Теория:
Валентность марганца (Mn) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.
Поэтому: марганец чаще всего проявляет переменную валентность, равную II (два), III (три), IV (четыре), VI (шесть) и VII (семь), очень редко в особых соединениях, могут встречаться валентности 0, I и V.
Марганец относится к переходным металлам, которые находятся в 7-й группе периодической таблицы.
Причина переменной валентности марганца, как и других переходных металлов, связана с его электронным строением.
Атом марганца имеет электронную конфигурацию [Ar]3d54s2.
Как определить валентность марганца
Определить валентность марганца в конкретном соединении можно, используя тот же принцип, что и для других элементов с переменной валентностью:
✅ По формуле соединения и известным валентностям других элементов:
Большинство элементов, с которыми марганец образует соединения (например, кислород, водород, галогены), имеют постоянную или предсказуемую валентность.
В нейтральной молекуле сумма валентностей всех атомов должна быть равна нулю.
В ионе сумма валентностей должна быть равна заряду иона.
Примеры:
В MnO2 (диоксид марганца):
Кислород (О) имеет валентность II.
Два атома кислорода дают общую валентность 2 × II = 4.
Чтобы молекула была нейтральной, один атом марганца должен иметь валентность IV.
В KMnO4 (перманганат калия):
Калий (К) имеет валентность I.
Кислород (О) имеет валентность II.
Четыре атома кислорода дают 4 × II = 8.
Один атом калия дает 1 × I = 1.
Чтобы сбалансировать, валентность марганца должна быть такой, чтобы 1 + валентность Mn = 8. То есть, валентность марганца равна VII.
✅ По названию соединения:
В названиях многих соединений марганца его валентность указывается римской цифрой в скобках.
Например: «хлорид марганца(II)» (MnCl2), «сульфат марганца(IV)» (MnO2 — это оксид, а сульфат был бы теоретически Mn(SO4)2), «перманганат калия» (марганец здесь семивалентен).
✅ По номеру группы (для высшей валентности):
Марганец находится в 7-й группе периодической таблицы.
Его высшая валентность соответствует номеру группы и равна VII.
Почему валентность марганца 2, 3, 4, 6, 7
Валентность марганца 2, 3, 4, 6 и 7 объясняется его электронным строением как переходного металла.
Атом марганца имеет электронную конфигурацию: [Ar] 3d54s2.
Это означает, что у него есть:
2 электрона на внешнем 4s-подуровне.
5 электронов на пред внешнем 3d-подуровне.
Энергии этих 4s и 3d подуровней очень близки, что позволяет марганцу использовать разное количество этих электронов для образования химических связей:
Валентность II (2): Марганец отдает 2 электрона с 4s-подуровня.
Это наиболее стабильная степень окисления для иона марганца в растворах (Mn2+).
Пример: MnO (оксид марганца(II)), MnCl2 (хлорид марганца (II)).
Валентность III (3): Марганец отдает 2 электрона с 4s-подуровня и 1 электрон с 3d-подуровня.
Пример: Mn2O3 (оксид марганца(III)).
Валентность IV (4): Марганец отдает 2 электрона с 4s-подуровня и 2 электрона с 3d-подуровня. Это очень распространенная и устойчивая валентность, особенно в оксидах.
Пример: MnO2 (диоксид марганца), который используется в батарейках.
Валентность VI (6): Марганец отдает 2 электрона с 4s-подуровня и 4 электрона с 3d-подуровня. Встречается в соединениях, таких как манганаты.
Пример: K2MnO4 (манганат калия).
Валентность VII (7): Марганец отдает все 7 валентных электронов (2 с 4s и 5 с 3d).
Это его высшая валентность, соответствующая номеру группы, и проявляется в сильных окислителях.
Пример: KMnO4 (перманганат калия), Mn2O7 (оксид марганца(VII)).
Пример решения, задача:
Задача № 1.
Дано: MnS (сульфид марганца).
Найти: определите валентность марганца (Mn).
Решение: Валентность серы (S) в сульфидах обычно II.
В формуле один атом марганца и один атом серы.
Чтобы общая сумма валентностей была равна нулю, валентность марганца должна быть II.
Ответ: Валентность марганца в MnS равна II.
Задача № 2.
Дано: Mn(NO3)2 (нитрат марганца).
Найти: определите валентность марганца (Mn).
Решение: Нитрат-ион (NO3−) является сложным ионом с валентностью I. (Его заряд -1, что соответствует валентности I).
В формуле два нитрат-иона, что дает общую «валентную мощность» 2 × I = 2.
Следовательно, валентность марганца должна быть II.
Ответ: Валентность марганца в Mn(NO3)2 равна II.
Часто задаваемые вопросы
У марганца пять основных валентностей: II, III, IV, VI, и VII.
Редко, в особых соединениях, могут встречаться также валентности 0, I и V.
У него 7 валентных электронов.
Его электронная конфигурация: [Ar]3d54s2.
Эти 7 электронов (2 с 4s-подуровня и 5 с 3d-подуровня) могут участвовать в образовании химических связей.
Что и объясняет его широкое разнообразие валентностей (от II до VII).
Нужно посмотреть на его электронную конфигурацию:
[Ar] 3d54s2
Валентные электроны — это электроны на внешнем (самом высоком) энергетическом уровне и, для переходных металлов.
Также на незаполненных пред внешних d-подуровнях, которые могут участвовать в образовании связей.
У марганца это:
2 электрона на 4s-подуровне (внешний уровень).
5 электронов на 3d-подуровне (пред внешний, но участвующий в связях).
Таким образом, 2 + 5 = 7 валентных электронов.
Добавить комментарий
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.