D-Металлы VII группы

К d-металлам VII группы относятся: марганец (Мn), технеций (Тс) и рений (Rе). Электронная конфигура­ция данных атомов имеет вид (n-1)d⁵ns². Максимальная степень окисления данных элементов равна +7. Наиболее устойчивые степени окисления для марганца: +2, +4, +6 и +7.

Марганец – серебристо-белый, хрупкий, достаточно ак­тивный металл. В ряду напряжений он находится между алюминием и цинком. На воздухе покрыт оксидной плёнкой, предохраняющей его от дальнейше­го окисления. В порошкообразном состоянии марганец при нагревании разлагает воду:

Мn + 2Н₂О = Мn(ОН)₂ + Н₂.

С соляной и разбавленной серной кислотами марганец интенсивно реагирует:

Мn + 2НСl = МnСl₂ + Н₂,

Мn + Н₂SО₄ = МnSО₄ + Н₂.

Азотная и концентрированная серная кислоты окисляют марганец также до двухвалентного состояния:

3Мn + 8НNO_3(разб.) → 3Мn(NO₃) ₂ + 2NO + 4Н₂О,

Мn + 2Н₂SО_4(конц.) = МnSО₄ + SО₂ + 2Н₂О.

Наиболее устойчивым соединением марганца является МnО₂. Широко применяется в гальванических элементах. В кислой среде МnО₂ – довольно сильный окислитель. При взаимодействии с соляной кислотой вначале протекает реакция нейтрализации, а затем образующийся хлорид марганца (IV) разлагается по внутримолекулярной окислительно-восстановительной реакции:

МnО₂ + 4НСl = МnСl₄ + 2Н₂О,

Мn⁺⁴Сl^–₄ = Мn⁺²Сl₂ + Сl⁰₂↑.

Наиболее широко применяемое соединение семивалентного марганца – КМпО₄ перманганат калия. Соединения марганца в высшей степени окисления +7 очень неустойчивы, являются сильными окислителями. Степень восстановления Мn⁺⁷ в перманганате калия зависит от рН среды:

1) в кислой среде восстанавливается до Мn⁺²,

2КМnО₄ + 5К₂SО₃ + 3Н₂SО₄ = 2МnSО₄ + 6К₂SО₄ + 3Н₂О,

2) в нейтральной среде до Мn⁺⁴,

2КМnО₄ + 3К₂SО₃+ Н₂О = 2МnО₂↓ + 3К₂SО₄ + 2КОН,

3) в щелочной среде до Мn⁺⁶,

2КМnО₄ + К₂SО₃+ 2КОН = 2К₂МnО₄ + К₂SО₄ + Н₂О.

При нагревании в сухом виде перманганат калия разлагается с выделением кислорода:

2КМnО₄ = К₂МnО₄ + МnО₂ + О₂↑.

Марганец преимущественно применяется для получения специальных сортов стали. Марганец в виде ферромарганца используется при выплавке стали для удаления кислорода (раскисление) и серы. Сплав манганин (12 % Мn,

3 % Ni) обладает высоким электрическим сопротивлением. Многообразие соединений марганца и особенности их свойств находят широкое применение в химии, в частности, в разделе аналитической химии «перманганатометрия».

В таблице 19.2 приведены формулы оксидов, гидроксидов и солей присущих марганцу. Данные, приведенные в таблице, еще раз подчеркивают, что увеличение степени окисления элемента ослабляет основные свойства его оксидов и гидроксидов и усиливает их кислотные свойства.

Таблица 19.2 – Основные классы соединений марганца

Технеций представляет практический интерес в виде соединений пертехнатов, которые являются эффективными ингибиторами коррозии железа в воде даже при температуре 250 ^оС.

Рений и его сплавы применяются в электрических лампах и электровакуумных приборах. Жаропрочные и тугоплавкие сплавы рения с вольфрамом, молибденом, танталом используют для изготовления некоторых ответственных деталей.