Соли марганцевой кислоты называются перманганаты.
Наиболее известной является соль перманганат калия КМnО4 ‒ темно-фиолетовое кристаллическое вещество, умеренно растворимое в воде. Растворы КМnО4 имеют темно-малиновый цвет, а при больших концентрациях – фиолетовый, свойственный анионам МnО4-
Перманганат калия разлагается при нагревании:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
Перманганат калия ‒ очень сильный окислитель, легко окисляет многие неорганические и органические вещества. Степень восстановления марганца очень сильно зависит от рН среды.
Восстановление перманганата калия в средах различной кислотности протекает в соответствии схемой 1.
Схема 1.
Примеры реакций с участием перманганата калия в различных средах (кислой, нейтральной и щелочной):
рН <7 (средакислая)
5K2SO3 + 2KMnO4 + 3H2SO4= 2МnSO4 + 6K2SO4 + 3Н2O
MnO4 - +8H++5℮→ Mn2++ 4H2O 5 2
10
SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+ 2 5
2MnO4 - + 16H+ + 5SO32- + 5H2O → 2Mn2++ 8H2O + 5SO42-+ 10H+
2MnO4 - +6H++ 5SO32- → 2Mn2++ 3H2O + 5SO42-
рН = 7 9среданейтральная)
3K2SO3 + 2KMnO4 + H2O = 2МnO2 + 3K2SO4 + 2KOH
MnO4- + 2H2О+3ē = MnO2 + 4OH- 3 2
6
SO32- + H2O - 2ē → SO42-+2H+- 2 3
2MnO4 - +4H2O + 3SO32- + 3H2O → 2MnO2 + 8OH - + 3SO42-+ 6H+
6Н2О + 2ОН-
2MnO4 - + 3SO32- + H2O→ 2MnO2 + 2OH- + 3SO42
рН>7 (среда щелочная)
K2SO3 + 2KMnO4 + 2KOH = 2K2МnO4 + K2SO4 + Н2O
MnO4- +1 ē → MnO42- 1 2
2
SO32- + 2ОH- - 2ē → SO42-+ H2О 2 1
2MnO4- + SO32- + 2ОH- →2MnO42- + SO42-+ H2О
Перманганат калия КМnО4 применяют в медицинской практике как дезинфицирующее и антисептическое средство для промывания ран, полоскания, спринцеваний и т.д. Светло-розовый раствор КМnО4 внутрь применяют при отравлениях для промывания желудка.
Перманганат калия очень широко используется как окислитель.
С помощью КМnО4 проводят анализ многих лекарств (например, процентную концентрацию (%) раствора Н2О2).
Задания для самоконтроля:
1. Какие степени окисления проявляет марганец в своих соединениях?
2. Как изменяется характер оксидов и гидроксидов марганца при увеличении его степени окисления?
3. Каковы продукты восстановления перманганата калия в различных средах?
4. Какое соединение марганца наиболее распространено в природе? Как получить его, исходя из MnCl2, из KMnO4?
5. В чём сходство и различие в свойствах p-и d-элементов и их соединений (строение атомов, степени окисления, характер химических связей в соединениях, склонность к образованию катионной и анионной форм, свойства оксидов, кислот)?
Задания для самостоятельной работы:
1.Составьте электронную и электронно-графическую формулы марганца. Покажите все возможные степени окисления. Какова его высшая степень окисления?
2. Напишите формулы всех оксидов марганца и соответствующих им гидроксидов. Как меняется химический характер оксидов и гидроксидов с увеличением степени окисления? Ответ подтвердите уравнениями реакций.
3. Опишите свойства оксида и гидроксида марганца (II) и подтвердите их уравнениями реакций. Как получить Mn(OH)2?
4. Опишите свойства солей марганца (II), их растворимость и гидролиз.
5. Как получить сульфат марганца (II) из оксида марганца (IV), из металлического марганца, из перманганата калия?
6. Опишите свойства соединений марганца (IV).
7. Как получают соединения марганца (VI)? Напишите уравнения реакций. Какова устойчивость этих соединений и свойства?
8. Какие процессы происходят при взаимодействии манганата (VI) калия с водой? Какова устойчивость соответствующей кислоты? Подберите коэффициенты в уравнениях реакций ионно-электронным методом, обозначив состояния веществ:
K2MnO4 + H2O → H2MnO4 + KOH
H2MnO4→HMnO4 + MnO2 + H2O
Как повысить устойчивость растворов манганатов?
9. Опишите свойства перманганата калия.
10. Опишите свойства соединений марганца (VII)
11.Осуществите превращения, обозначив состояния веществ и назвав продукты:
а)MnO2→ [Mn(H2O)6]2+→ [Mn(OH)(H2O)5]+
б)KMnO4→MnSO4→Mn(OH)2→MnO2
в) KMnO4→MnO2→ [Mn(H2O)6]2+→Mn(OH)2.
12. Сколько граммов сульфита натрия содержалось в 20,0 мл раствора, если на его окисление в кислой среде потребовалось 19,6 мл раствора KMnO4с молярной концентрацией эквивалента – с(1/5 KMnO4) равной 0,1 моль/дм3?
13. В мерной колбе на 500,00 мл растворили 0,315 г KMnO4. Вычислите молярную концентрацию эквивалента и титр полученного раствора.
14. Какая масса KMnO4 потребуется при взаимодействии с концентрированной соляной кислотой для получения 10 литров хлора, измеренных при 18 оС и давлении 100 кПа?
Подготовьте доклад, реферат или презентацию на тему:
· Важнейшие соединения марганца и его аналогов.
· Биологическая роль и применение в фармации и медицине соединений d-элементовVIIВ группы.
· Соединения Хрома, способы их получения и применение.
· Качественные реакции на катионы марганца.
· Биологическая роль марганца, влияние соединений марганца на живые организмы.
· Применение соединений марганца в медицине, в народном хозяйстве.
Список рекомендуемой литературы:
1. Пустовалова Л.М., Никанорова И.Е. Неорганическая химия. Ростов-н/Д. Феникс, 2005
2. Бабков, А.В. Общая и неорганическая химия [Текст]: учебник / А.В. Бабков, Т.И. Барабанова, В.А. Попков. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. – 384 с.
