GeoSELECT.ru



Химия / Реферат: Марганец и его соединения (Химия)

Космонавтика
Уфология
Авиация
Административное право
Арбитражный процесс
Архитектура
Астрология
Астрономия
Аудит
Банковское дело
Безопасность жизнедеятельности
Биология
Биржевое дело
Ботаника
Бухгалтерский учет
Валютные отношения
Ветеринария
Военная кафедра
География
Геодезия
Геология
Геополитика
Государство и право
Гражданское право и процесс
Делопроизводство
Деньги и кредит
Естествознание
Журналистика
Зоология
Инвестиции
Иностранные языки
Информатика
Искусство и культура
Исторические личности
История
Кибернетика
Коммуникации и связь
Компьютеры
Косметология
Криминалистика
Криминология
Криптология
Кулинария
Культурология
Литература
Литература : зарубежная
Литература : русская
Логика
Логистика
Маркетинг
Масс-медиа и реклама
Математика
Международное публичное право
Международное частное право
Международные отношения
Менеджмент
Металлургия
Мифология
Москвоведение
Музыка
Муниципальное право
Налоги
Начертательная геометрия
Оккультизм
Педагогика
Полиграфия
Политология
Право
Предпринимательство
Программирование
Психология
Радиоэлектроника
Религия
Риторика
Сельское хозяйство
Социология
Спорт
Статистика
Страхование
Строительство
Схемотехника
Таможенная система
Теория государства и права
Теория организации
Теплотехника
Технология
Товароведение
Транспорт
Трудовое право
Туризм
Уголовное право и процесс
Управление
Физика
Физкультура
Философия
Финансы
Фотография
Химия
Хозяйственное право
Цифровые устройства
Экологическое право
   

Реферат: Марганец и его соединения (Химия)



МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РФ
ВГСХА

КАФЕДРА ХИМИИ



Реферат на тему:



Выполнил: студент первого курса
инженерного факультета
15 б группы
Кошманов В.В.
Проверил: Харченко Н.Т.



Великие Луки 1998г.

Содержание:

Историческая справка. 3
Распространение в природе. 3
Физические и химические свойства. 3
Соединения двухвалентного марганца. 4
Соединения четырёхвалентного марганца. 4
Соединения шестивалентного марганца. 5
Соединения семивалентного марганца. 5
Получение. 6
Применение марганца и его соединений. 6
Литература. 7



Историческая справка.
Минералы Марганца известны издавна. Древнеримский натуралист Плиний
упоминает о чёрном камне, который использовали для обесцвечивания жидкой
стеклянной массы; речь шла о минерале пиролюзите MnO2. В Грузии пиролюзит с
древнейших времён служил присадочным материалом при получении железа.
Долгое время пиролюзит называли чёрной магнезией и считали разновидностью
магнитного железняка. В 1774 году К.Шелле доказал, что это соединение
неизвестного металла, а другой шведский учёный Ю.Гаи, сильно нагревая смесь
пиролюзита с углём, получил Марганец загрязнённый углеродом. Название
Марганец традиционно происходит от немецкого Marganerz-марганцевая руда.

Распространение в природе.
Среднее Содержание Марганца в земной коре 0.1%, в большинстве
изверженных пород 0.06-0.2% по массе, где он находится в рассеянном
состоянии в форме Mn2+ (аналог Fe2+). На земной поверхности Mn2+ легко
окисляется, здесь известны также минералы Mn3+ и Mn4+. В биосфере Марганец
энергично мигрирует в восстановительных условиях и малоподвижен в
окислительных условиях. Наиболее подвижен Марганец в кислых водах тундры и
лесных ландшафтах, где он находится в форме Mn2+. Содержание Марганца здесь
часто повышенно и культурные растения местами страдают от избытка Марганца;
в почвах, озёрах, болотах образуются железно марганцовые конкуренции,
озёрные и болотные руды. В сухих степях и пустынях в условиях щелочной
окислительной среды Марганец малоподвижен. Организмы бедны Марганцем,
культурные растения часто нуждаются в марганцовых микро удобрениях. Речные
воды бедны Марганцем (10-6-10-5г/л.), однако суммарный вынос этого элемента
огромен, причём основная его масса осаждается в прибрежной зоне.

Физические и химические свойства.
В чистом виде марганец получают либо электролизом раствора сульфата
марганца (II), либо восстановлением из оксидов кремнием в электрических
печках. Элементарный Марганец представляет собой серебристо-белый твердый,
но хрупкий металл. Его хрупкость объясняется тем, что при нормальных
температурах в элементарную ячейку Mn входит 58 атомов в сложной ажурной
структуре, не относящейся к числу плотноупакованных. Плотность Марганца
7.44 г/см3, температура плавления 1244оС, температура кипения 2150оС. В
реакциях проявляет валентность от 2 до 7, наиболее устойчивые степени
окисления +2,+4,+7.


Соединения двухвалентного марганца.
Соли двухвалентного марганца можно получить при растворении в
разбавленных кислотах:
Mn+2HCl MnCl2+H2
При растворении в воде образуется гидроксид Mn(II):
Mn+2HOH Mn(OH)2+H2
Гидроксид марганца можно получить в виде белого осадка при действии на
растворы солей двухвалентного марганца щелочью:
MnSO4+2NaOH Mn(OH)2 +NaSO4
Соединения Mn(II) на воздухе неустойчивы, и Mn(OH)2 на воздухе быстро
буреет, превращаясь в оксид-гидроксид четырёхвалентного марганца.
2Mn(OH)2+O2 MnO(OH)2
Гидроксид марганца проявляет только основные свойства и не реагирует со
щелочами, а при взаимодействии с кислотами даёт соответствующие соли.
Mn(OH)2+2HCl MnCl2+2H2O
Оксид марганца может быть получен при разложении карбоната марганца:
MnCO3 MnO+CO2
Либо при восстановлении диоксида марганца водородом:
MnO2+H2 MnO+H2O

Соединения четырёхвалентного марганца.
Из соединений четырёхвалентного марганца наиболее известен диоксид
марганца MnO2 - пиролюзит. Поскольку валентность IV является промежуточной,
соединения Mn (VI) образуются как при окислении двухвалентного марганца.
Mn(NO3)2 MnO2+2NO2
Так и при восстановлении соединений марганца в щелочной среде:
3K2MnO4+2H2O 2KMnO4+MnO2+4KOH
Последняя реакция является примером реакции самоокисления -
самовосстановления, для которых характерно то, что часть атомов одного и
того же элемента окисляется, восстанавливая одновременно оставшиеся атомы
того же элемента:
Mn6++2e=Mn4+ 1
Mn6+-e=Mn7+ 2
В свою очередь MnО2 может окислять галогениды и галоген водороды,
например HCl:
MnO2+4HCl MnCl2+Cl2+2H2O
Диоксид марганца - твёрдое порошкообразное вещество. Он проявляет как
основные, так и кислотные свойства.

Соединения шестивалентного марганца.
При сплавлении MnO2 со щелочами в присутствии кислорода, воздуха или
окислителей получают соли шестивалентного Марганца, называемые манганатами.

MnO2+2KOH+KNO3 K2MnO2+KNO2+H2O
Соединений марганца шестивалентного известно немного, и из них
наибольшее значение соли марганцевой кислоты - манганаты.
Сама марганцевая кислота, как и соответствующей ей триоксид марганца
MnO3, в свободном виде не существует вследствии неустойчивости к процессам
окисления - восстановления. Замена протона в кислоте на катион металла
приводит к устойчивости манганатов, но их способность к процессам окисления
- восствновления сохраняется. Растворы манганатов окрашены в зелёный цвет.
При их подкислении образуется марганцеватая кислота,разлагается до
соединений марганца четырёхвалентного и семивалентного.
Сильные окислители переводят марганец шестивалентный в семивалентный.
2K2MnO4+Cl22 2KMnO4+2KCl

Соединения семивалентного марганца.
В семивалентном состоянии марганец проявляет только окислительные
свойства. Среди применяемых в лабораторной практике и в промышленности
окислителей широко применяется перманганат калия KMnO2, в быту называемый
марганцовкой. Перманганат калия представляет собой кристаллы чёрно-
фиолетового цвета. Водные растворы окрашены в фиолетовый цвет, характерный
для иона MnO4-.
Перманганаты являются солями марганцевой кислоты, которая устойчива
только в разбавленных растворах (до 20%). Эти растворы могут быть получены
действием сильных окислителей на соединения марганца двухвалентного:
2Mn(NO3) 2+PbO2+6HNO3 2HMnO4+5Pb(NO3) 2+ 2H2O
При концентрации HMnO4 выше 20% происходит разложение её по уравнению:
4HMnO4 4MnO+3O2 +2H2O
Соответствующий марганцевой кислоте марганцевый ангидрид, или оксид
марганца (VII), Mn2O7 может быть получен путем воздействия
концентрированной серной кислоты на перманганат калия. Этот оксид является
ещё более сильным окислителем, чем HMnO4 и KMnO4. Органические соединения
при с Mn2O2 самовоспламеняются. При растворении Mn2O2 в воде образуется
марганцевая кислота. Из-за неустойчивости и крайне высокой реакционной
способности Mn2O2 не применяют, а вместо него используют твердые
перманганаты.
В зависимости от среды перманганат калия может восстанавливаться до
различных соединений.
При нагревании сухого перманганата калия до температуры выше 200 ОС он
разлагается.
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2
Этой реакцией в лаборатории иногда пользуются для получения кислорода.

Получение.
Наиболее чистый марганец получают в промышленности, по способу
советского электрохимика Р. И. Агладзе (1939), электролизом водных
растворов MnSO4 с добавкой (NH4)2SO4 при pH = 8.0 - 8.5. Процесс ведут с
анодами из свинца и катодами из титанового сплава АТ-3 или нержавеющей
стали. Чешуйки марганца снимают с катодов и если надо переплавляют.
Менее чистый марганец получают алюминотермией, а также электротермией.
Добыча марганцевой руды в СССР.
|1913 |1940 |1950 |1960 |1970 |1972 |
|1245т |2557т |3377т |5872т |6841т |7819т |

Применение марганца и его соединений.
Марганец в большом количестве применяется в металлургии в процессе
получения сталей для удаления из них серы и кислорода. Однако в расплав
добавляют не марганец, а справ железа с марганцем - ферромарганец, который
получают восстановлением пиролюзита углём. Добавки марганца к сталям
повышают их устойчивость к износу и механическим напряжениям. В сплавах
цветных металлов марганец увеличивает их прочность и устойчивость к
коррозии.
Диоксид марганца используют в качестве катализатора в процессах
окисления аммиака, органических реакциях и реакциях разложения
неорганических солей. В керамической промышленности MnO2 используют для
окрашивания эмалей и глазурей в черный и тёмно-коричневый цвет.
Высокодисперсный MnO2 обладает хорошей адсорбирующей способностью и
применяется для очистки воздуха от вредных примесей.
Перманганат калия применяют для отбеливания льна и шерсти,
обесцвечивания технологических растворов, как окислитель органических
веществ.
В медицине применяют некоторые соли марганца. Например, перманганат
калия применяют как антисептическое средство в виде водного раствора, для
промывания ран, полоскания горла, смазывания язв и ожогов. Раствор KMnO4
применяют и внутрь при некоторых случаях отравления алкалоидами и
цианидами. Марганец является одним из активнейших микроэлементов и
встречается почти во всех растительных и живых организмах. Он улучшает
процессы кроветворения в организмах.
Не стоит забывать, что соединения марганца могут оказывать токсичное
действие на организм человека. Предельно допустимая концентрация марганца в
воздухе 0.3 мг/м3. При выраженном отравлении наблюдается поражение нервной
системы с характерным синдромом марганцевого парксинсонизма.

Список литературы:
1. Большая советская энциклопедия.
2. Ю.М.Шилов, Ю.И.Смушкевич, П.М.Чукуров, М.И.Тарасенко, "Общая химия",
М.,1983г.





Реферат на тему: Марганцево-цинковые элементы

МАРГАНЦЕВО-ЦИНКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ С СОЛЕВЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ

1. Общие сведения

Уже более 100 лет первичные марганцево-цинковые элементы с солевым
электролитом (элементы Лекланше) и батареи из них являются основным типом
первичных химических источников тока. В настоящее время во всем мире
ежегодно производятся 7—9 млрд. таких элементов. Широкое распространение
марганцево-цинковых элементов связано с удачным сочетанием ряда их
качеств: относительной дешевизны, удовлетворительных электрических
показателей, приемлемой сохраняемости и удобства в эксплуатации.
Недостатком их является резкое падение напряжения при разряде — в
зависимости от нагрузки конечное напряжение составляет 50—70 %
начального.

Марганцево-цинковые элементы изготавливаются в виде сухих элементов с
невыливающимся электролитом. Они выпускаются емкостью от 0,01 до 600 Ач и
массой (отдельного элемента) от 0,5 г до 7 кг. В основном производятся
малогабаритные элементы емкостью до 5 А*ч.

Первый марганцево-цинковый элемент, созданный в 1865 г. французским
инженером Ж.-Л. Лекланше, представлял собой стеклянную банку с раствором
хлорида аммония NН4СL, в который были погружены цинковый стержень
(отрицательный электрод) и керамический пористый сосуд, наполненный
смесью двуокиси марганца и порошка кокса и имеющий в середине угольный
стержень-токоотвод (положительный электрод). Хотя образец по своим
параметрам и уступал известным в то время элементам Даниэля и Бунзена,
вскоре элементы Лекланше заняли первое место. Простота и безопасность в
изготовлении и эксплуатации, широкий интервал рабочих температур и другие
преимущества обеспечили интенсивное развитие производства этих элементов.
Уже в 1868 г. их было выпущено более 20 тыс. шт.

В ходе дальнейшего усовершенствования элемента цинковый стержень был
заменен цинковым стаканчиком, выполнявшим одновременно роль анода и
корпуса элемента. Вместо керамического сосуда для удержания активной
массы положительного электрода стали использовать тканевый или бумажный
патрон. В 1880-х годах было предложено использовать загущенный
электролит, и элементы Лекланше стали выпускаться в виде сухих элементов.
В первой половине XX в. показатели марганцево-цинковых элементов были
заметно улучшены за счет добавления ацетиленовой сажи в активную массу
положительного электрода. Примерно в 1935 г. было налажено производство
нового конструктивного варианта марганцево-цинковых источников тока —
галетных батарей с плоскими элементами.

Существуют близкие аналоги элементов Лекланше — марганцево-цинковые
элементы со щелочным электролитом и марганцево-магниевые элементы с
солевым электролитом.

2. Электрохимические и другие физико-химические процессы

а) Токообразующие реакции

Активными веществами марганцево-цинковых элементов являются двуокись
марганца и цинк. Электролитом служит водный раствор, содержащий хлориды
аммония и цинка, а иногда и кальция. Вследствие частичного гидролиза этих
солей раствор является слабокислым и имеет рН=5. Так как буферная емкость
раствора невелика, рН в приэлектродных слоях раствора в результате
электродных реакций изменяется: вблизи катода (двуокиси марганца) он
составляет 8—10, а вблизи анода З,5—4.

Механизм электрохимического восстановления МnО2 сложен и является
предметом многочисленных исследований. Наиболее вероятно, что реакция
протекает по твердофазному механизму путем переноса (диффузии) электронов
и протонов с поверхности в глубь зерна МnО2, что приводит к частичному
восстановлению ионов Мn4+ кристаллической решетки до ионов Мn3+:
МnО2+Н++е=МnООН. (1)

В начальной стадии по мере такого внедрения водорода кристаллическая
решетка МnО2 лишь несколько растягивается, но не меняет своей структуры;
в результате образуется гомогенная фаза переменного состава уМnООН(1-
y)МnО2. В ходе разряда значение у непрерывно увеличивается и
соответственно изменяется потенциал электрода. Существенным является то,
что из-за медленности переноса протонов состав поверхностного слоя зерна
МnО2 отличается от состава глубинных слоев—вблизи поверхности степень
разряженности, т. е. значение у, больше.

Этими особенностями положительного электрода частично объясняются
характерные разрядные свойства марганцевых элементов. Из-за непрерывного
изменения потенциала положительного электрода напряжение элемента в ходе
разряда существенно падает, особенно при больших токах (рис.1).
Одновременно падает значение НРЦ. После отключения тока напряжение в
первый момент подскакивает до промежуточного значения (исчезновение
омического падения напряжения); после этого НРЦ лишь медленно
увеличивается до значения, соответствующего данной степени заряженности.
Во время такого «отдыха» происходит выравнивание концентрации (значения
у) внутри твердой фазы.

Другими причинами падения напряжения при разряде являются постепенный
рост внутреннего сопротивления (как омического, так и поляризационного),
а также возникновение градиента рН внутри элемента: подщелачивание
раствора вблизи катода сдвигает его потенциал в отрицательную сторону.

После достижения определенного критического значения у начинается
образование собственной кристаллической структуры МnOОН — манганита — и в
системе возникают две твердые фазы (иногда условно говорят, что реакция
на этой стадии гетерогенна).

При дальнейшем разряде меняются относительные количества обеих фаз,
но не их состав; вследствие этого падение на напряжения замедляется.

В конце разряда, при достаточно отрицательном потенциале электрода
(т. е. низком напряжении элемента), возможно дальнейшее
восстановление манганита:
МnООН + Н++е=Мn(ОН)2. (2)

Этот процесс не приводит к образованию фазы переменного состава, т.
е. тоже является гетерогенным) и потенциал электрода на этой стадии мало
меняется. Практически этот участок разрядной кривой не используется.

Двуокись марганца существует в виде различных кристаллических
модификаций (см. ниже), каждая из которых имеет различные
электрохимические показатели – начальный потенциал, характер изменения
потенциала в ходе разряда и т. д.

На характер разрядных кривых влияет и установившееся вблизи электрода
значение рН раствора. В более кислых растворах, при рН

Новинки рефератов ::

Реферат: Сравнительный анализ госслужбы в России и США (Административное право)


Реферат: Разработка технологического процесса изготовления корпуса масляного фильтра для автомобилей ВАЗ 2101-2106 (Транспорт)


Реферат: Strahovanie (Страхование)


Реферат: Физкультура и здоровый образ жизни (Физкультура)


Реферат: Синтез 1,3,5-трийодбензола (Химия)


Реферат: Отношения к рекламе, характерные для определенных психологических типов (Социология)


Реферат: Право и мораль (Теория государства и права)


Реферат: Роберт Инглунд пятница 13-ое (Культурология)


Реферат: Новейшее достижение в освоении космоса (Авиация)


Реферат: Аристотель - основатель науки Логики (Философия)


Реферат: Гражданская правоспособность и дееспособность иностранных граждан (Международное частное право)


Реферат: Сильнодействующие ядовитые вещества. Гидразин и его производные (Химия)


Реферат: Контактная сеть (Транспорт)


Реферат: Автоспорт - виды и особенности (Спорт)


Реферат: Блок-схема: вычитание чисел в форме плавающая точка, сдвиг вправо на один, два разряда (Программирование)


Реферат: Серийные убийства (Уголовное право и процесс)


Реферат: Колонизация (История)


Реферат: Иран (География)


Реферат: Політичний режим (Политология)


Реферат: Общий обзор телесно-ориентированной психотерапии (Психология)



Copyright © GeoRUS, Геологические сайты альтруист