МА́РГАНЦА ОКСИ́ДЫ
-
Рубрика: Химия
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МА́РГАНЦА ОКСИ́ДЫ, химич. соединения марганца с кислородом, соответствующие разл. степеням окисления марганца.
Оксид марганца(II) $\ce{MnO}$ (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 $\ce{Mn(II)}$, окисляется на воздухе при комнатной темп-ре, восстанавливается до $\ce{Mn}$ водородом, алюминием, углеродом, оксидом углерода. Получают $\ce{MnO}$ восстановлением $\ce{Mn3O4}$ и $\ce{MnO2}$ водородом или оксидом углерода $\ce{CO}$ при 700–900 °C, разложением $\ce{Mn(OH)2, MnC2O4, Mn(NO3)2, MnCO3}$ в инертной атмосфере при 300 °C и др. способами. Монооксид $\ce{MnO}$ применяется при произ-ве керамики, микроудобрений, антиферромагнитных материалов и пр. Гидроксид $\ce{Mn(OH)2}$ – слабое основание, малорастворим в воде.
Оксид марганца(III) $\ce{Mn2O3}$ (сесквиоксид) – бурые кристаллы; плотность 4500 кг/м3, при нагревании выше 750 °C разлагается с выделением $\ce{O2}$; 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 $\ce{MnO2}$, восстанавливается водородом при 300 °C до $\ce{MnO}$, алюминием при нагревании – до $\ce{Mn}$, в кислой среде диспропорционирует ($\ce{Mn2O3 + 2H+ = MnO2 + Mn^2+ + H2O}$). Получают термическим разложением минералов марганца (гроутита, манганита). Гидроксид $\ce{Mn(OH)3}$ – очень слабое основание, практически нерастворим в воде.
Двойной оксид марганца(III,IV) $\ce{Mn3O4}$ – чёрно-коричневые кристаллы; при обычных условиях устойчива тетрагональная $α$-форма (в природе – минерал гаусманит); плотность 4856 кг/м3; $t_{пл}$ 1590 °C; парамагнетик; практически нерастворим в воде. Кислородом окисляется до $\ce{Mn2O3}$, в атмосфере водорода при 500 °C восстанавливается до $\ce{MnO}$. Образуется при нагревании до 1000 °C соединений $\ce{Mn}$ на воздухе или в атмосфере кислорода, при термическом (при 950 °C) разложении $\ce{MnO2}$. Применяется для получения ферритов, манганатов, как катализатор.
Диоксид марганца(IV) $\ce{MnO2}$ – тёмно-серые или тёмно-коричневые кристаллы, наиболее распространённое в природе соединение $\ce{Mn}$. 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, $\ce{MnO2 + 4HCl - Cl2 +MnCl2 +2H2O}$); по отношению к более сильным окислителям в щелочной среде является восстановителем (образуется $\ce{MnO_4^{2–}}$); при окислительном сплавлении $\ce{MnO2}$ со щелочами образуются манганаты. Получают $\ce{MnO2}$ восстановлением $\ce{KMnO4}$ в нейтральной среде, электролизом солей $\ce{Mn(II)}$ и др. способами. Диоксид марганца(IV) применяется для получения $\ce{Mn}$ 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 $\ce{MnO2}$ с оксидом кальция получены $\ce{CaMnO3 , Ca2MnO4\: и\: Ca3 MnO8}$ . Тройные оксиды состава $\ce{M^{I}_{1–x}M^{II}_{x}MnO3}$ со структурой перовскита ($\ce{M^{I}}$ – редкоземельный элемент, $\ce{M^{II}}$ – щёлочноземельный элемент, $x$ = 0,2–0,5), например $\ce{Ca_{1–x}La_{x}MnO3}$, 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) $\ce{Mn2O7}$ (гептаоксид димарганца) – коричневая летучая гигроскопичная маслянистая жидкость, при охлаждении тёмно-зелёные кристаллы; $t_{пл}$ 5,9 °C, плотность 2400 кг/м3. Очень неустойчив: при медленном нагревании выше 55 °C разлагается с выделением $\ce{O2}$ 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 $\ce{Mn2O7}$ воспламеняются). Получают при взаимодействии $\ce{KMnO4}$ c концентрир. $\ce{H2SO4}$ при охлаждении.