[МУЗЫКА] [МУЗЫКА]
Давайте подведем итог рассмотрению
химии соединений хрома и марганца, составив схемы основных превращений.
Итак, в традиционной для нас манере мы будем откладывать по вертикали
различные степени окисления, характерные для соединений хрома,
а по горизонтали — различные формы нахождения соединений
хрома в водных растворах в зависимости от pH-среды.
Итак, тогда у нас по вертикали будет окислительно-восстановительные
превращения, а по горизонтали — кислотно-основные превращения.
Начнем рисовать эту схему с хромистого железняка, основного соединения,
использующегося для производства хрома в промышленности.
Его формула: FeCr2O4.
При восстановлении углем получают хром в степени окисления ноль в смеси с железом,
так называемый феррохром, используемый при легировании стали.
С помощью окислительно-восстановительной плавки хромистый железняк превращают в
хромат, например, натрия или калия.
При добавлении кислоты хроматы превращаются в дихроматы,
дихромат K2 Cr2O7 можно в твердом состоянии подвергнуть
восстановлению с углем и получить оксид хрома 3.
Достаточно инертное соединение, плохо вступающее в химические реакции,
нерастворимое в воде, в кислотах и в щелочах.
С помощью алюмотермии можно получить металлический хром.
Металлический хром реагирует с такими простыми веществами, как, например,
O2, в этом случае снова получается оксид хрома 3, или хлор 2, тогда получается
хлорид хрома 3, безводный хлорид хрома 3 красивого фиолетового цвета.
Получить хлорид хрома 3 или другие растворимые соединения хрома 3 можно и
реакцией в растворе.
Для этого нужно восстановителем подействовать на хромат или дихромат в
кислой среде.
Если же реакция будет протекать в нейтральной среде,
то будет получаться Cr(OH)3.
Если реакция будет протекать в щелочной среде, то будет получаться Cr(OH)6 3−.
Такая разница в продуктах восстановления обусловлена амфотерными
свойствами Cr(OH)3.
В щелочной среде он растворяется с образованием гидроксокомплекса Cr(OH)3 3−,
а в кислой среде растворяется с образованием катионов хрома 3+ в растворе.
Можно хром 3+ окислить в растворе до дихромата калия.
Для этого необходим сильный окислитель, например, такой как персульфат.
Эта реакция будет идти и в щелочной среде с помощью такого окислителя,
как хлор 2 или бром 2, но тогда будет получаться раствор хромата.
Действие концентрированной серной кислоты на K2Cr2O7 —
это способ получения оксида хрома 6.
Давайте теперь составим аналогичную схему для соединений марганца.
Начнем ее рисовать с, конечно же, основного соединения марганца, MnO2.
Если его смешать с Fe2O3 и нагреть, сильно нагреть с углем,
то можно получить ферромарганец — это тот продукт,
который используется для получения легированных сталей.
Для получения чистого марганца MnO2 вовлекают в реакцию
окислительно-щелочной плавки, используя кислород
и Na2CO3 в качестве окислителя и щелочного агента соответственно.
В этом процессе образуется манганат натрия, Na2MnO4.
Его можно превратить в перманганат,
используя электролиз или окисление хлором в щелочной среде.
Перманганат калия — чрезвычайно сильный окислитель.
При действии на него различных восстановителей он превращается в другие
соединения марганца, в зависимости от pH- среды в различных степенях окисления.
В кислой среде образуется марганец 2+, в щелочной среде образуется
MnO4 2−, а в нейтральной среде — вновь MnO2.
Марганец 2+ при добавлении щелочи легко превращается в Mn(OH)2,
который, в свою очередь, достаточно быстро в щелочной среде вновь окисляется до MnO2.
Для соединения марганца 6+ характерна неустойчивость,
особенно в кислой среде, неустойчивость к реакции диспропорционирования.
Они диспропорционируют с образованием марганца 4, то есть оксидом марганца,
MnO2, и соединений марганца 7, то есть KMnO4.
Действие концентрированной серной кислоты на KMnO4
— это способ получения оксида марганца 7, Mn2O7.
Марганец 2+ можно окислить до марганца 7+ в растворе, используя
для этого чрезвычайно сильный окислитель, например, пероксодисульфат калия.
Конечно же, эти схемы не охватывают всех превращений химии хрома и марганца,
но демонстрируют вам основные тенденции их свойств.
Впереди нас ждут элементы I и II группы.
Константин Коваленкокандидат химических наук, доцент
