23. Підгрупа Мангану (vіів). Зміна хімічних властивостей елементів. Фізичні та хімічні властивості простих речовин. Добування і застосування. Сполуки Мn (II,IV,VII). Оксиди та гідроксиди.

До побічної підгрупи VII групи належать елементи Манган Мп, Технецій Тс і Реній Rе, які є повними електронними аналогами з конфігурацією валентних електронів (п - 1)d^5ns^2. Наявність у зовнішньому електронному шарі їхніх атомів лише двох електронів визначає металічну природу цих елементів.

Атоми Мангану та його аналогів утворюють хімічні зв'язки за рахунок орбіталей як зовнішнього, так і передостаннього електронного шару. Макси­мальна ковалентність Мангану, Технецію і Ренію дорівнює 9. Для них найхарактерніші d^2sp^3 - і d^2s - (або sp^3)гібридизовані стани. Для Ренію і Тех-нецію відомі також сполуки, в яких вони перебувають у стані d^4sр³- і навіть d^5sp^3- гібридизації.

Для Мангану характерні ступені окиснення +2, +4 і +7. Крім цього, існують сполуки Мангану зі ступенями окиснення +3 і 4-6. Для Ренію і Тех-нецію найхарактернішим є ступінь окиснення +7.

В елементів підгрупи Мангану, як і в елементів інших побічних підгруп, від Мп до Ке збільшується стійкість сполук, у яких ці елементи виявляють вищі ступені окиснення.

Зі зростанням ступеня окиснення Мангану та його аналогів тенденція до утворення цими елементами аніонних комплексних сполук зростає, а катіон­них комплексних сполук — зменшується. Хімічна активність простих речо­вин у ряду Мn-Tc-Re послаблюється

Добування та властивості мангану

Вміст Мангану в земній корі становить 9- 10"² %. Найпоширенішими мінералами Мангану є піролюзит Мп0₂, марганцевий шпейс МпС0₃, брауніт Мп₂0₃, гаусманіт Мп₃0₄, родоніт MnSiO^, марганцевий блиск MnS.

Манган — моноізотопний елемент. Невеликі кількості Мангану є в ткани­нах тваринних і рослинних організмів, це надзвичайно важливий мікроеле­мент для рослин. Нестача Мангану в грунтах і відповідно в рослинах призво­дить до розвитку специфічних захворювань кісток у тварин.

Йони Мангану є активаторами багатьох процесів обміну, каталізують про­цеси синтезу хлорофілу, кровотворення, утворення антитіл. Добова потреба дорослої людини в Мангані — 8 мг.

Манган добувають відновленням його оксидів вуглецем або силіцієм, рідше алюмінієм:

Мп0₂ + 2С = Mn + 2CO.

Якщо сировиною служить суміш піролюзиту й оксидів Феруму, то утво­рюється сплав мангану з залізом — фероманган. Найбільшу кількість мангану добувають у вигляді феромангану, в якому вміст Мп досягає 60—90 %. Він є джерелом мангану для металургійної промисловості, особливо багато його використовується під час виплавляння сталі. Щорічний видобуток мангану становить мільйони тонн.

Манган добувають також електролізом водного розчину MnS0₄. Невелику кількість металічного мангану в лабораторних умовах можна добути алю-мінотермічним способом.

Манган — сріблясто-білий метал, твердий, стійкий проти дії води і повітря, тугоплавкий (температура плавлення 1244 °С). Манган, добутий звичайним спо­собом, крихкий, а манган високого ступеня чистоти можна прокатувати і штам­пувати. Манган утворює кілька алотропних видозмін: а-, β-, у- та δ-манган.

Передостанній електронний шар атома Мангану Зs^2 3p^2 3d^2 дуже стійкий а оскільки у зовнішньому електронному шарі атома Мангану перебуває два 5-електрони, ступінь окиснення +2 для нього є одним із найстійкіших. Тому під час взаємодії мангану з кислотами утворюються солі Мангану(II)

У ряду електрохімічних потенціалів манган розміщується до водню, він досить активно взаємодіє з розбавленими розчинами кислот-неокисників з виділенням водню:

Мп + 2НС1 = МпС1₂ + Н₂Т.

Під час взаємодії з розбавленим розчином нітратної кислоти манган як активний метал відновлює HN0₃ до нітрату амонію.

Манган, як і магній, легко розчиняється у воді за наявності хлориду амонію:

Мп + 2Н₂0 + 2NR,C1 = МпС1₂ + 2NH₄OH + Н₂Т.

Завдяки високій активності манган легко окиснюється киснем повітря. Проте оксидна захисна плівка, що утворюється на його поверхні, захищає метал від подальшого руйнування. Ще стійкіша захисна плівка утворюється під дією на Мп холодної HN0₃.

У порошкоподібному стані манган дуже енергійно сполучається з гало­генами, киснем, сіркою, фосфором, силіцієм, азотом та іншими неметалами. Під час взаємодії мангану з хлором утворюється хлорид мангану МпСЬ, з фтором — MnF₃ і MnF₄. З сіркою манган утворює сульфід мангану MnS. Відомий також дисульфід мангану MnS₂, який трапляється в природі.

Під час нагрівання манган здатний сполучатися з фосфором і азотом з утво­ренням фосфідів (Mn₂P, MnP,Mn₃P₂) і нітридів (Mn₃N₂, Mn₅N₂, Mn₂N, MnN).

Манган утворює чотири оксиди: МпО, Мп₂0₃, Мп0₂, Мп₂0₇. Найстій-кішим з них є Мп0₂, який існує в природі.

За наявності відновників Мп0₂ може відновлюватись до Мп(ІІ):

Мп0₂+Н₂ = МпО+Н₂0.