第一列過渡金屬(三) The First-Row Transition Metals(Ⅲ)

化學原理啟迪479

Caterina Balivo for "FLAVIA PADOVAN" Blue Fashion Beach Summer 2014

1.     錳manganese算是含量較多的過渡金屬，約佔地殼的1%。錳最常見的用途是製造硬鋼。硬鋼可用來製造碎石機rock crushers、保險箱bank vaults、盔甲armor plate。

2.     錳的其中一個來源是海床的錳核manganese nodules，圓球型的錳核，含有錳與鐵氧化物的混合物，並摻有少量的鈷鎳、銅。

3.     顯然這些錳核的生成，至少部分與海生有機體的作用有關。因為錳核含量豐富，業界對於如何以經濟的方式開採錳核十分有興趣。

4.     錳的氧化數從+2到+7都有，其中最常見的是+2和+7。錳(Ⅱ)與所有常見的陰離子形成一系列的鹽類。在液態溶液，Mn²⁺形成淡粉紅色的Mn(H2O)6²⁺。

5.     紫色的過錳酸離子（MnO4^－）裡是錳(Ⅶ)（+7價錳）。過錳酸離子是檢驗酸性溶液的試劑。在酸性溶液裡，MnO4^－離子扮演強氧化劑，產生Mn²⁺：

MnO4^－(aq)＋8H⁺(aq)＋5e^－→Mn²⁺(aq)＋4H2O(l)

E°＝1.51V

6.     幾個常見的錳化合物如下：

錳的氧化數：＋2

化合物：Mn(OH)2粉紅色、MnS鮭魚色、MnSO4帶紅色、MnCl2粉紅色

錳的氧化數：＋4

化合物：MnO2深棕色

錳的氧化數：＋7

化合物：KMnO4紫色

7.     鐵是含量最豐富的重金屬，佔地殼的4.7%，是人類文明最重要的金屬。鐵是白色有光澤的金屬，沒有特別硬，對氧化劑非常容易起反應。

8.     舉例來說，在濕潤的空氣裡，鐵會快速與氧反應形成鐵鏽，這是許多鐵氧化物的混合物。

9.     鐵的化性主要與它的＋2氧化數和＋3氧化數有關。下表為重要的鐵化合物：

鐵的氧化數：＋2

化合物：FeO黑色、FeS棕黑色、FeSO4‧7H2O綠色、K4Fe(CN)6黃色

鐵的氧化數：＋3

化合物：FeCl3棕黑色、Fe2O3紅棕色、K3Fe(CN)6紅色、Fe(SCN)3紅色

鐵的氧化數：＋2、＋3

化合物：Fe3O4黑色、KFe[Fe(CN)6]黃色

10. 在液態溶液裡，鐵(Ⅱ)鹽類是螢光綠色，因為其中有Fe(H2O)6²⁺。

11. 雖然Fe(H2O)6³⁺是無色的，但在溶液裡，鐵(Ⅲ)鹽類通常是黃色或棕色，因為裡面有Fe(OH)(H2O)5²⁺，在溶液裡會出現Fe(OH)(H2O)5²⁺離子，是因為Fe(H2O)6³⁺的酸性（Ka＝6×10^－3），使它會釋出質子H⁺，變成Fe(OH)(H2O)5²⁺：

Fe(H2O)6³⁺(aq)←→Fe(OH)(H2O)5²⁺(aq)＋H⁺(aq)

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》