Элемент группы 7 - Group 7 element
Группа 7 в периодической таблице | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|||||||||
|
|||||||||
↓ Период | |||||||||
4 |
Марганец (Mn) 25 Переходный металл |
||||||||
5 |
Технеций (Tc) 43 Переходный металл |
||||||||
6 |
Рений (Re) 75 Переходный металл |
||||||||
7 |
Бориум (Bh) 107 Переходный металл |
||||||||
Легенда
|
|||||||||
Группа 7 , пронумерованная номенклатурой ИЮПАК , представляет собой группу элементов в периодической таблице . Это марганец (Mn), технеций (Tc), рений (Re) и борий (Bh). Все известные элементы 7 группы - переходные металлы.
Как и другие группы, члены этого семейства демонстрируют закономерности в своих электронных конфигурациях , особенно на внешних оболочках, что приводит к тенденциям в химическом поведении.
Химия
Z | Элемент | Кол-во электронов / оболочка |
---|---|---|
25 | марганец | 2, 8, 13, 2 |
43 год | технеций | 2, 8, 18, 13, 2 |
75 | рений | 2, 8, 18, 32, 13, 2 |
107 | бориум | 2, 8, 18, 32, 32, 13, 2 |
Бориум не был выделен в чистом виде.
История
Марганец был открыт намного раньше других элементов 7-й группы из-за его гораздо большего количества в природе. В то время как Йохану Готтлибу Гану приписывают выделение марганца в 1774 году, Игнатий Каим сообщил о своем производстве марганца в своей диссертации в 1771 году.
Группа 7 содержит два природных переходных металла, открытых последними: технеций и рений. Рений был открыт, когда Масатака Огава обнаружил в торианите то , что он считал элементом 43 , но это было отклонено; Недавние исследования HK Yoshihara предполагают, что вместо этого он открыл рений, но в то время этот факт не осознавался. Уолтер Ноддак , Отто Берг и Ида Таке были первыми, кто окончательно идентифицировал рений; Считалось, что они также открыли элемент 43, но, поскольку эксперимент не мог быть воспроизведен, он был отклонен. Технеций был официально открыт в декабре 1936 года Карло Перье и Эмилио Сегре , которые открыли Технеций-95 и Технеций-97 . Борий был обнаружен в 1981 году командой во главе с Питером Армбрустера и Готфрида Münzenburg бомбардируя висмут-209 с хромом-54 .
Вхождение
Марганец - единственный распространенный элемент 7-й группы, занимающий пятое место среди металлов в земной коре. Чаще всего это диоксид марганца или карбонат марганца. В 2007 году было добыто 11 миллионов тонн марганца.
Все остальные элементы либо невероятно редки на Земле (технеций, рений), либо полностью синтетические (борий). Хотя рений встречается в природе, это один из самых редких металлов, содержание рения в земной коре составляет примерно 0,001 частей на миллион. В отличие от марганца добывалось всего 40-50 тонн рения. Технеций в природе встречается только в следовых количествах как продукт спонтанного деления ; почти все производится в лабораториях. Борий производят только в ядерных реакторах и никогда не выделяли в чистом виде.
Производство
Марганец
В 2007 году было добыто 11 миллионов тонн марганца.
Технеций Технеций был создан путем бомбардировки атомов молибдена дейтронами, которые были ускорены устройством, называемым циклотроном. Иногда его можно найти в природе, но не в большом количестве. Рений
Бориум
Бориум - синтетический элемент, не встречающийся в природе. Было создано очень мало атомов, но из-за его радиоактивности было проведено лишь ограниченное исследование.
Приложения
Лицевой изомер обоих рени и марганец , 2,2'-бипиридильного трикарбонил галоидных комплексов были широко исследован в качестве катализаторов для электрохимического восстановления диоксида углерода из - за их высокую селективность и стабильность. Обычно они обозначаются аббревиатурой M (R-bpy) (CO) 3 X, где M = Mn, Re; R-bpy = 4,4'-дизамещенный 2,2'-бипиридин ; и X = Cl, Br.
Рений
Каталитическая активность Re (bpy) (CO) 3 Cl в отношении восстановления диоксида углерода была впервые исследована Lehn et al. и Meyer et al. в 1984 и 1985 годах соответственно. Комплексы Re (R-bpy) (CO) 3 X производят CO исключительно в результате восстановления CO 2 с эффективностью по Фарадею, близкой к 100%, даже в растворах с высокими концентрациями воды или кислот Бренстеда .
Каталитический механизм Re (R-bpy) (CO) 3 X включает восстановление комплекса в два раза и потерю лиганда X с образованием пятикоординированной активной частицы, которая связывает CO 2 . Эти комплексы будут снижать CO 2 как с присутствующей дополнительной кислотой, так и без нее; однако присутствие кислоты увеличивает каталитическую активность. Исследования теории функционала плотности показали, что высокая селективность этих комплексов к восстановлению CO 2 по сравнению с конкурирующей реакцией выделения водорода связана с более быстрой кинетикой связывания CO 2 по сравнению со связыванием H + .
Марганец
Редкость рения сместила исследования в сторону марганцевой версии этих катализаторов как более устойчивой альтернативы. Первые сообщения о каталитической активности Mn (R-bpy) (CO) 3 Br в отношении восстановления CO 2 поступили от Chardon-Noblat и соавторов в 2011 году. По сравнению с аналогами Re, Mn (R-bpy) (CO) 3 Br демонстрирует каталитическую активность. активность при более низких перенапряжениях.
Каталитический механизм для Mn (R-bpy) (CO) 3 X сложен и зависит от стерического профиля бипиридинового лиганда. Когда R не является объемным, катализатор димеризуется с образованием [Mn (R-bpy) (CO) 3 ] 2 перед образованием активных частиц. Однако, когда R является объемным, комплекс образует активные частицы без димеризации, снижая перенапряжение восстановления CO 2 на 200-300 мВ. В отличие от Re (R-bpy) (CO) 3 X, Mn (R-bpy) (CO) 3 X восстанавливает CO 2 только в присутствии кислоты.
Технеций
Технеций используется в радиовизуализации.
Бориум
Бориум является синтетическим элементом и слишком радиоактивен, чтобы его можно было использовать в чем-либо.
Меры предосторожности
Несмотря на то, что марганец является важным микроэлементом в организме человека, он может быть несколько токсичным, если он попадает в организм в больших количествах, чем обычно. С технецием следует обращаться осторожно из-за его радиоактивности.
Биологическая роль и меры предосторожности
Только марганец играет важную роль в организме человека. Это важное микроэлемент, который в любой момент времени содержится в организме примерно по 10 миллиграммов , главным образом в печени и почках. Многие ферменты содержат марганец, что делает его незаменимым для жизни, он также содержится в хлоропластах . Технеций, рений и борий не играют известной биологической роли. Однако технеций используется в радиовизуализации.