МА́РГАНЦА ОКСИ́ДЫ
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
МА́РГАНЦА ОКСИ́ДЫ, химич. соединения марганца с кислородом, соответствующие разл. степеням окисления марганца.
Оксид марганца(II) MnO (монооксид) – серо-зелёные кристаллы; плотность 5180 кг/м3, tпл 1569 °C; антиферромагнетик; обладает полупроводниковыми свойствами. Встречается в природе в виде минерала манганозита. Проявляет слабые оснóвные свойства, практически нерастворим в воде и щелочах, хорошо растворим в кислотах с образованием солей Mn(II), окисляется на воздухе при комнатной темп-ре, восстанавливается до Mn водородом, алюминием, углеродом, оксидом углерода. Получают MnO восстановлением Mn3O4 и MnO2 водородом или оксидом углерода CO при 700–900 °C, разложением Mn(OH)2,MnC2O4,Mn(NO3)2,MnCO3 в инертной атмосфере при 300 °C и др. способами. Монооксид MnO применяется при произ-ве керамики, микроудобрений, антиферромагнитных материалов и пр. Гидроксид Mn(OH)2 – слабое основание, малорастворим в воде.
Оксид марганца(III) Mn2O3 (сесквиоксид) – бурые кристаллы; плотность 4500 кг/м3, при нагревании выше 750 °C разлагается с выделением O2; парамагнетик. Существует в двух кристаллич. модификациях: при нагревании до 670 °C тетрагональная α-форма (в природе – минерал курнакит) переходит в кубическую β-форму (в природе – минерал биксбиит). Проявляет оснóвные свойства, практически нерастворим в воде. На воздухе медленно окисляется до MnO2, восстанавливается водородом при 300 °C до MnO, алюминием при нагревании – до Mn, в кислой среде диспропорционирует (Mn2O3+2H+=MnO2+Mn2++H2O). Получают термическим разложением минералов марганца (гроутита, манганита). Гидроксид Mn(OH)3 – очень слабое основание, практически нерастворим в воде.
Двойной оксид марганца(III,IV) Mn3O4 – чёрно-коричневые кристаллы; при обычных условиях устойчива тетрагональная α-форма (в природе – минерал гаусманит); плотность 4856 кг/м3; tпл 1590 °C; парамагнетик; практически нерастворим в воде. Кислородом окисляется до Mn2O3, в атмосфере водорода при 500 °C восстанавливается до MnO. Образуется при нагревании до 1000 °C соединений Mn на воздухе или в атмосфере кислорода, при термическом (при 950 °C) разложении MnO2. Применяется для получения ферритов, манганатов, как катализатор.
Диоксид марганца(IV) MnO2 – тёмно-серые или тёмно-коричневые кристаллы, наиболее распространённое в природе соединение Mn. Устойчива тетрагональная β-форма (в природе – минерал пиролюзит), плотность 5026 кг/м3; при температуре выше 580 °C разлагается; парамагнетик. Диоксид – нестехиометрическое соединение, в кристаллич. решётке всегда наблюдается недостаток кислорода. Обладает амфотерными свойствами; в воде и в щелочах практически нерастворим; при нагревании проявляет свойства окислителя (например, MnO2+4HCl−Cl2+MnCl2+2H2O); по отношению к более сильным окислителям в щелочной среде является восстановителем (образуется MnO2–4); при окислительном сплавлении MnO2 со щелочами образуются манганаты. Получают MnO2 восстановлением KMnO4 в нейтральной среде, электролизом солей Mn(II) и др. способами. Диоксид марганца(IV) применяется для получения Mn и его соединений, как деполяризатор в сухих гальванических элементах, окислитель (в химич. пром-сти, гидрометаллургии, органич. синтезе), в произ-ве кирпича, цветного стекла, катализаторов, сиккативов, красителей, красок и др.
Известны двойные и тройные оксиды марганца(IV); напр., путём сплавления пиролюзита MnO2 с оксидом кальция получены CaMnO3,Ca2MnO4иCa3MnO8 . Тройные оксиды состава MI1–xMIIxMnO3 со структурой перовскита (MI – редкоземельный элемент, MII – щёлочноземельный элемент, x = 0,2–0,5), например Ca1–xLaxMnO3, проявляют высокую электрич. проводимость и ферромагнитные свойства, причём электрич. сопротивление этих соединений уменьшается на неск. порядков при внесении их в магнитное поле.
Оксид марганца(VII) Mn2O7 (гептаоксид димарганца) – коричневая летучая гигроскопичная маслянистая жидкость, при охлаждении тёмно-зелёные кристаллы; tпл 5,9 °C, плотность 2400 кг/м3. Очень неустойчив: при медленном нагревании выше 55 °C разлагается с выделением O2 и образованием низших оксидов, разлагается со взрывом при механич. воздействии, в присутствии следов органич. веществ, при темп-ре выше 95 °C или больших скоростях нагревания взрывается; обладает кислотными свойствами; очень сильный окислитель (диэтиловый эфир, спирт и др. органич. вещества при соприкосновении с Mn2O7 воспламеняются). Получают при взаимодействии KMnO4 c концентрир. H2SO4 при охлаждении.