常存放在棕瓶中。从元素电势图和自由能的氧化态图可看出,它具有极强的氧化性。在碱性溶液中,其氧化性不如在酸性中的强。作氧化剂时其还原产物因介质的酸碱性而不同。
该品遇有机物时即释放出初生态氧和二氧化锰,而无游离状氧原子放出,故不出现气泡。初生态氧有杀菌、除臭、解毒作用,高锰酸钾抗菌除臭作用比过氧化氢溶液强而持久。二氧化锰能与蛋白质结合成盐,在低浓度时呈收敛作用,高浓度时有刺激和腐蚀作用。其杀菌力随浓度升高而增强,0.1%时可杀死多数细菌的繁殖体,2%~5%溶液能在24小时内可
杀死细菌芽孢。在酸性条件下可明显提高杀菌作用,如在1%溶液中加入1.1%盐酸,能在30秒钟内杀死芽孢。

本文发布于:2024-09-24 00:21:58,感谢您对本站的认可!

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