Bài giảng Hóa học - Chương 13: Nhóm VIIB

CHƯƠNG 13. NHÓM VIIB CHƯƠNG 13. NHÓM VIIB

r [Å] I1 [eV] I2 [eV] I3 [eV] d [g/cm3] Mp [oC] Bp [oC]

Mn 25 [Ar]3d54s2 1.3 7.43 15.63 33.69 7.21 1247 2146 II, IV, VII -1.18 Mn2+/Mn Tc 43 [Kr]4d55s2 1.36 7.28 15.26 29.5 11.5 2127 3927 IV, VII 0.4 Tc2+/Tc Re 75 [Xe]4f145d56s2 1.37 7.79 13.1 26.0 20.99 3175 5760 III, IV, V, VII Số OXH 0.3 Re3+/Re

1. Tc và Re giống nhau nhiều hơn do bán kính

nguyên tử giống nhau.

2. Cấu hình e d5 bền nên I3 lớn hơn tổng I1+I2. 3. Có nhiều số OXH; hợp chất số OXH +7 giống

với Cl.

4. Hợp chất Mn bền với số OXH 2, còn Tc-Re có

xu hướng bền với số OXH cao hơn.

5. Sự tăng độ bền của trạng thái OXH cao từ nguyên tố nhẹ  nguyên tố nặng giống như nhóm VIB; nguyên nhân là độ bền của liên kết CHT tăng làm độ bền của anion chứa nguyên tố có số OXH cao tăng.

1.51 V 1.51 V

0.56

2.26

0.95

1.51

1.18

+ Mn

MnO 4

2 MnO 4

MnO r 2 ( )

- - - (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

1.69 V 1.69 V

1.23 V 1.23 V

0.6 V0.6 V

0.7

0.6

0.4

+ 2

TcO 4

TcO r 2 ( )

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

0.5 V0.5 V

0.362 V 0.362 V

0.4

0.6

0.2

0.3

+ 3

O 4

O 3

O r ( ) 2

- (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

0.251 V 0.251 V

0.51 V 0.51 V

NỘI DUNG

1. ĐƠN CHẤT

1. Tính chất lý học

2. Tính chất hóa học

3. Ứng dụng

2. HỢP CHẤT

4. Trạng thái tự nhiên, điều chế

1. Oxit

2. Muối

TÍNH CHẤT LÝ HỌC

1. Màu trắng ở dạng khối; bề

ngoài Mn giống Fe, Tc và

Re giống Pt

2. Màu xám ở dạng bột

3. Tính chất cơ học phụ

thuộc % tạp chất C, N, H,

S, P

TÍNH CHẤT LÝ HỌC

Mp Bp d Moxo Hg=1 ΔHR-L

oC kJ/mol g/cm3

Mn 1244 2080 7.44 5-6 5 280

Tc 2140 4900 11.49 - - 649

Re 3180 5900 21.04 7.4 4.5 777

- -

+ H

MnO r

+ ( ) 2

2 MnO 4

H O 2

MnO 4

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

TÍNH CHẤT HÓA HỌC

0.56

2.26

0.95

1.51

1.18

+ Mn

MnO 4

2 MnO 4

MnO r 2 ( )

- - - (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(0.56 . 1 + 2.26 . 2)/3 1.69 V 1.69 V

(0.95 . 1 + 1.51 . 1)/2 1.23 V 1.23 V

MnO r Mn ( )

H O 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

1. Mn là kim loại hoạt động; tính kim loại giảm

nhanh từ Mn đến Re

2. Mn, Re dạng bột cháy trong oxi khi đun nóng

tạo thành MnO2, Re2O7; Mn dạng khối tạo lớp oxit bảo vệ ở bề mặt khi nhiệt độ cao, Re khối

bị oxi hóa ở nhiệt độ cao hơn 1000 oC

3. Mn dễ bị halogen oxi hóa thành MnX2; Re tác

dụng với F thành ReF6, với Cl thành ReCl5,

với Br thành ReBr5 không bền, với I không tác dụng

0.56

2.26

0.95

1.51

1.18

+ Mn

MnO 4

2 MnO 4

MnO r 2 ( )

o C

< 100

(cid:0) +

- - - (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

HOH

Mn OH (

) +

2 +

Z +

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Mn OH (

)

(cid:0) + 2

H O 2

3 +

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

HCl

+ 4 + 2Mn +

MnCl H 2 +

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

Mn H SO 4

MnSO H 4 +

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

(

)

H SO dac 4

MnSO H O SO 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

Mn HNO loang 3

(

)

Mn NO 3 (

) 3 2

H O 2

e > o

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

M HNO d 3 ( )

HMO 4

H O 2

axit petecnetic axit perenic

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

Molybdenite MoS2 - Re

4Mn O hausmannite

2MnO pyrolusite

MnCO rhodochrosite

(

)

Mn Fe O bixbyite 3

ĐIỀU CHẾ

900

MnO 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

900

Mn O O 2 4 +

1. Điện phân dd MnCl2 hoặc MnSO4 trong (NH4)2SO4 2. Khử oxit bằng Si trong lò điện 3. Nhiệt Al 4. Khử bằng C 5. Khử bằng H

Mn O Al 4

Al O 2 3

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

+ MnO Fe O

CO 5

+ 3 5

600

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

Tc 2

NH TcO 4 4

H O 2

1000

3 +

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

2 Re

O 4

H O 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

ỨNG DỤNG

1. 95% Mn dùng trong luyện kim: Mn loại O, S trong thép-gang, Mn tạo hợp kim ra thép đặc biệt  khó rỉ, cứng, chịu mài mòn.

2. Feromangan (70-80%Mn) dùng để chế tạo thép đặc

biệt

3. Thép 15 %Mn có độ rắn và bền cao  chế tạo ray

tàu hỏa, máy nghiền bi, máy đập búa

4. Thép Mg-Mn chống ăn mòn tốt 5. Hợp kim Cu-Mn-Ni có hệ số nhiệt điện trở thấp 6. Hợp kim Re-W-Mo dùng sản xuất đèn điện, dụng cụ

điện chân không

7. Hợp kim W-Re làm cặp nhiệt điện trong khoảng 0-

2500 oC

8. Re và hợp chất dùng làm chất xúc tác khi oxi hóa

NH3, CH4, hidro hóa C2H4

88.5% Cu + 6% Zn + 3.5% Mn + 2% Ni

56% Cu + 35% Ag + 9% Mn

the only United States coins to use Mn were the "Wartime" nickel from 1942–1945, and the Sacagawea Dollar (2000–present).

HỢP CHẤT

2 , Re

, Re

MnO Mn O MnO Mn O MnO Mn O , 7 O 7

2 O 2

3 O 3

4 O 5

3 O 3

530

900

MnO 2

Mn O 2 3

Mn O MnO Mn O 3

4 +

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Mn O H O K SO KMnO r H SO ( ) 2 4 2 4 Mn2O7 là anhidrit của axit pemanganic HMnO4, ở điều kiện thường là chất lỏng, phân hủy chậm ở 55 oC, nổ ở 90 oC, là chất oxy hóa mạnh làm cháy khi tiếp xúc với cồn, ete

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

2 Re

O 7

O 4 Re 7 2 +

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

2 Re

O 2

H O 2

3 +

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

2 Re

7 Re

O 7 O 7

O 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

1. Phụ thuộc vào số OXH, đặc tính axit-bazo của oxit sẽ biến đổi. Tính bazo giảm dần, tính axit tăng dần theo số OXH tăng của nguyên tố

2. Tính chất axit-bazo của hidroxit sẽ tương tự

như của oxit tương ứng MnO 2

MnO Mn O , 3

MnO Mn O , 3 7

oxit luong tinh

2 oxit axit

2 oxit bazo +

OH 2

Mn OH (

)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Mn OH (

)

O 2

H O 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Mn OH (

)

Mn OH ( (cid:0) + 2

)

MnO OH (

O 2

H O 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

Muối Mn(II) bền nhất. Mn2+ có tính khử yếu nên

chỉ tác dụng với chất OXH mạnh

KBiO r

+ K

+ ( ) 2

MnO 4

H O 2

MnSO4.4H2O, MnCl2.4H2O, Mn(NO3)2.6H2O màu

hồng nhạt, dễ tan trong nước

Đa số phức chất của Mn2+ là spin cao [MnF6]4- [MnCl4]2-, [Mn(NH3)6]2+, ít bền trong nước; trừ ion phức spin thấp [Mn(CN)6]4-

- (cid:0) (cid:0) (cid:0)

HOH

[

Mn NH (

Mn OH (

)

(cid:0) + 6

OH 4

ﾈﾈﾈﾈﾈﾈ

2 ) ] 3 6

+ 4

Muối Mn(III) không bền. Bền hơn cả là muối kép CsMn(SO4)2.12H2O màu

đỏ thắm

Muối Mn(IV) không bền. Các ion phức [MnF6]2-, [MnCl6]2- tương đối bền

ot C

MnO r

HCl

MnCl

+ H O Cl

+ ( ) 4

MnO2 có tính OXH; điều chế Cl2

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

Mn(VI) trong axit manganic H2MnO4 H2MnO4 không điều chế được ở dạng tự do Muối manganat tạo thành khi nấu nóng chảy

MnO2 trong kiềm và chất OXH

fuse

+ MnO r KNO r

K MnO KNO H O

( )

+ ( ) 2

KOH r ( )

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

OH 4

ﾈﾈﾈﾈﾈﾈ

Manganat kim loại kiềm tan trong nước, dung 2-. Ion này chỉ dịch có màu xanh của ion MnO4 bền trong dung dịch kiềm mạnh-đặc, nếu không sẽ bị phân hủy theo phản ứng: + MnO MnO 2

2 MnO 4

H O 2

- - -

Mn(VII) trong axit pemanganic HMnO4 HMnO4 là axit mạnh, nồng độ max 20% trong

dung dịch

o C

~250

KMnO r ( )

Muối pemanganat bền hơn, quan trọng nhất là KMnO4, tinh thể tím sẫm, dễ tan trong nước + K MnO MnO O 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

+

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

K MnO Cl

KCl

Phản ứng điều chế oxy trong phòng thí nghiệm 2

2 KMnO 4

dienphan anotOXH

- - -

- (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

e 1

2 MnO 4

MnO 4

- OXH mạnh, sản phẩm phụ thuộc pH:

+ H

MnO4 • Trong môi trường axit mạnh + + Mn 2

MnO 4

NO 2

NO 3

H O 2

- - - (cid:0) (cid:0) (cid:0)

+ 2

+ H

(cid:0) + 4

MnO 4

H O 2

MnO 2

• Trong môi trường trung tính, axit-kiềm yếu

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

+ NO H O

(cid:0) + 3

OH 2

MnO 4

MnO 2

NO 3

• Trong môi trường kiềm mạnh, đặc

- - - - (cid:0) (cid:0) (cid:0)

+ NO H O

2 MnO 4

MnO NO 4 2

OH 2

- - - - - (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Hợp chất Re(VII) bền nhất Anhidrit perenic Re2O7 là chất rắn màu vàng, rất bền, không phân hủy khi nóng chảy và bay hơi, tác dụng với nước tạo axit perenic HReO4

- rất yếu

Muối perenat không màu, bền hơn muối pemanganat. KReO4 bay hơi trên 1000 oC không bị phân hủy  tính chất OXH của ReO4