Salah satu logam terpenting untuk metalurgi adalah mangan. Selain itu, umumnya merupakan elemen yang agak tidak biasa dengan fakta menarik yang terkait dengannya. Penting bagi organisme hidup, dibutuhkan dalam produksi banyak paduan dan bahan kimia. Mangan - fotonya dapat dilihat di bawah. Sifat dan karakteristiknyalah yang akan kita bahas dalam artikel ini.
Ciri-ciri suatu unsur kimia
Jika kita berbicara tentang mangan sebagai suatu unsur, maka pertama-tama kita harus mengkarakterisasi posisinya di dalamnya.
- Terletak pada periode besar keempat, kelompok ketujuh, subkelompok sekunder.
- Nomor urutnya adalah 25. Mangan adalah suatu unsur kimia yang jumlah atomnya sama dengan +25. Jumlah elektronnya sama, neutronnya 30.
- Nilai massa atom adalah 54,938.
- Lambang unsur kimia mangan adalah Mn.
- Nama latinnya adalah mangan.
Itu terletak di antara kromium dan besi, yang menjelaskan kesamaannya dalam karakteristik fisik dan kimia.
Mangan - unsur kimia: logam transisi
Jika kita perhatikan konfigurasi elektron suatu atom, maka rumusnya akan terlihat seperti: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Menjadi jelas bahwa elemen yang kami pertimbangkan berasal dari keluarga-d. Lima elektron pada sublevel 3d menunjukkan kestabilan atom, yang diwujudkan dalam sifat kimianya.
Sebagai logam, mangan merupakan zat pereduksi, namun sebagian besar senyawanya mampu menunjukkan kemampuan oksidasi yang cukup kuat. Hal ini disebabkan oleh perbedaan bilangan oksidasi dan valensi yang dimiliki suatu unsur. Inilah kekhasan semua logam dalam keluarga ini.
Dengan demikian, mangan merupakan suatu unsur kimia yang letaknya diantara atom-atom lain dan mempunyai ciri khas tersendiri. Mari kita lihat apa saja properti ini lebih detail.
Mangan adalah unsur kimia. Keadaan oksidasi
Kami telah memberikan rumus elektronik atom. Menurutnya, unsur ini mampu menunjukkan beberapa bilangan oksidasi positif. Ini:
Valensi atom adalah IV. Senyawa yang paling stabil adalah senyawa mangan yang menunjukkan nilai +2, +4, +6. Bilangan oksidasi tertinggi memungkinkan senyawa bertindak sebagai zat pengoksidasi kuat. Contoh: KMnO 4, Mn 2 O 7.
Senyawa dengan +2 merupakan zat pereduksi; mangan (II) hidroksida memiliki sifat amfoter, dengan dominasi sifat basa. Keadaan oksidasi antara membentuk senyawa amfoter.
Sejarah penemuan
Mangan merupakan salah satu unsur kimia yang tidak ditemukan secara instan, melainkan secara bertahap oleh berbagai ilmuwan. Namun, masyarakat telah menggunakan senyawanya sejak zaman kuno. Mangan(IV) oksida digunakan untuk membuat kaca. Seorang Italia menyatakan fakta bahwa penambahan senyawa ini selama produksi kimiawi kaca mengubah warnanya menjadi ungu. Selain itu, zat yang sama membantu menghilangkan kabut pada kacamata berwarna.
Kemudian di Austria, ilmuwan Keim dapat memperoleh sepotong logam mangan dengan memaparkan purolisit (mangan (IV) oksida), kalium dan batu bara pada suhu tinggi. Namun sampel ini memiliki banyak kotoran yang tidak dapat dihilangkan, sehingga penemuan tidak terjadi.
Belakangan, ilmuwan lain juga mensintesis campuran yang sebagian besarnya adalah logam murni. Bergman-lah yang sebelumnya menemukan unsur nikel. Namun, dia tidak ditakdirkan untuk menyelesaikan masalah tersebut.
Mangan merupakan unsur kimia yang pertama kali diperoleh dan diisolasi dalam bentuk zat sederhana oleh Karl Scheele pada tahun 1774. Namun, hal itu dilakukannya bersama I. Gan yang menyelesaikan proses peleburan sepotong logam. Tetapi bahkan mereka tidak dapat sepenuhnya menghilangkan kotoran dan memperoleh hasil produk yang 100%.
Namun, pada saat itulah atom ditemukan. Para ilmuwan yang sama berusaha menamakannya sebagai penemu. Mereka memilih istilah manganesium. Namun setelah ditemukannya magnesium, kebingungan mulai terjadi dan nama mangan diubah menjadi nama modern (H. David, 1908).
Karena mangan adalah unsur kimia yang sifatnya sangat berharga untuk banyak proses metalurgi, seiring berjalannya waktu perlu dicari cara untuk mendapatkannya dalam bentuk yang paling murni. Masalah ini dipecahkan oleh para ilmuwan di seluruh dunia, namun baru terselesaikan pada tahun 1919 berkat karya R. Agladze, seorang ahli kimia Soviet. Dialah yang menemukan cara memperoleh logam murni dengan kandungan zat 99,98% dari mangan sulfat dan klorida dengan cara elektrolisis. Sekarang metode ini digunakan di seluruh dunia.
Berada di alam
Mangan merupakan salah satu unsur kimia yang foto zat sederhananya dapat dilihat di bawah ini. Di alam, terdapat banyak isotop atom ini, jumlah neutronnya sangat bervariasi. Jadi, nomor massa bervariasi dari 44 hingga 69. Namun, satu-satunya isotop stabil adalah unsur dengan nilai 55 Mn, semua unsur lainnya memiliki waktu paruh yang sangat pendek atau terdapat dalam jumlah yang terlalu kecil.
Karena mangan adalah unsur kimia yang bilangan oksidasinya sangat berbeda, mangan juga membentuk banyak senyawa di alam. Unsur ini tidak pernah ditemukan dalam bentuk murni. Dalam mineral dan bijih, tetangga tetapnya adalah besi. Secara total, kita dapat mengidentifikasi beberapa batuan terpenting yang mengandung mangan.
- Pirolusit. Rumus senyawa: MnO 2 *nH 2 O.
- Psilomelan, molekul MnO2*mMnO*nH2O.
- Manganit, rumus MnO*OH.
- Brownite kurang umum dibandingkan yang lain. Rumus Mn 2 O 3.
- Hausmannite, rumus Mn*Mn 2 O 4.
- Rhodonit Mn 2 (SiO 3) 2.
- Bijih karbonat mangan.
- Spar merah atau rhodochrosite - MnCO 3.
- Purpurite - Mn 3 PO 4.
Selain itu, dapat diidentifikasi beberapa mineral lagi yang juga mengandung unsur tersebut. Ini:
- kalsit;
- siderit;
- mineral tanah liat;
- kalsedon;
- opal;
- senyawa pasir-lumpur.
Selain batuan dan batuan sedimen, mineral mangan merupakan unsur kimia yang termasuk dalam benda sebagai berikut:
- Organisme tumbuhan. Reservoir terbesar dari unsur ini adalah: kastanye air, duckweed, dan diatom.
- Jamur karat.
- Beberapa jenis bakteri.
- Hewan-hewan berikut: semut merah, krustasea, moluska.
- Orang - kebutuhan harian sekitar 3-5 mg.
- Perairan Samudra Dunia mengandung 0,3% unsur ini.
- Kandungan total kerak bumi adalah 0,1% berat.
Secara keseluruhan, ini adalah unsur paling melimpah ke-14 di planet kita. Di antara logam berat, logam ini menempati urutan kedua setelah besi.
Properti fisik
Dilihat dari sifat mangan sebagai zat sederhana, beberapa ciri fisik utama dapat diidentifikasi.
- Dalam bentuk zat sederhana merupakan logam yang cukup keras (pada skala Mohs indikatornya adalah 4). Warnanya putih keperakan, di udara ditutupi lapisan oksida pelindung, dan bersinar saat dipotong.
- Titik lelehnya adalah 1246 0 C.
- Titik didih - 2061 0 C.
- Sifat penghantarnya bagus, bersifat paramagnetik.
- Massa jenis logam adalah 7,44 g/cm 3 .
- Itu ada dalam bentuk empat modifikasi polimorfik (α, β, γ, σ), berbeda dalam struktur dan bentuk kisi kristal dan kepadatan pengepakan atom. Titik lelehnya juga berbeda.
Ada tiga bentuk utama mangan yang digunakan dalam metalurgi: β, γ, σ. Alfa kurang umum karena sifatnya yang terlalu rapuh.
Sifat kimia
Dari sudut pandang kimia, mangan merupakan unsur kimia yang muatan ionnya sangat bervariasi dari +2 hingga +7. Hal ini meninggalkan bekas pada aktivitasnya. Dalam bentuk bebasnya di udara, mangan bereaksi sangat lemah dengan air dan larut dalam asam encer. Namun, ketika suhu dinaikkan, aktivitas logam meningkat tajam.
Jadi, ia dapat berinteraksi dengan:
- nitrogen;
- karbon;
- halogen;
- silikon;
- fosfor;
- belerang dan non-logam lainnya.
Ketika dipanaskan tanpa akses udara, logam dengan mudah berubah menjadi uap. Bergantung pada bilangan oksidasi yang ditunjukkan mangan, senyawanya dapat menjadi zat pereduksi dan pengoksidasi. Beberapa menunjukkan sifat amfoter. Jadi, yang utama adalah ciri-ciri senyawa yang +2. Amfoter - +4, dan pengoksidasi asam dan kuat pada nilai tertinggi +7.
Meskipun mangan merupakan logam transisi, senyawa kompleksnya hanya sedikit. Hal ini disebabkan konfigurasi elektron atom yang stabil, karena sublevel 3dnya mengandung 5 elektron.
Metode memperoleh
Ada tiga cara utama produksi mangan (unsur kimia) secara industri. Karena namanya dibaca dalam bahasa Latin, kami telah menetapkannya sebagai manganum. Jika Anda menerjemahkannya ke dalam bahasa Rusia, hasilnya akan menjadi “ya, saya benar-benar mengklarifikasi, saya menghitamkan.” Mangan mendapatkan namanya karena sifat-sifatnya, yang dikenal sejak zaman kuno.
Namun, terlepas dari popularitasnya, ia baru dapat diperoleh dalam bentuk murni untuk digunakan pada tahun 1919. Ini dilakukan dengan menggunakan metode berikut.
- Elektrolisis, hasil produk adalah 99,98%. Mangan diperoleh dengan cara ini di industri kimia.
- Silikotermik, atau reduksi dengan silikon. Dengan metode ini, silikon dan mangan (IV) oksida digabungkan, menghasilkan pembentukan logam murni. Hasil yang diperoleh sekitar 68%, karena mangan bergabung dengan silikon untuk membentuk silisida sebagai produk sampingan. Metode ini digunakan dalam industri metalurgi.
- Metode aluminotermik - reduksi menggunakan aluminium. Ini juga tidak memberikan rendemen produk yang terlalu tinggi; mangan terbentuk terkontaminasi pengotor.
Produksi logam ini penting untuk banyak proses yang dilakukan dalam metalurgi. Bahkan sedikit penambahan mangan dapat sangat mempengaruhi sifat-sifat paduan. Terbukti banyak logam yang larut di dalamnya, mengisi kisi kristalnya.
Rusia menempati urutan pertama di dunia dalam ekstraksi dan produksi elemen ini. Proses ini juga dilakukan di negara-negara seperti:
- Cina.
- Kazakstan.
- Georgia.
- Ukraina.
Penggunaan industri
Mangan merupakan salah satu unsur kimia yang kegunaannya penting tidak hanya dalam bidang metalurgi. tetapi juga di daerah lain. Selain logam dalam bentuknya yang murni, berbagai senyawa dari atom tertentu juga sangat penting. Mari kita uraikan yang utama.
- Ada beberapa jenis paduan yang berkat mangan memiliki sifat unik. Misalnya, sangat kuat dan tahan aus sehingga digunakan untuk peleburan suku cadang ekskavator, mesin pengolah batu, penghancur, pabrik bola, dan suku cadang lapis baja.
- Mangan dioksida merupakan unsur pengoksidasi penting dalam pelapisan listrik; digunakan dalam pembuatan depolarisasi.
- Banyak senyawa mangan diperlukan untuk melakukan sintesis organik berbagai zat.
- Kalium permanganat (atau kalium permanganat) digunakan dalam pengobatan sebagai disinfektan yang kuat.
- Unsur ini merupakan bagian dari perunggu, kuningan, dan membentuk paduannya sendiri dengan tembaga, yang digunakan untuk pembuatan turbin pesawat terbang, bilah dan bagian lainnya.
Peran biologis
Kebutuhan harian mangan bagi manusia adalah 3-5 mg. Kekurangan unsur ini menyebabkan depresi pada sistem saraf, gangguan tidur, kecemasan, dan pusing. Perannya belum sepenuhnya dipahami, tetapi jelas bahwa hal ini terutama mempengaruhi:
- tinggi;
- aktivitas kelenjar seks;
- kerja hormon;
- pembentukan darah.
Unsur ini terdapat pada semua tumbuhan, hewan, dan manusia, yang membuktikan peran biologisnya yang penting.
Mangan adalah salah satu unsur kimia, fakta menarik yang dapat mengesankan siapa pun dan juga membuat mereka mengerti betapa pentingnya hal itu. Mari kita sajikan yang paling mendasar, yang telah menemukan jejaknya dalam sejarah logam ini.
- Selama masa-masa sulit perang saudara di Uni Soviet, salah satu produk ekspor pertama adalah bijih yang mengandung mangan dalam jumlah besar.
- Jika mangan dioksida menyatu dengan sendawa, dan kemudian produknya dilarutkan dalam air, transformasi menakjubkan akan dimulai. Pertama, larutan akan berubah warna menjadi hijau, kemudian warnanya berubah menjadi biru, lalu ungu. Akhirnya akan berubah warna menjadi merah tua dan perlahan-lahan akan terbentuk endapan coklat. Jika Anda mengocok campurannya, warna hijaunya akan pulih kembali dan semuanya akan terulang kembali. Karena itulah kalium permanganat mendapatkan namanya, yang diterjemahkan sebagai "mineral bunglon".
- Jika pupuk yang mengandung mangan ditambahkan ke dalam tanah, produktivitas tanaman akan meningkat dan laju fotosintesis akan meningkat. Gandum musim dingin akan membentuk biji-bijian dengan lebih baik.
- Blok terbesar dari mineral mangan rhodonit memiliki berat 47 ton dan ditemukan di Ural.
- Ada paduan terner yang disebut manganin. Ini terdiri dari unsur-unsur seperti tembaga, mangan dan nikel. Keunikannya adalah mempunyai hambatan listrik yang tinggi, tidak bergantung pada suhu, melainkan dipengaruhi oleh tekanan.
Tentu saja, bukan hanya itu yang bisa dikatakan tentang logam ini. Mangan merupakan salah satu unsur kimia yang fakta menariknya cukup beragam. Terutama jika kita berbicara tentang sifat-sifat yang diberikannya pada berbagai paduan.
Konfigurasi elektron atom mangan yang tidak tereksitasi adalah 3d 5 4s 2; keadaan tereksitasi dinyatakan dengan rumus elektronik 3d 5 4s 1 4p 1.
Bilangan oksidasi mangan yang paling umum dalam senyawa adalah +2, +4, +6, +7.
Mangan adalah logam berwarna putih keperakan, rapuh, dan cukup aktif: dalam kisaran tegangan antara aluminium dan seng. Di udara, mangan ditutupi dengan lapisan oksida, melindunginya dari oksidasi lebih lanjut. Dalam keadaan hancur halus, mangan mudah teroksidasi.
Mangan (II) oksida MnO dan hidroksidanya Mn(OH) 2 memiliki sifat basa - ketika berinteraksi dengan asam, garam mangan divalen akan terbentuk: Mn(OH) 2 + 2 H + ® Mn 2+ + 2 H 2 O.
Kation Mn 2+ juga terbentuk ketika logam mangan dilarutkan dalam asam. Senyawa mangan (II) mempunyai sifat pereduksi, misalnya endapan putih Mn(OH) 2 cepat menjadi gelap di udara, lambat laun teroksidasi menjadi MnO 2: 2 Mn(OH) 2 + O 2 ® 2 MnO 2 + 2 H 2 O .
Mangan (IV) oksida MnO 2 adalah senyawa mangan yang paling stabil; mudah terbentuk baik selama oksidasi senyawa mangan dalam keadaan oksidasi lebih rendah (+2), dan selama reduksi senyawa mangan dalam keadaan oksidasi lebih tinggi (+6, +7):
Mn(OH) 2 + H 2 O 2 ® MnO 2 + 2 H 2 O;
2 KMnO 4 + 3 Na 2 SO 3 + H 2 O ® 2 MnO 2 ¯ + 3 Na 2 SO 4 + 2 KOH.
MnO 2 adalah oksida amfoter, namun sifat asam dan basanya lemah. Salah satu alasan mengapa MnO 2 tidak menunjukkan sifat basa yang jelas adalah aktivitas oksidasinya yang kuat dalam lingkungan asam ( = +1,23 V): MnO 2 direduksi menjadi ion Mn 2+, daripada membentuk garam stabil mangan tetravalen. Bentuk hidrat yang berhubungan dengan mangan (IV) oksida harus dianggap sebagai mangan dioksida terhidrasi MnO 2 ×xH 2 O. Mangan (IV) oksida sebagai oksida amfoter secara formal sesuai dengan bentuk orto dan meta dari asam kalium permanganat yang tidak diisolasi dalam keadaan bebas: H 4 MnO 4 – bentuk orto dan H 2 MnO 3 – bentuk meta. Oksida mangan Mn 3 O 4 telah diketahui, yang dapat dianggap sebagai garam mangan divalen dari bentuk orto asam permanganat Mn 2 MnO 4 - ortomanganit mangan (II). Ada laporan dalam literatur tentang keberadaan oksida Mn 2 O 3. Keberadaan oksida ini dapat dijelaskan dengan menganggapnya sebagai garam mangan divalen dari bentuk meta asam permanganat: MnMnO 3 - mangan (II) metamanganit.
Ketika mangan dioksida dilebur dalam media basa dengan zat pengoksidasi seperti kalium klorat atau nitrat, mangan tetravalen dioksidasi menjadi keadaan heksavalen, dan kalium manganat terbentuk - garam yang sangat tidak stabil bahkan dalam larutan asam permanganat H 2 MnO 4, anhidridanya (MnO 3) tidak diketahui:
MnO 2 + KNO 3 + 2 KOH ® K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O.
Manganat tidak stabil dan rentan terhadap disproporsionasi menurut reaksi reversibel: 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⇆ 2 KMnO 4 + MnO 2 ¯ + 4 KOH,
Akibatnya, warna hijau larutan yang disebabkan oleh ion manganat MnO 4 2– , berubah menjadi warna ungu karakteristik ion permanganat MnO 4 – .
Senyawa mangan heptavalen yang paling banyak digunakan adalah kalium permanganat KMnO 4 - garam yang hanya diketahui dalam larutan asam permanganat HMnO 4. Kalium permanganat dapat diperoleh dengan oksidasi manganat dengan zat pengoksidasi kuat, misalnya klorin:
2 K 2 MnO 4 + Cl 2 ® 2 KMnO 4 + 2 KCl.
Mangan (VII) oksida, atau mangan anhidrida, Mn 2 O 7 adalah cairan berwarna hijau-coklat yang mudah meledak. Mn 2 O 7 dapat diperoleh dengan reaksi:
2 KMnO 4 + 2 H 2 SO 4 (konsentrasi) ® Mn 2 O 7 + 2 KHSO 4 + H 2 O.
Senyawa mangan dengan bilangan oksidasi tertinggi +7, khususnya permanganat, merupakan oksidator kuat. Kedalaman reduksi ion permanganat dan aktivitas oksidatifnya bergantung pada pH medium.
Dalam lingkungan asam kuat, produk reduksi permanganat adalah ion Mn 2+, menghasilkan garam mangan divalen:
MnO 4 – + 8 H + + 5 e – ® Mn 2+ + 4 H 2 O ( = +1,51 V).
Dalam lingkungan netral, sedikit basa atau sedikit asam, MnO 2 terbentuk sebagai hasil reduksi ion permanganat:
MnO 4 – + 2 H 2 O + 3 e – ® MnO 2 ¯ + 4 OH – ( = +0,60 V).
MnO 4 – + 4 H + + 3 e – ® MnO 2 ¯ + 2 H 2 O ( = +1,69 V).
Dalam lingkungan yang sangat basa, ion permanganat direduksi menjadi ion manganat MnO 4 2–, dan garam seperti K 2 MnO 4 dan Na 2 MnO 4 terbentuk:
MnO 4 – + e – ® MnO 4 2– ( = +0,56 V).
Tugas olimpiade kimia
(1 tahap sekolah)
1. Tes
1. Mangan memiliki bilangan oksidasi tertinggi dalam senyawanya
2. Reaksi netralisasi sesuai dengan persamaan ionik yang disingkat
1) H + + OH - = H 2 O
2) 2H + + CO 3 2- = H 2 O + CO 2
3) CaO + 2H + = Ca 2+ + H 2 O
4) Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2
3. Berinteraksi satu sama lain
2) MnO dan Na 2 O
3) P 2 O 5 dan SO 3
4. Persamaan reaksi redoks adalah
1) KOH +HNO 3 = KNO 3 +H 2 O
2) N 2 O 5 + H 2 O = 2 HNO 3
3) 2N 2 O = 2N 2 + O 2
4) BaCO 3 = BaO + CO 2
5. Reaksi pertukaran adalah interaksi
1) kalsium oksida dengan asam nitrat
2) karbon monoksida dengan oksigen
3) etilen dengan oksigen
4) asam klorida dengan magnesium
6. Hujan asam disebabkan oleh adanya atmosfer
1) nitrogen dan sulfur oksida
4) gas alam
7. Metana, bersama dengan bensin dan solar, digunakan sebagai bahan bakar pada mesin pembakaran dalam (kendaraan). Persamaan termokimia pembakaran gas metana adalah:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + 880 kJ
Berapa kJ kalor yang akan dilepaskan pada pembakaran CH 4 dengan volume 112 liter (pada nol)?
Pilih jawaban yang benar:
2. Tujuan
1. Dalam persamaan reaksi redoks, susunlah koefisiennya dengan cara apa pun yang Anda ketahui.
SnSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Sn(SO 4) 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O
Sebutkan nama zat pengoksidasi dan zat pereduksi serta bilangan oksidasi unsur-unsurnya. (4 poin)
2. Tuliskan persamaan reaksi yang memungkinkan terjadinya transformasi berikut:
(2) (3) (4) (5)
CO 2 → Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 → CaO → CaCl 2 → CaCO 3
(5 poin)
3. Tentukan rumus alkadiena jika massa jenis relatifnya di udara adalah 1,862 (3 poin)
4. Pada tahun 1928, ahli kimia Amerika dari General Motors Research Corporation, Thomas Midgley Jr., berhasil mensintesis dan mengisolasi di laboratoriumnya senyawa kimia yang terdiri dari 23,53% karbon, 1,96% hidrogen, dan 74,51% fluor. Gas yang dihasilkan 3,52 kali lebih berat dari udara dan tidak terbakar. Turunkan rumus senyawa, tuliskan rumus struktur zat organik yang sesuai dengan rumus molekul yang dihasilkan, dan beri nama. (6 poin).
5. Campurkan 140 g larutan asam klorida 0,5% dengan 200 g larutan asam klorida 3%. Berapa persentase asam klorida dalam larutan yang baru diperoleh? (3 poin)
3. Teka-teki silang
Pecahkan kata-kata yang dienkripsi dalam teka-teki silang
Sebutan: 1→ - secara horizontal
1↓ - vertikal
↓ Produk korosi besi.
→ Dibentuk melalui interaksi (6) dengan oksida basa.
→ Satuan kuantitas panas.
→ Ion bermuatan positif.
→ Ilmuwan Italia, yang namanya diberi nama salah satu besaran konstan terpenting.
→ Jumlah elektron pada tingkat terluar unsur No.14.
→……gas – karbon monoksida (IV).
→ Ilmuwan besar Rusia, terkenal, antara lain, sebagai pencipta lukisan mosaik dan penulis prasasti.
→ Jenis reaksi antara larutan natrium hidroksida dan asam sulfat.
Berikan contoh persamaan reaksi untuk (1→).
Nyatakan konstanta yang disebutkan pada (4).
Tulis persamaan reaksi (8).
Tuliskan struktur elektronik atom unsur yang disebutkan pada (5). (13 poin)
Bilangan oksidasi tertinggi mangan +7 berhubungan dengan oksida asam Mn2O7, asam mangan HMnO4 dan garamnya - permanganat.
Senyawa mangan (VII) merupakan oksidator kuat. Mn2O7 adalah cairan berminyak berwarna coklat kehijauan, jika bersentuhan dengan alkohol dan eter akan terbakar. Mn(VII) oksida berhubungan dengan asam mangan HMnO4. Itu hanya ada dalam solusi, tetapi dianggap salah satu yang terkuat (α - 100%). Konsentrasi maksimum HMnO4 dalam larutan adalah 20%. Garam HMnO4 – permanganat – adalah zat pengoksidasi terkuat; dalam larutan air, seperti asam itu sendiri, memiliki warna merah tua.
Dalam reaksi redoks Permanganat adalah zat pengoksidasi kuat. Tergantung pada reaksi lingkungan, mereka direduksi menjadi garam mangan divalen (dalam lingkungan asam), mangan (IV) oksida (dalam lingkungan netral) atau senyawa mangan (VI) - manganat - (dalam lingkungan basa). Jelas bahwa dalam lingkungan asam kemampuan oksidasi Mn+7 paling menonjol.
2KMnO4 + 5Na2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O
2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH
2KMnO4 + Na2SO3 + 2KOH → 2K2MnO4 + Na2SO4 + H2O
Permanganat mengoksidasi zat organik baik dalam lingkungan asam maupun basa:
2KMnO4 + 3H2SO4 + 5C2H5OH → 2MnSO4 + K2SO4 + 5CH3COH + 8H2O
alkohol aldehida
4KMnO4 + 2NaOH + C2H5OH → MnO2↓ + 3CH3COH + 2K2MnO4 +
Saat dipanaskan, kalium permanganat terurai (reaksi ini digunakan untuk menghasilkan oksigen di laboratorium):
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
Dengan demikian, untuk mangan, ketergantungan yang sama adalah karakteristiknya: ketika berpindah dari bilangan oksidasi yang lebih rendah ke bilangan oksidasi yang lebih tinggi, sifat asam senyawa oksigen meningkat, dan dalam reaksi OM sifat pereduksi digantikan oleh sifat oksidatif.
Permanganat bersifat racun bagi tubuh karena sifat pengoksidasinya yang kuat.
Untuk keracunan permanganat, hidrogen peroksida dalam asam asetat digunakan sebagai penawar:
2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH → 2(CH3COO)2Mn + 2CH3COOK + 5O2 + 8H2O
Larutan KMnO4 merupakan bahan kauterisasi dan bakterisida untuk merawat permukaan kulit dan selaput lendir. Sifat pengoksidasi kuat KMnO4 dalam lingkungan asam mendasari metode analisis permanganatometri, yang digunakan dalam analisis klinis untuk menentukan kemampuan oksidasi air dan asam urat dalam urin.
Tubuh manusia mengandung sekitar 12 mg Mn dalam berbagai senyawa, dengan 43% terkonsentrasi di jaringan tulang. Ini mempengaruhi hematopoiesis, pembentukan tulang, pertumbuhan, reproduksi dan beberapa fungsi tubuh lainnya.
mangan(II) hidroksida memiliki sifat basa lemah, teroksidasi oleh oksigen atmosfer dan zat pengoksidasi lainnya menjadi asam permanganat atau garamnya mangan:
Mn(OH)2 + H2O2 → H2MnO3↓ + H2O asam permanganat
(endapan coklat) Dalam lingkungan basa, Mn2+ dioksidasi menjadi MnO42-, dan dalam lingkungan asam menjadi MnO4-:
MnSO4 + 2KNO3 + 4KOH → K2MnO4 + 2KNO2 + K2SO4 + 2H2O
Garam asam mangan Н2МnО4 dan asam mangan НМnО4 terbentuk.
Jika dalam percobaan Mn2+ menunjukkan sifat pereduksi, maka sifat pereduksi Mn2+ dinyatakan lemah. Dalam proses biologis tidak mengubah bilangan oksidasi. Biokompleks Mn2+ yang stabil menstabilkan keadaan oksidasi ini. Efek stabilisasi muncul dalam waktu retensi yang lama dari cangkang hidrasi. Mangan(IV) oksida MnO2 adalah senyawa mangan alami stabil yang ditemukan dalam empat modifikasi. Semua modifikasi bersifat amfoter dan memiliki dualitas redoks. Contoh dualitas redoks MnO2: МnО2 + 2КI + 3СО2 + Н2О → I2 + МnСО3 + 2КНСО3
6MnO2 + 2NH3 → 3Mn2O3 + N2 + 3H2O
4MnO2 + 3O2 + 4KOH → 4KMnO4 + 2H2O
senyawa Mn(VI).- tidak stabil. Dalam larutan dapat berubah menjadi senyawa Mn(II), Mn(IV) dan Mn(VII): mangan oksida (VI) MnO3 berupa massa berwarna merah tua yang menyebabkan batuk. Bentuk hidrat MnO3 adalah asam permanganat lemah H2MnO4, yang hanya ada dalam larutan air. Garamnya (manganat) mudah hancur akibat hidrolisis dan pemanasan. Pada 50°C MnO3 terurai:
2MnO3 → 2MnO2 + O2 dan terhidrolisis bila dilarutkan dalam air: 3MnO3 + H2O → MnO2 + 2HMnO4
Turunan Mn(VII) adalah mangan (VII) oksida Mn2O7 dan bentuk hidratnya – asam НМnО4, hanya diketahui dalam larutan. Mn2O7 stabil hingga 10°C, terurai secara eksplosif: Mn2O7 → 2MnO2 + O3
Ketika dilarutkan dalam air dingin, terbentuk asam Mn2O7 + H2O → 2НМnО4
Garam asam mangan НМnО4- permanganat. Ion menyebabkan warna larutan menjadi ungu. Mereka membentuk kristal hidrat dari jenis EMnO4∙nH2O, dimana n = 3-6, E = Li, Na, Mg, Ca, Sr.
Permanganat KMnO4 sangat larut dalam air . Permanganat - zat pengoksidasi kuat. Properti ini digunakan dalam praktik medis untuk desinfeksi, dalam analisis farmakope untuk identifikasi H2O2 melalui interaksi dengan KMnO4 dalam lingkungan asam.
Permanganat adalah racun bagi tubuh, netralisasinya dapat terjadi sebagai berikut: 2KMnO4 + 5H2O2 + 6CH3COOH = 2Mn(CH3COO)2 + 2CH3COOK + 8H2O + 5O2
Untuk pengobatan keracunan permanganat akut larutan H2O2 berair 3% yang diasamkan dengan asam asetat digunakan. Kalium permanganat mengoksidasi zat organik dalam sel jaringan dan mikroba. Dalam hal ini, KMnO4 direduksi menjadi MnO2. Mangan(IV) oksida juga dapat bereaksi dengan protein membentuk kompleks berwarna coklat.
Di bawah pengaruh kalium permanganat KMnO4, protein dioksidasi dan dikoagulasi. Berdasarkan ini penerapannya sebagai sediaan luar dengan sifat antimikroba dan kauterisasi. Selain itu, efeknya hanya terlihat pada permukaan kulit dan selaput lendir. Sifat oksidatif larutan KMnO4 dalam air menggunakan untuk netralisasi zat organik beracun. Sebagai hasil oksidasi, produk yang kurang beracun terbentuk. Misalnya, obat morfin diubah menjadi oksimorfin yang tidak aktif secara biologis. Kalium permanganat menerapkan dalam analisis titrimetri untuk mengetahui kandungan berbagai zat pereduksi (permanganatometri).
Kemampuan oksidasi permanganat yang tinggi menggunakan dalam ekologi untuk menilai pencemaran air limbah (metode permanganat). Jumlah permanganat yang teroksidasi (berubah warna) menentukan kandungan pengotor organik dalam air.
Metode permanganat (permanganatometri) digunakan juga di laboratorium klinis untuk mengetahui kadar asam urat dalam darah.
Garam asam mangan disebut permanganat. Yang paling terkenal adalah garam kalium permanganat KMnO4 - zat kristal berwarna ungu tua, cukup larut dalam air. Larutan KMnO4 berwarna merah tua, dan pada konsentrasi tinggi berwarna ungu, ciri anion MnO4-
Permanganat kalium terurai saat dipanaskan
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
Kalium permanganat adalah zat pengoksidasi yang sangat kuat, dengan mudah mengoksidasi banyak zat anorganik dan organik. Derajat reduksi mangan sangat bergantung pada pH lingkungan.
Pemulihan e kalium permanganat dalam lingkungan dengan tingkat keasaman yang bervariasi berlangsung sesuai dengan skema berikut:
pH asam<7
mangan(II) (Mn2+)
KMnO4 + zat pereduksi pH lingkungan netral = 7
mangan(IV) (MnO2)
Lingkungan basa pH>7
mangan(VI) (MnO42-)
Perubahan warna Mn2+ pada larutan KMnO4
Endapan coklat MnO2
Larutan MnO42 berubah warna menjadi hijau
Contoh reaksi dengan partisipasi kalium permanganat di berbagai lingkungan (asam, netral dan basa).
pH<7 5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4= 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O
MnO4 - +8H++5℮→ Mn2++ 4H2O 5 2
SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+ 2 5
2MnO4 - +16H++ 5SO32- + 5H2O → 2Mn2++ 8H2O + 5SO42-+10H+
2MnO4 - +6H++ 5SO32- → 2Mn2++ 3H2O + 5SO42-
pH = 7 3K2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2MnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
MnO4- + 2H2O+3ē = MnO2 + 4OH- 3 2
SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+- 2 3
2MnO4 - +4H2O + 3SO32- + 3H2O → 2MnO2 + 8OH- + 3SO42-+6H+ 6H2O + 2OH-
2MnO4 - + 3SO32- + H2O → 2MnO2 + 2OH- + 3SO42
pH>7 K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = 2K2МnO4 + K2SO4 + Н2O
MnO4- +1 ē → MnO42- 1 2
SO32- + 2ОH- - 2ē → SO42-+ H2О 2 1
2MnO4- + SO32- + 2ОH- →2MnO42- + SO42-+ H2О
Kalium permanganat KMnO4 digunakan dalam praktek kedokteran sebagai desinfektan dan antiseptik untuk mencuci luka, membilas, douching, dll. Larutan KMnO4 berwarna merah muda muda digunakan secara oral untuk bilas lambung jika terjadi keracunan.
Kalium permanganat sangat banyak digunakan sebagai zat pengoksidasi.
Dengan menggunakan KMnO4, banyak obat yang dianalisis (misalnya persentase konsentrasi (%) larutan H2O2).
Ciri-ciri umum elemen d subkelompok VIIIB. Struktur atom. Elemen keluarga besi. Keadaan oksidasi dalam senyawa. Sifat fisik dan kimia besi. Aplikasi. Prevalensi dan bentuk kemunculan unsur d dari keluarga besi di alam. Garam besi (II, III). Senyawa kompleks besi (II) dan besi (III).
Sifat umum unsur subkelompok VIIIB:
1) Rumus elektronik umum level terakhir (n - 1)d(6-8)ns2.
2) Pada setiap periode terdapat 3 unsur dalam golongan ini yang membentuk triad (famili):
a) Keluarga besi: besi, kobalt, nikel.
b) Keluarga logam platina ringan (keluarga paladium): rutenium, rhodium, paladium.
c) Keluarga logam berat platina (keluarga platina): osmium, iridium, platina.
3) Kesamaan unsur-unsur dalam setiap famili disebabkan oleh kedekatan jari-jari atom, sehingga kepadatan dalam famili tersebut dekat.
4) Massa jenis bertambah seiring bertambahnya nomor periode (volume atom kecil).
5) Ini adalah logam dengan titik leleh dan titik didih yang tinggi.
6) Bilangan oksidasi maksimum masing-masing unsur meningkat seiring dengan bertambahnya nomor periode (untuk osmium dan rutenium mencapai 8+).
7) Logam-logam ini mampu memasukkan atom hidrogen ke dalam kisi kristal; dengan adanya atom hidrogen, zat pereduksi aktif muncul. Oleh karena itu, logam-logam ini merupakan katalis untuk reaksi yang melibatkan penambahan atom hidrogen.
8) Senyawa logam ini terwarnai.
9) Karakteristik bilangan oksidasi besi +2, +3, dalam senyawa tidak stabil +6. Nikel memiliki +2, yang tidak stabil memiliki +3. Platinum memiliki +2, yang tidak stabil memiliki +4.
Besi. Mendapatkan besi(semua reaksi ini terjadi ketika dipanaskan)
*4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2. Kondisi: pembakaran pirit besi.
*Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O. *Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2.
*FeO + C = Fe + CO.
*Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (metode termit). Kondisi: pemanasan.
* = Fe + 5CO (penguraian besi pentakarbonil digunakan untuk menghasilkan besi yang sangat murni).
Sifat kimia besi Reaksi dengan zat sederhana
*Fe + S = FeS. Kondisi: pemanasan. *2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.
*Fe + I2 = FeI2 (yodium adalah oksidator yang kurang kuat dibandingkan klorin; FeI3 tidak ada).
*3Fe + 2O2 = Fe3O4 (FeO Fe2O3 adalah oksida besi paling stabil). Fe2O3 nH2O terbentuk di udara lembab.
BAGIAN 1
1. Keadaan oksidasi (s.o.) adalah muatan konvensional atom-atom suatu unsur kimia dalam suatu zat kompleks, dihitung berdasarkan asumsi bahwa ia terdiri dari ion-ion sederhana.
Kamu harus tahu!
1) Sehubungan dengan. HAI. hidrogen = +1, kecuali hidrida .
2) Sehubungan dengan. HAI. oksigen = -2, kecuali peroksida  dan fluorida 
3) Bilangan oksidasi logam selalu positif.
Untuk logam dari subkelompok utama dari tiga kelompok pertama p. HAI. konstan:
Logam golongan IA - hal. HAI. = +1,
Logam golongan IIA - hal. HAI. = +2,
Logam golongan IIIA - hal. HAI. = +3.
4
Dalam atom bebas dan zat sederhana p. HAI. = 0,5
Jumlah s. HAI. semua elemen dalam koneksi = 0.
2. Cara pembentukan nama senyawa dua unsur (biner).
4. Lengkapi tabel “Nama dan rumus senyawa biner”.
5. Tentukan bilangan oksidasi unsur senyawa kompleks yang disorot dalam font.
BAGIAN 2
1. Tentukan bilangan oksidasi unsur kimia dalam senyawa menggunakan rumusnya. Tuliskan nama-nama zat tersebut.
2. Bagilah zat FeO, Fe2O3, CaCl2, AlBr3, CuO, K2O, BaCl2, SO3 menjadi dua golongan. Tuliskan nama-nama zat, sebutkan bilangan oksidasinya.
3. Menetapkan korespondensi antara nama dan bilangan oksidasi atom suatu unsur kimia dan rumus senyawanya.
4. Buatlah rumus zat berdasarkan namanya.
5. Berapa jumlah molekul dalam 48 g sulfur (IV) oksida?
6. Dengan menggunakan Internet dan sumber informasi lainnya, siapkan pesan tentang penggunaan senyawa biner sesuai dengan rencana berikut:
1) rumus;
2) nama;
3) properti;
4) aplikasi.
Air H2O, hidrogen oksida. Air dalam kondisi normal berbentuk cair, tidak berwarna, tidak berbau, dan berwarna biru dalam lapisan yang tebal. Titik didihnya sekitar 100⁰С. Merupakan pelarut yang baik. Molekul air terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen, demikianlah komposisi kualitatif dan kuantitatifnya. Ini adalah zat kompleks, ditandai dengan sifat kimia berikut: interaksi dengan logam alkali, logam alkali tanah.
Reaksi pertukaran dengan air disebut hidrolisis. Reaksi-reaksi ini sangat penting dalam kimia.
7. Bilangan oksidasi mangan pada senyawa K2MnO4 adalah:
8. Kromium mempunyai bilangan oksidasi paling rendah dalam senyawa yang rumusnya adalah:
1) Cr2O3
9. Klorin menunjukkan bilangan oksidasi maksimumnya dalam senyawa yang rumusnya adalah:
