PREDMET:DABRANA PGLAVLJA IZ HEMIJE za studente IV semestra rudarskog odseka Profesor dr Aleksandra KostićPulek Predavanje br.viii:elementi SPREDNIH PDGRUPA PERIDNG SISTEMA ELEMENATA (B GRUPAPRELAZNI METALI Sadržaj časa: 1.Najznačajnije osobine i najznačajnija jedinjenja nekih elemenata VIB grupe (Cr.Najznačajnije osobine i najznačajnija jedinjenja nekih elemenata VIIB grupe(mn.uvežbavanje gradiva za test broj III 1.Najznačajnije osobine i najznačajnija jedinjenja hroma (Cr Elementi VIB grupe periodnog sistema su hrom (Cr,molibden (Mo,wolfram(W i raderfordijum (Rf. a nalaženje hroma u prirodi Po mestu nalaženja hrom je litofilni elemenat i u litosferi je prisutan u sastavu različitih minerala.sadržaj hroma u litosferi je.10 % mas.njegov najznačajniji mineral je hromitfe.cr Pored njega hrom se javlja i u obliku minerala uvarovita i. Ca Cr (Si i krokita PbCr.Ima ga i u vodama u prirodi (morska voda sadrzi.10 % mas hroma i u zivim organizmima. bfizičke osobine hroma Hrom je metal srebrnastobele boje sa plavkastom nijansom koja se može polirati do visokog sjaja i sa prostorno centriranom kubnom kristalnom rešetkom.spada u teško topljive metale (T =1860 0 C i ovako visoka temperatura topljena posledica je postojanja t veoma jake hemijske veze u njegovoj kristalnoj rešetki koja se ostvaruje preko velikog broja valentnih elektrona (selektrona iz poslednjeg i delektrona iz predposlednjeg nivoa.spada u teške metale (gustina 7.g/ velike tvrdoće. c hemijske osobine hroma Elektronska konfiguracija atoma hroma je: Cr 1s s p 6 s p 6 d 5 s 1 na pokazuje da hrom ima 6 valentnih elektrona (5 d i 1 selektron zbog čega je njegov maksimalan oksidacioni broj +6.Angažovanjem manjeg broja valentnih elektrona za ostvarivanje hemijske veze hrom gradi jedinjenja sa oksidacionim 1
brojevima +,+,+ i +5.Značajna jedinjenja hroma su sa oksidacionim brojem +,+ i +6 a najstabilnija jedinjenja su sa oksidacionim brojem +. Na sobnoj temperaturi hrom je dosta inertan što je posledica stvaranja kompaktne oksidne opne na njegovoj površini.zbog postojanja ove opne hrom je,na običnoj temperaturi,postojan na dejstvo i vode i vazduha.pri zagrevanju njegova reaktivnost raste i on reaguje sa mnogim supstancama.sa halogenim elementima daje halogenide raz ličitog sastava (CrF,CrCl,CrJ,CrCl itd..na povišenoj temperaturi reaguje sa kiseonikom dajući hrom(iiioksidcr koji je amfoteran i u vodi nerastvoran.indirektnim putem daje i druge okside:hrom(iioksid Cr koji spada u bazne i u vodi nerastvorne okside i hrom(vioksid Cr. koji spada u kisele i u vodi rastvorne okside.reakcijom soli hroma i baze dobijaju se hidroksidi hroma:hrom(iihidroksid Cr(H i koji je baznih i hrom (IIIhidroksid Cr(H koji je amfoternih karakteristika ( rastvara se u kiselinama i u bazama: Cr(H Cl CrCl Cr(H +NaH Na/Cr(H / Cr(H +NaH Na /Cr(H 6 / natrijumtetrahidroksohromat(iii natrijumheksaihidroksohromat(iii Pri alkalnom topljenju (reakcijom u čvrstoj fazi nastaju soli metahromaste kiseline metahromiti za koje je uobičajeno da se nazivaju hromiti ( ne metahromiti: Cr(H +NaH NaCr natrijumhromit. Na povišenoj temperaturi hrom reaguje sa:sumporom dajući sulfide,fosforom dajući fosfide,azotom dajući nitride,ugljenikom dajući karbide i nastala jedinjena su promenljivog sastava(cr P,CrP,CrN,Cr N,Cr C,CrS,Cr S itd.. Rastvara se polako,na običnoj temperaturi, u razblaženim rastvorima kiselina čiji anjoni nemaju oksidaciona svojstva : Cr Cl CrCl i Cr S CrS Brzina rastvaranja hroma u ovim kiselinama raste na povišenoj temperaturi.hrom se ne rastvara u azotnoj kiselini zbog stvaranja sloja kompaktnog i u vodi nerastvornog oksida na njegovoj površini.zbog toga se hrom koristi kao prevlaka na drugim metalima da bi se oni zaštitili od korozije a i da bi dobili dekorativni izgled (hromiranje. U svom najstabilnijem oksidacionom stanju,+,hrom postoji u obliku katjona soli kiseoničnih kiselina (Cr(N.9H,Cr (S.18H itd. i dvojnim solimastipsama opšte formule M S. Cr (S. H (M=Na,K,Rb,Cs,NH +.U vodenim rastvorima ovih soli hroma postoji hidratisani jon hroma Cr + koji je zelene ili ljubičaste boje u zavisnosti od broja molekula vode u nastalom hidratu. U ovom oksidacionom stanju
hrom može da bude u sastavu i anjona soli kiselina hroma,hromita ( npr NaCr i KCr. U oksidacionom stanju +6 hrom ulazi i u sastav kiselina hroma i njihovih soli.kiseline hroma sa ovim oksidacionim stanjem nastaju rastvaranjem kiselog oksida Cr u vodi i njihov se sastav moze prikazati opštom formulom H Cr n n+1 (n=1,, i. Najznačajnije kiseline hroma su: hromnah Cr u kojoj je n=1 (jaka dvoprotonska kiselina koja daje soli hromate i hidrogenhromate i dihromna H Cr (još jača dvoprotonska kiselina u kojoj je n= koja daje soli dihromate i 7 hidrogendihromate.nastajanje ovih kiselina se može prikazati jednačinama reakcija: Cr H Cr : Cr H Cr 7 Većina hromata je nerastvorna u vodi (izuzetak hromati alkalnih metala i zato ih ima u litosferi.u čvrstom stanju hromati su žute boje.vodeni rastvori rastvorljivih hromata su takodje žute boje i ova boja potiče od hromatnog jona Cr.Većina dihromata u čvrstom stanju a i vodeni rastvoru rastvornih dihromata,ima narandžastocrvenu boju koja potiče od dihromatnog jona Cr.Hromati u 7 kiseloj sredini prelaze u dihhromate a dihromati u baznoj sredini prelaze u hromate: Na Cr S Na Cr +Na S 7 Na Cr 7 +NaH Na Cr Hrom gradi kompleksna jedinjenja sa koordinacionim brojem+ i 6: /Cr(NH /Cl, /Cr(NH /Br, K /CrCl /,K /Cr(CN /, K/CrF /,K /CrF /, 6 6 /Cr(H /Cl,/Cr(NH /Cl,K /Cr(CN / itd. 6 6 6 Jedinjena hroma su veoma otrovna..najznačajnije osobine i najznačajnija jedinjenja mangana (Mn Elementi VIIB grupe periodnog sistema elemenata su:mangan (Mn,tehnecijum (Tc,renijum(Re i borijum(bh. a nalaženje mangana u prirodi Prema mestu nalaženja u prirodi mangan spada u litofilne i hidrofilne elemente.u litosferi je u sastavu različitih minerala prilično rasprostranjen ( 0,1% mas..najrasprostranjeniji su oksidni minerali mangana i to pre svih mineral piroluzit Mn a potom minerali kurnakit Mn i manganit Mn.H.Mangan se javlja i u sastavu: silikatnog minerala braunita Mn.MnSi,karbonatnog minerala rodohrozita MnC i drugih minerala..u morskoj vodi ga ima.10
mas.%.mangan ulazi u sastav živih organizama bfizičke osobine mangana Metal srebrnastobele boje.javlja se u obliku četiri alotropske modifikacije koje,na p at,postoje u različitim intervalima temperature i koje jedna u drugu prelaze na sledećim temperaturama :α Mn (prostorno centrirana kubna rešetka gustine 7,g/cm u β Mn ( takodje prostorno centrirana kubna rešetkagustine 7,9 g/cm na 710 0 C, βmn u γ Mn (površinski centrirana kubna rešetkagustine 6,7 g/cm na temperaturi 1090 0 C, γ Mn u δmn ( prostorno centrirana kubna rešetkagustine 6,8 g/cm na temperaturi 117 0 C.Spada u tvrde i teško topljive metale (T =15 0 C i visoka temperatura t topljenja posledica je jake hemijske veze u njihovoj kristalnoj rešetki koja se ostvaruje s elektronima spoljasnjeg i delektronima predposlednjeg enegetskog nivoa.po izgledu je sličan gvoždju ali je od njega tvrdji i krtiji. chemijske osobine mangana Elektronska konfiguracija atoma mangana je: Mn 1s s p 6 s p 6 d 5 s na pokazuje da mangan ima 7 valentnih elektrona ( s i 5 delektrona čijim angažovanjem postiže maksimalno oksidaciono stanje +7.Jonizacioni potencijali mangana,od IVII su:7,;15,6;,7;51,;7,;95, i 119,eV a njegov koeficijent elektronegativnosti je 1,5.Angažovanjem manjeg broja elektrona mangan postiže oksidaciona stanja +,+,+,+5 i +6.Stabilna jedinjenja mangana su sa oksidacionim stanjem +,+ i +7. Mangan je na sobnoj temperaturi zbog obrazovanja kompaktne oksidne opne na njegovoj površini dosta postojan.sa povećanjem temperature njegova reaktivnost raste.sa vodonikom ne gradi jedinjenja.sa halogenim elementima reaguje direktno i daje,u vodi dobro rastvorna,jonska jedinjenja halogenide MnX (izuzetak u vodi malo rastvoran MnF a indirektnim putem daje i MnF (mangan(iiifluorid i MnF (mangan(ivfluorid.mangan ne daje halogenide sa visim oksidacionim stanjem. Pri zagrevanju mangan reaguje sa kiseonikom i daje okside:mn mangan(ii oksid,mn mangan(iiioksid,mn mangan(ivoksid i Mn (mangan(vii 7 oksid.ksidima mangana sa porastom oksidacionog broja opada bazni a raste kiseli karakter: Mn i Mn su bazni, Mn je amfoterni a Mn je kiseli oksid.svi 7 osim zadnjeg su u vodi nerastvorni i u litosferi prisutni kao minerali. Mn je 7 anhidrid permanganove kiseline(hmn koja spada u jake,jednoprotonske kiseline,dobro rastvorne u vodi i u vodenom rastvoru postoji do koncentracije 0%.U slobodnom stanju ova kiselina nije dobijena. Hidroksidi mangana se dobijaju reakcijom izmedju njegovih soli i baza i to su :
Mn(H mangan(iihidroksid,mn(h i mangan(iiihidroksid i Mn(H mangan(ivhidroksid.prva dva hidroksida spadaju u bazne treci spada u amfoterne hidrokside. Mn(H Cl MnCl ; Mn(H +KH K Mn Mangan na povišenoj temperatur reaguje sa sumporom dajuci sulfid idisulfid (MnS,MnS,sa azotom dajući nitride (MnN,Mn N,Mn N,sa fosforom dajući fosfide(mnp,mnp,mn P,Mn P,sa ugljenikom dajući karbide (Mn C,Mn C,Mn C 5 7 Mangan može da reaguje sa vodenom parom i sa razblaženim kiselinama: Mn Mn(H ;MnCl MnCl + H ;Mn S MnS + H Rastvara se u koncentrovanoj sumpornoj kiselini pri zagrevanju :Mn+ H S konc MnS +S + H i u razblaženoj azotnoj kiselini: Mn+8HN razbl. Mn(N +N Mangan sa oksidacionim brojem+ gradi mnoge stabilne soli kiseoničnih kiselina koje su većinom dobro rastvorne u vodi i iz vodenog rastvora se izdvajaju u obliku kristalohidrata npr.mn(n.6h MnS.7H i dr.u vodenom rastvoru je Mn +, + jon hidratisan,/mn(h /, i ima bledo ružicastu boju.nerastvorne soli mangana sa 6 ovim oksidacionim brojem su karbonati i fosfati :MnC i Mn (P. Soli mangana sa oksidacionim brojem + su nepostojane. U oksidacionom stanju + mangan gradi soli kiseoničnih kiselina u kojima je katjon (to su nestabilna jedinjenjanpr.mn(s ili ulazi u sastav anjona solimanganita (npr.k Mn kalijummanganit,bamn barijummanganit. U oksidacionom stanju +5 mangan se nalazi u sastavu anjona solimanganata (npr.k Mn kalijummanganata(v.isti naziv imaju i soli mangana sa oksidacionim brojem+6 (npr.k Mn kalijummanganat(vi. Soli u kojima mangan ulazi u sastav anjona i ima oksidacioni broj +7 su permanganati i predstavljaju važna jedinjenja mangana,npr.kmn kalijumpermanganat.vodeni rastvori permanganata su ljubičasto obojeni i ljubičasta boja potiče od permanganatnog jona (Mn.Permanganati su jaka oksidaciona sredstva,posebno kalijumpermanganat.u zavisnosti od ph sredine u kojoj se reakcija odigrava produkti oksidacionog dejstva permanganata su različitog sastava:
+7 +6 u baznoj sredini se permanganat redukuje prema jednačini: Mn +e Mn +7 + u neutralnoj i slabo baznoj sredini u: Mn +e Mn +7 u kiseloj sredini: Mn +8H+5e Mn + + H Mangan gradi kompleksna jedinjenja sa oksidacionim brojevima:+,+,+ i +7.Kompleksna joni koji sadrže mangan sa oksidacionim brojem + su karakteristični za ovaj elemenat:/mnf /,/MnCl /,/MnBr /,/MnJ /,/Mn(CN /, /Mn(CNS 6 6 /,/MnCl /,/Mn(CN /,/MnF6 /,/MnCl /.Pored njih mangan gradi kompleksne jone u 5 6 6 kojima ima i druge oksidacione brojeve:/mncl /,/Mn(CN /,/MnF /,,/MnCl / itd. 5 6 6 6 Pitanja 1.Napisati elektronsku konfiguraciju hroma i označiti koji elektroni su valentni elektroni.koja oksidaciona stanja ima hrom u svojim jedinjenjima i koje oksidaciono stanje je najstabilnije?.napisati formule i nazive oksida hroma i navesti kakve su kiselobazne karakteristike i rastvorljivost u vodi svakog od njih..napisati formule i nazive hidroksida hroma,navesti kakve su njihove osobine (amfoterni,bazni i rastvorljivost u vodi..napisati formule i nazive kiselina hroma i prikazati njihovu elektrolitišku disocijaciju. 5.Napisati formule kalijumhromata i kalijumdihromata I prikazati njihovu elektroliticku disocijaciju. 6.Na čemu je zasnovana upotreba hroma za zažtitu metala (hromiranjeod korozije? 7.Napisati nazive sledećih kompleksnih jedinjenja hroma: /Cr(NH /Cl, /Cr(NH /Br, K /CrCl /,K /Cr(CN /, K/CrF /,K /CrF /, /Cr(H /Cl. 6 6 6 8.Napisati elektronsku konfiguraciju atoma mangana i označiti koji elektroni su valentni elektroni.koja oksidaciona stanja ima mangan u svojim jedinjenjima?dati po jedan primer (formulu i naziv jedinjenja za svako oksidaciono stanje. 9.Napisati formule i nazive oksida mangana i navesti kakve su kiselobazne karakteristike i rastvorljivost u vodi svakog od njih. 10. Napisati formule i nazive hidroksida mangana i navesti kakve su njihove kiselobazne osobine. 11.Napisati formulu kalijumpermanganata i prikazati njegovu elektrolitičku disocijaciju.da li je ovo jedinjenje oksidaciono ili redukciono sredstvo? 1.Do kog oksidacionog stanja se mangan iz permanganatnog jona redukuje u :abaznoj,bneutralnoj i ckiseloj sredini? 1.Napisati nazive sledećih kompleksnih jona mangana:
/MnCl /,/MnBr /,/MnJ /,/Mn(CN /, /Mn(CNS / /,/Mn(C,/,/MnCl 6 5