Pobierz Jakie związki chemiczne tworzy mangan? i więcej Streszczenia w PDF z Chemia tylko na Docsity! Jakie związki chemiczne tworzy mangan? Wprowadzenie Przeczytaj Film edukacyjny Sprawdź się Dla nauczyciela Mangan jest srebrzystoszarym, twardym i kruchym metalem. Pierwszą osobą, która zasugerowała istnienie tego pierwiastka, był Carl Wilhelm Scheele. W 1774 r. przesłał swojemu koledze po fachu próbki dwóch minerałów: piroluzytu oraz braunsztynu. Johan Gottlieb Gahn, do którego trafiły minerały, jeszcze w tym samym roku, jako pierwszy wyizolował z nich metaliczny mangan. W latach późniejszych wykazano, że stanowi on składnik także innych minerałów. Czy wiesz, jakie związki chemiczne tworzy mangan i w jaki sposób one powstają? Twoje cele Napiszesz konfigurację elektronową atomu manganu. Wymienisz przykładowe związki chemiczne manganu. Napiszesz i uzgodnisz równania reakcji chemicznych, jakim ulegają związki manganu. Rodonit to minerał z gromady krzemianów. Należy do minerałów rzadkich, rozpowszechnionych tylko w niektórych regionach Ziemi. Nazwa pochodzi od gr. rhodon, zwanej „róża", co jest aluzją do barwy minerału. Na podstawowym czerwonym tle posiada zwykle czarne, dendrytyczne wrostki tlenku manganu. Źródło: licencja: CC BY-SA 3.0, dostępny w internecie: wikipedia.org. Jakie związki chemiczne tworzy mangan? Tlenek manganu(II) Tlenek manganu(II) Źródło: Chemicalinterest, domena publiczna, dostępny w internecie: wikipedia.org. W przemyśle tlenek manganu(II) otrzymuje się z tlenku manganu(IV) poprzez redukcję metanem, wodorem lub tlenkiem węgla(II) w temperaturze powyżej 800°C. W tej formie występuje jako oliwkowo‐szare ciało stałe, trudno rozpuszczalne w wodzie i niereagujące z wodą - nie zachodzi zatem reakcja: Więc tlenek ten pomimo, że zasadowy, to nie jest zasadotwóczy. Innym sposobem otrzymywania tego tlenku jest termiczny rozkład węglanu manganu(II). Tlenek manganu(II) ma charakter zasadowy, o czym świadczy pozytywny wynik reakcji z kwasami i negatywny z zasadami: MnO MnO 2 +H 2 800°C MnO+H 2 O −→ MnO+H 2 O → Mn(OH) 2 MnCO 3 ogrzewanie MnO+CO 2 ↑→ MnO+ 2 HCl → MnCl 2 +H 2 O MnO+NaOH → nie reaguje Tlenek manganu(III) Naturalnie występuje jako minerał braunit. Jest to czarne ciało stałe, otrzymywane w reakcji tlenku MnO z tlenem w bardzo wysokiej temperaturze. Najczęściej można otrzymać go poprzez rozkład termiczny tlenku manganu(IV). Tlenek manganu(III) należy do grupy tlenków zasadowych. Nie rozpuszcza się w wodzie, etanolu i acetonie. Tlenek manganu(IV) Tlenek manganu(IV) w przyrodzie występuje w formie pospolitego minerału: piroluzytu, który jest kruchy i nieprzezroczysty. Odmiany ziemiste piroluzytu są natomiast bardzo miękkie i tłuste w dotyku oraz brudzą ręce. Tlenek manganu(IV) jest także składnikiem braunsztynu – najważniejszej rudy manganowej. Tlenek manganu(IV) w stanie bezwodnym jest czarny, w stanie uwodnionym staje się brunatny. Moźna go otrzymać m.in. w wyniku rozkładu – zarówno w wyniku termicznej reakcji, jak i reakcjach redoks w środowisku obojętnym. jest tlenkiem amfoterycznym, ale dość biernym chemicznie. Reaguje stapiany ze ze stałym wodorotlenkiem sodu, ale nie z jego wodnym roztworem: Z kwasami również reaguje opornie. Z kwasem chlorowodorowym reaguje dopiero przy znacznych jego stężeniach, ulegając reakcji redoks: Tlenek manganu(IV) ma właściwości amfoteryczne Mn 2 O 3 4 MnO 2 500−900°C 2 Mn 2 O 3 +O 2 ↑ −→ MnO 2 KMnO 4 2 KMnO 4 → K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2 ↑ 2 KMnO 4 + 3 K 2 SO 3 +H 2 O → 2 MnO 2 + 3 K 2 SO 4 + 2 KOH MnO 2 MnO 2 + 2 NaOH → Na 2 MnO 3 +H 2 O MnO 2 + 4 HCl → MnCl 2 +Cl 2 ↑ +2 H 2 O Podczas ogrzewania tlenek manganu(IV) rozkłada się m.in. z wydzieleniem tlenu (jest to laboratoryjna metoda otrzymywania tlenu). znalazł zastosowanie w produkcji zapałek (utleniacz). Tlenek manganu(VII) Tlenek manganu(VII) wydziela się w postaci ciemnozielonej oleistej cieczy, w wyniku działania stężonego kwasu siarkowego(VI) na stały : jest tlenkiem kwasowym i reaguje z zasadami, tworzy sole nietrwałego kwasu manganowego(VII) – manganiany(VII), np. manganian(VII) potasu . Jest wybuchowy. Sole manganu Mangan tworzy liczne sole. Roztwory wodne rozpuszczalnych soli manganu(II) są zazwyczaj bezbarwne (a przy znacznych stężeniach jonów bladoróżowe), a siarczek manganu(II) to cielisty osad, który powstaje np. w reakcji: Tlenek manganu(IV) ma właściwości amfoteryczne reaguje z kwasami reaguje z zasadam np. podczas stapiania z wpływem tlenu z powietrza pows manganiany(VI) Równanie wskazuje, że następuje redukcja na IV stopniu utlenienia do na II stopniu utlenienia, czyli jest w tych reakcjach utleniaczem. Następuje utlenienie na IV sto utlenienia do na VI stopniu ut jest w tych reakcjach redu 2 MnO 2 + 2 H 2 SO 4 → 2 MnSO 4 +O 2 ↑ +2 H 2 O MnO 2 KO 2 MnO 2 + 4 KOH+O 2 → 2 K 2 Mn Mn MnO 2 Mn Mn MnO 2 4 MnO 2 500−900°C 2 Mn 2 O 3 +O 2 ↑−→ MnO 2 Mn 2 O 7 KMnO 4 2 KMnO 4 +H 2 SO 4 →Mn 2 O 7 +K 2 SO 4 +H 2 O Mn 2 O 7 KMnO 4 Mn 2+ Nadmanganian potasu (manganian(VII) potasu), KMnO Źródło: Adam Rędzikowski, Wikipedia, licencja: CC BY-SA 4.0. Słownik stopień utlenienia ładunek, jaki zgromadziłby się na atomie danego pierwiastka wchodzącego w skład związku chemicznego, przy założeniu, że wszystkie wiązania chemiczne w związku mają charakter wiązań jonowych redukcja proces przyjmowania elektronów, związany z obniżaniem stopnia utlenienia utleniacza utlenianie proces oddawania elektronów, związany z podwyższaniem stopnia utlenienia reduktora reduktor atom, jon lub cząsteczka, które w reakcji redoks są donorem elektronu (elektronów) utleniacz atom, jon lub cząsteczka, które w reakcji redoks są akceptorem elektronu (elektronów) odmiana ziemista odmiana minerału, która pod względem wyglądu zewnętrzengo oraz sposobu wykształcenia przypomina ziemię; w kolorze podobnym do ziemi, szary z odcieniem 4 brunatnym Bibliografia Bielański A., Podstawy Chemii nieorganicznej, t. 1‐2, Warszawa 2010. Greenwood N.N., Earnshaw A., Chemistry of the Elements, 2nd edition, Oksford 1997 Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Chemia. Repetytorium. Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko‐Biała 2010. Lautenschläger K. H., Schröter W., Wanninger A., Nowoczesne kompendium chemii, tłum. Andrzej Dworak, Warszawa 2014. Film edukacyjny Polecenie 1 Czy wiesz, jak zmieniają się właściwości fizyczne związków manganu w zależności od stopnia utlenienia? Zapoznaj się z filmem edukacyjnym, a następnie rozwiąż ćwiczenia sprawdzające. Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DRnPiQS5n Film edukacyjny pt. Jakie związki chemiczne tworzy mangan? Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Film zawiera charakterystykę manganu oraz związków, które tworzy w zależności od stopnia utlenienia. Ćwiczenie 1 Zaznacz, na jakich stopniach utlenienia może występować mangan w związkach. {-III} {-II} {+I} {#+II} {#+III} {#+IV} {#+VI} {#+VII} Ćwiczenie 3 Do probówki, zawierającej bladoróżowy roztwór siarczanu(VI) manganu(II), dodano wodorotlenku sodu. Wytrącił się wtedy biały osad. Następnie dodano wodę utlenioną. Osad zmienił barwę na ciemnobrunatną. A. Odpowiedz, która z dwóch opisanych wyżej reakcji zachodzi bez zmian stopni utlenienia? B. Zapisz równania reakcji. W przypadku reakcji utleniania-redukcji, współczynniki stechiometryczne w równaniu dobierz metodą bilansu elektronowego. Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu. Zaloguj się, aby dodać ilustrację. 醙 Ćwiczenie 4 Zapisz w formie cząsteczkowej równania reakcji zachodzących na schemacie. Źródło: GroMar Sp. z o.o. na podstawie: Krzeczkowska M., Loch J., Mizera A., Repetytorium chemia: Liceum - poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko-Biała 2010., licencja: CC BY-SA 3.0. Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu. Zaloguj się, aby dodać ilustrację. 醙 Ćwiczenie 5 Mangan tworzy kilka tlenków, w których występuje na II, IV i VII stopniu utlenienia. A. Jak zmienia się charakter kwasowo-zasadowy tlenków manganu? Uzupełnij tabelę, przeciągając odpowiednie wyrażenia w puste pola. Charakter chemiczny, zasadowy, zasadowy, zasadowy, amfoteryczny, kwasowy, obojętny, kwasowy, amfoteryczny, kwasowy, obojętny Tlenek MnO Mn2O3 MnO2 Mn2O7 Charakter chemiczny B. Napisz odpowiednie równania reakcji, które jednoznacznie określają charakter chemiczny tlenku manganu(II) i tlenku manganu(VII). Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu. Zaloguj się, aby dodać ilustrację. 醙 Dla nauczyciela Autor: Gabriela Iwińska Przedmiot: Chemia Temat: Jakie związki chemiczne tworzy mangan? Grupa docelowa: Szkoła ponadpodstawowa, liceum ogólnokształcące, technikum Podstawa programowa: Poziom podstawowy i rozszerzony Wymagania ogólne II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń: 1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych; 4) wskazuje na związek między właściwościami substancji a ich budową chemiczną. Wymagania szczegółowe Poziom podstawowy VII. Systematyka związków nieorganicznych. Uczeń: 3) pisze równania reakcji otrzymywania tlenków pierwiastków o liczbach atomowych od 1 do 30 (synteza pierwiastków z tlenem, rozkład soli, np. CaCO , i wodorotlenków, np. Cu(OH) ). X. Metale, niemetale i ich związki. Uczeń: 4) pisze równania reakcji ilustrujące typowe właściwości chemiczne metali wobec: tlenu (dla Na, Mg, Ca, Al, Zn, Fe, Cu), wody (dla Na, K, Mg, Ca), kwasów nieutleniających (dla Na, K, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Mn, Cr), przewiduje i opisuje słownie przebieg reakcji rozcieńczonych i stężonych roztworów kwasów: azotowego(V) i siarkowego(VI) z Al, Fe, Cu, Ag. Poziom rozszerzony VII. Systematyka związków nieorganicznych. Uczeń: 3 2 3) pisze równania reakcji otrzymywania tlenków pierwiastków o liczbach atomowych od 1 do 30 (synteza pierwiastków z tlenem, rozkład soli, np. CaCO , i wodorotlenków, np. Cu(OH) ). X. Metale, niemetale i ich związki. Uczeń: 5) pisze równania reakcji ilustrujące typowe właściwości chemiczne metali wobec: tlenu (dla Na, Mg, Ca, Al, Zn, Fe, Cu), wody (dla Na, K, Mg, Ca), kwasów nieutleniających (dla Na, K, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Mn, Cr), rozcieńczonego i stężonego roztworu kwasu azotowego(V) oraz stężonego roztworu kwasu siarkowego(VI) (dla Al, Fe, Cu, Ag). Kształtowane kompetencje kluczowe: kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii. Cele operacyjne Uczeń: napiszesz konfigurację elektronową manganu; wymienisz przykładowe związki chemiczne manganu; napiszesz i uzgodnisz równania reakcji chemicznych, jakim ulegają związki manganu. Strategie nauczania: strategia asocjacyjna. Metody i techniki nauczania: analiza materiału źródłowego oraz ćwiczenia uczniowskie; dyskusja; technika zdań podsumowujących; burza mózgów; film; metoda JIGSAW. Formy pracy: praca indywidualna; praca w parach; praca w grupach; praca całego zespołu klasowego. 3 2 Środki dydaktyczne: komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu; zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale; tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda; rzutnik multimedialny. Przebieg lekcji Faza wstępna: 1. Prowadzący prosi uczniów, aby zgłaszali swoje propozycje pytań do tematu. Jedna osoba może zapisywać je na tablicy. Gdy uczniowie wyczerpią pomysły, a pozostały jakieś ważne kwestie do poruszenia, nauczyciel je dopowiada. 2. Przedstawienie tematu: „Jakie związki chemiczne tworzy mangan?” i celów zajęć oraz wspólne z uczniami ustalenie kryteriów sukcesu. 3. Uczniowie poszukują odpowiedzi na zadane przez siebie pytania w pkt. pierwszym w e‐materiale, w podręcznikach tradycyjnych oraz ewentualnie w internecie. Nauczyciel poszerza zdobyte informacje, tłumaczy niejasności lub koryguje błędne spostrzeżenia. Podopieczni mogą postawić następne pytania po zapoznaniu się z treścią ,,Przeczytaj''.” Faza realizacyjna: 1. Praca metodą JIGSAW. Nauczyciel dzieli klasę na czteroosobowe grupy. Są to tzw. grupy eksperckie. Każdy uczestnik zostaje ekspertem, który w istotny sposób przyczyni się do sukcesu całej grupy. Każdy uczeń występuje w roli uczącego się i nauczającego. Zespoły otrzymują arkusze papieru i mazaki. Nauczyciel przydziela im różne zagadnienia do opracowania w ciągu 10 minut: I grupa: tlenki manganu; II grupa: sole manganu; III grupa: wodorotlenki; IV grupa: manganiany. 2. Każda grupa zapoznaje się z informacjami w ramach swojego zagadnienia, korzystając z e‐materiałów (zwłaszcza informacje przedstawione na schemacie interaktywnym), podręcznika tradycyjnego oraz internetu. W opracowaniach grupy zwracają uwagę na budowę wewnętrzną, właściwości i zastosowanie podanych materiałów lub pierwiastków. Efektem pracy powinno być wspólne opracowanie na podstawie dyskusji oraz uczenia się nawzajem. 3. Na umówiony znak uczniowie tworzą nowe grupy tak, aby w każdej nowej grupie znaleźli się eksperci z wszystkich pozostałych grup.