锰的理化性质

如题所述

银白色金属,质坚而脆。属于VIIB族元素。密度7.44克/立方厘米。熔点1244℃。在固态状态时它以四种同素异形体存在α锰(体心立方),β锰(立方体),γ锰(面心立方),δ锰(体心立方)。电离能为7.435电子伏特
元素符号:Mn
元素原子量:54.94
CAS号:7439-96-5
元素类型:金属元素
体积弹性模量:120(GPa)
原子化焓:280.3 (kJ /mol @25℃)
热容:26.32 J /(mol· K)导电性:0.0069510^6/(cm ·Ω )原子体积:7.39(立方厘米/摩尔)
元素在太阳中的含量:10(ppm)
元素在海水中的含量:
太平洋表面:0.0001(ppm)
地壳中含量:950(ppm)
质子数:25
中子数:30
相对原子质量:54.938049
原子序数:25
所属周期:4所属族数:VIIB
价电子排布:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2
外围电子层排布:3d5 4s2
电子层:K-L-M-N
电子层分布:2-8-13-2
晶体结构:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。晶胞参数:
a = 891.25 pm
b = 891.25 pm
c = 891.25 pmα = 90° β = 90°
γ = 90°
莫氏硬度:6
电离能(kJ /mol)
M - M+ 717.4
M+ - M2+ 1509.0
M2+ - M3+ 3248.4
M3+ - M4+ 4940
M4+ - M5+ 6990
M5+ - M6+ 9200
M6+ - M7+ 11508
M7+ - M8+ 18956
M8+ - M9+ 21400
M9+ - M10+ 23960
声音在其中的传播速率:5150(m/S) 锰在元素周期表上位于第四周期,第VIIB族,属于比较活泼的金属,加热时能和氧气化合,易溶于稀酸生成二价锰盐。 化合价 锰的化合价有+2、+3、+4、+5+6和+7。其中以+2(Mn2+的化合物)、+4(二氧化锰,为天然矿物)和+7(高锰酸盐,如KMnO4)、+6(锰酸盐,如K2MnO4)为稳定的氧化态。
在酸性溶液中,+3价的锰、+5价的锰和+6价的锰均比较容易发生歧化反应

Mn较稳定,不容易被氧化,也不容易被还原。K2MnO4和MnO2有强氧化性。在碱性溶液中,Mn(OH)2不稳定,易被空气中的氧气氧化为水合MnO2;K2MnO4也能发生歧化反应,但反应不如在酸性溶液中进行得完全。
下面列出部分其化合价对应的化合物:
Mn-3:Na3[Mn(CO)4]
Mn-1:Na[Mn(CO)5]
Mn0:MnMn2(CO)10 K6[Mn(CN)6]
Mn+1:K5[Mn(CN)6]
Mn+2:MnO 二价锰盐
Mn+3:MnF3 K3[Mn(CN)6]
Mn+4:MnO2 K2[MnF6] MnF4
Mn+5:Na3MnO4
Mn+6:MnO42-
Mn+7:MnO4- MnO3F KMnO4 化学反应 和氧气的反应
在空气中易氧化,生成褐色的氧化物覆盖层。它也易在升温时氧化。氧化时形成层状氧化锈皮,最靠近金属的氧化层是MnO(一氧化锰),而外层是Mn3O4(四氧化三锰):

在高于800℃的温度下氧化时,MnO的厚度逐渐增加,而Mn3O4层的厚度减少。在800度以下出现第三种氧化层Mn2O2。在约450℃以下最外面的第四层氧化物MnO2是稳定的。
和水、酸的反应
锰和铁化学性质相似,常温与水反应缓慢,当自身高温时,反应迅速,水变为氢气,锰被氧化,形成复杂氧化物:

锰易溶于稀酸,并有氢气放出,生成二价锰离子:锰和浓硫酸、浓硝酸等氧化性酸反应生成二氧化硫、二氧化氮,自身被氧化成二价锰:


锰和锰矿是有些极大的分别的。

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