Химия — это магия по-научному! Посмотрев наш курс, вы убедитесь в этом. Мы не только расскажем вам о неорганических веществах, их превращениях, физических и химических свойствах, но и наглядно покажем всё это в настоящей химической лаборатории. (Спойлер: у нас взорвался натрий, да и вообще много чего интересного произошло). В курсе вы узнаете об основных химических элементах Периодической системы: сначала главных подгрупп, а затем уже переходных металлов. Вряд ли в школе вы говорили об этом так подробно и увлекательно. Химия каждого элемента рассматривается на «продвинутом» уровне, поэтому в начале курса мы напомним вам основы общей химии и ключевые понятия неорганики. При рассмотрении химических свойств поддерживается концепция их разделения на три главнейшие группы: кислотно-основные свойства, окислительно-восстановительные превращения и реакции комплексообразования. Добро пожаловать в красивый (и немного опасный) мир неорганической химии! Вводный модуль. Основы общей химии (10 видео) Неделя 1. Неорганические вещества и их реакции (11 видео) Неделя 2. Водород, галогены, кислород (11 видео) Неделя 3. Сера, азот (11 видео) Неделя 4. Фосфор, углерод, кремний, металлы главных подгрупп (10 видео) Неделя 5. Переходные элементы (10 видео)
6.5. Соединения хрома и марганца в низких степенях окисления
Loading...
Del curso dictado por Novosibirsk State University
Неорганическая химия
13 calificaciones
Conoce a los instructores
Константин Коваленкокандидат химических наук, доцент
Факультет естественных наук
[МУЗЫКА]
[МУЗЫКА] Переходим
к низким степеням окисления хрома и марганца.
По традиции начнем с хрома, и в этот раз — со степени окисления +3.
В этой степени окисления хром образует оксид Cr2O3 — очень стабильное соединение,
которое используют в качестве зеленой краски.
Оксид хрома(III) не реагирует с водой, с кислотами,
с растворами щелочей — химически инертное соединение.
Его можно перевести в раствор, сплавляя с NaNO3 и Na2CO3.
Давайте разберемся.
NaNO3 в твердом состоянии — это окислитель, Na2CO3 — это щелочной агент,
значит, речь идет об окислительной щелочной плавке.
Можно перевести Cr2O3 в растворимое состояние и с помощью другого реагента,
но также при сплавлении с помощью K2S2O7, дисульфата калия.
В этой реакции будет образовываться сульфат калия-хрома.
Гидроксид хрома(III) — Cr(OH)3 обладает амфотерными свойствами.
Его можно получить, осторожно добавляя щелочь к растворимой соли хрома(III).
Можно же в чистом виде, не боясь добавить избыток щелочи,
получить гидроксид хрома(III),
добавляя раствор аммиака к растворимым солям хрома или раствор карбоната натрия.
Добавление избытка щелочи к Cr(OH)3 ведет к его растворению
с образованием гидроксокомплекса [Cr(OH)6]3−.
Cr(OH)3 растворим в кислотах.
Например, в соляной кислоте будет получаться CrCl3 и вода.
Соединения марганца(IV)+ очень напоминают
по своим химическим свойствам соединения хрома(III)+.
Важнейшим оксидом марганца является оксид марганца(IV) — MnO2.
Он входит в состав такого минерала как пиролюзит.
Этот оксид добавляют в стекло.
Это соединение темно-красного, бурого цвета.
Тем не менее его добавляют в стекло, для того чтобы сделать стекло прозрачным.
Дело в том, что при изготовлении стекла чрезвычайно сложно избавиться от примеси
катионов железа, которые окрашивают стекло в зеленый цвет, а добавление
красного MnO2 приводит к выравниванию спектра и делает стекло прозрачным.
Перевести MnO2 в раствор можно,
только используя окислительную щелочную плавку,
то есть сплавляя его с NaNO3 и Na2CO3, поскольку MnO2 не
реагирует с водой, с кислотами и с растворами щелочей.
При нагревании MnO2 проявляет сильные окислительные свойства,
что, конечно же, не характерно для соединений Cr(III)+.
Так, при действии концентрированной соляной кислоты на нагретый MnO2 будет
происходить окислительно-восстановительная реакция с выделением молекулярного
хлора и образованием MnCl2 в растворе.
Это один из лабораторных способов получения хлора.
Можно на MnO2 подействовать при нагревании и серной кислотой.
Поскольку в серной кислоте водород и сера находятся в высших степенях окисления,
то окислению будет подвергаться кислород в степени окисления −2,
и будет выделяться молекулярный кислород.
Для марганца характерна и другая низшая степень окисления — +2.
В этой степени окисления марганец образует оксид MnO — вещество
серо-зеленого цвета, нерастворимое в воде, поскольку в воде не растворяется
и гидроксид марганца(II) Mn(OH)2 белого цвета.
Получить MnO можно в реакции разложения карбоната марганца(II).
Вы наверняка помните, что это основной компонент минерала родохрозит.
Mn(OH)2 можно получить, действуя щелочью на растворимые соли
марганца(II), например, на хлорид марганца.
При этом вначале выпадает белый осадок Mn(OH)2,
который на воздухе достаточно быстро буреет,
приобретает окраску вследствие окисления марганца(II) в марганец(IV).
Оксид марганца(IV) MnO2 — бурого цвета.
Оксид марганца(II) и гидроксид марганца(II) обладают основными
свойствами, то есть они могут растворяться в растворах
кислот с образованием соответствующих солей.
Например, при взаимодействии Mn(OH)2 с серной кислотой образуется
сульфат марганца(II).
Превратить низковалентные соединения хрома и марганца в
высоковалентные легко с помощью окислительной щелочной плавки.
Этот метод применяют в основном в промышленности при производстве соединений
хрома и марганца.
Но можно осуществить эти реакции и в растворе,
но для этого требуются чрезвычайно сильные окислители.
Такими сильными окислителями являются, например, пероксодисульфаты.
При действии пероксодисульфата калия на сульфат хрома(III) в растворе,
он окисляется до дихромата калия [Cr2O7]2− оранжевого цвета.
Если же реакцию проводить в щелочной среде,
то лучше использовать другой окислитель — галоген в щелочной среде.
В этом случае хром(III)+ будет окисляться до хром(VI)+,
но форма будет другая — [CrO4]2−,
поскольку в щелочной среде дихромат превращается в хромат.
Можно и марганец(II) окислить до высоких степеней окисления.
Вы помните, что гидроксид марганца(II) легко окисляется до оксида марганца(IV),
а в условиях окислительно-щелочной плавки образуются соединения марганца(VI).
При сплавлении оксида или гидроксида марганца(II), или оксида марганца(IV) с
окислителем, например, NaNO3, щелочным агентом, например, Na2CO3,
образуется манганат натрия Na2MnO4.
Если же подействовать таким сильнейшим окислителем, как пероксодисульфат калия в
растворе, на марганец(II)+, то будет образовываться фиолетовое окрашивание,
что свидетельствует об образовании перманганат-ионов [MnO4]−.
Это означает, что пероксодисульфат калия — очень сильный окислитель,
гораздо сильнее, чем перманганат калия.
Отмечу также, что все реакции с участием пероксодисульфатов идут
чрезвычайно медленно.
Это связано с кинетической инертностью этого сильного окислителя.
Поэтому эти реакции обычно проводят при нагревании и с добавкой катализатора.
В качестве катализатора используют раствор нитрата серебра.
Explora nuestro catálogo
Inscríbete de manera gratuita y obtén recomendaciones personalizadas, actualizaciones y ofertas.
Coursera brinda acceso universal a la mejor educación del mundo, al asociarse con las mejores universidades y organizaciones, para ofrecer cursos en línea.
© 2018 Coursera Inc. Todos los derechos reservados.
