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第七副族的通性


銅臭 / 2022-08-09

一、第七副族的通性

   表25-1匯列錳副族元素的重要特性常數(shù)。本副族各元素原 子的外電層(n-1)d, ns電子數(shù)為7,開始成對，漸趨穩(wěn)定，故本副族各元素隨著原子序的增加，電離勢仍繼模遞增， 熔點、沸點等也隨著升高(錸的沸點達最高)。在本副族內(nèi)各項性質(zhì)皆依Mn-Re大序遞變，不過鍀和錸的原子半徑比較相近，其他性質(zhì)也較相似，而與錳的差別較大。它們皆可表現(xiàn)為+1至+7不同的價態(tài)，但高價的穩(wěn)定性是隨著原子量的增加而增高。錳以Mn??為最穩(wěn)定，七價的MnO??為強氧化劑，這由下列電偶電位可見:

MnO??+8H?+5e=Mn??+4H?O    E?=151伏
二價的鍀和錸只在少數(shù)絡(luò)合物中穩(wěn)定，簡單的離子不存在。鍀的重要化合物皆呈IV和VI態(tài),III、IV和VI態(tài)的化合物皆很難制得。錸的V和VI態(tài)的化合物不易制備,III、IV和VI態(tài)為常見。這三個金屬在平常溫度對非金屬元素皆不活潑，在較高濕度時可與大多數(shù)非金屬反應(yīng)。
 二、錳的存在和冶煉
  錳的主要礦石是軟錳礦MnO?·nH?O,其他尚有黑錳礦Mn?O,水錳礦MnO(OH)以及褐錳礦Mn?O?。
  冶煉錳現(xiàn)在最常用是鋁熱法。因鋁與軟錳礦作用劇烈，故先將礦強熱使它轉(zhuǎn)變?yōu)镸n?O然后與鋁粉混合井燃燒之:
3MnO?=Mn?O?+O?
3Mn?O?+8Al=9Mn+4Al?O?
鋁熱法所煉出來的錳，燉度不超過95-98%。 程減玉蒸聞，可得燉金屬。
三、錳的性質(zhì)和用途
  錳在外形上與鐵相近。粉末狀的錳是灰色，緊密塊狀的越錳是銀白色金局。錳有α、β、γ三種結(jié)晶構(gòu)型。它們的轉(zhuǎn)變溫度是:

在室溫下α型穩(wěn)定，而在高溫則β型穩(wěn)定。α和β型的錳不但質(zhì) 硬而且性脆; γ型的錳質(zhì)軟而有展性。 用鋁熱法冶煉出來的錳常常是α和β型的混合物。電解出來的錳是γ型。
  純錳的用途并不大，它的合金卻有廣泛的應(yīng)用。錳礦和鐵礦 的混合物在高爐里用焦炭還原可制造錳鐵(60-90%Mn)和鉍鐵 (15-22%Mn),在鋼鐵工業(yè)上它們是去氧劑和去硫劑。錳可以代 替鎳來制造不銹鋼(16-20%Cr、8-10%Mn和0.1%C)。
  錳在空氣中氧化，加熱時燃燒生成Mn?O?。氟、氯和溴在加熱時與錳直接作用。氦在1200°以上與錳化合形成氮化物Mn?N?， 反應(yīng)甚至比鎂還快。熔融的錳溶解碳后形成碳化物Mn?C (與鐵 相似)。錳與硫共熱時可形成MnS。錳不與氬作用。Mn-Mn??電偶的電極電位遠在氫之上，因此，它很容易溶于稀酸，形成Mn??離子而釋出氫:
Mn+2H?=Mn??+Hg
也溶于瀼硫酸而放出SO?,溶于硝酸，放出NO。

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