Grupa 7 element - Group 7 element
| Grupa 7 w układzie okresowym pierwiastków | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|||||||||
|
|||||||||
| ↓ Kropka | |||||||||
| 4 |
 25 Metal przejściowy |
||||||||
| 5 |
Technet (Tc) 43 Metal przejściowy |
||||||||
| 6 |
 75 Metal przejściowy |
||||||||
| 7 |
Bohr (Bh) 107 Metal przejściowy |
||||||||
|
Legenda
|
|||||||||
Grupa 7 , ponumerowana według nomenklatury IUPAC , to grupa elementów układu okresowego . Są to mangan (Mn), technet (Tc), ren (Re) i bohr (Bh). Wszystkie znane pierwiastki z grupy 7 to metale przejściowe.
Podobnie jak inne grupy, członkowie tej rodziny wykazują wzorce w swoich konfiguracjach elektronów , zwłaszcza w zewnętrznych powłokach, co skutkuje trendami w zachowaniu chemicznym.
Chemia
| Z | Element | Liczba elektronów / powłokę |
|---|---|---|
| 25 | mangan | 2, 8, 13, 2 |
| 43 | technetu | 2, 8, 18, 13, 2 |
| 75 | ren | 2, 8, 18, 32, 13, 2 |
| 107 | bohr | 2, 8, 18, 32, 32, 13, 2 |
Bohr nie został wyizolowany w czystej postaci.
Historia
Mangan został odkryty znacznie wcześniej niż pozostałe pierwiastki z grupy 7 ze względu na jego znacznie większą obfitość w przyrodzie. Podczas gdy Johan Gottlieb Gahn przypisuje się izolacji manganu w 1774 r., Ignatius Kaim opisał jego produkcję manganu w swojej rozprawie z 1771 r.
Grupa 7 zawiera dwa ostatnio odkryte naturalnie występujące metale przejściowe: technet i ren. Ren został odkryty, kiedy Masataka Ogawa znalazł pierwiastek 43 w torianicie , ale to zostało odrzucone; Ostatnie badania przeprowadzone przez HK Yoshihara sugerują, że zamiast tego odkrył ren, co nie było wówczas znane. Walter Noddack , Otto Berg i Ida Tacke jako pierwsi jednoznacznie zidentyfikowali ren; sądzono, że odkryli również pierwiastek 43, ale ponieważ eksperymentu nie można było powtórzyć, został odrzucony. Technet został formalnie odkryty w grudniu 1936 roku przez Carlo Perriera i Emilio Segré , którzy odkryli Technet-95 i Technet-97 . Bohrium została odkryta w 1981 roku przez zespół kierowany przez Peter Armbruster i Gottfried Münzenburg przez bombardowanie bizmutu-209 z chromowo-54 .
Występowanie
Mangan jest jedynym pospolitym pierwiastkiem z grupy 7 z piątą co do wielkości zawartością dowolnego metalu w skorupie ziemskiej. Najczęściej występuje jako dwutlenek manganu lub węglan manganu. W 2007 roku wydobyto 11 milionów ton metrycznych manganu.
Wszystkie inne pierwiastki są albo niezwykle rzadkie na ziemi (technet, ren), albo całkowicie syntetyczne (bohr). Chociaż ren występuje naturalnie, jest jednym z najrzadszych metali, który zawiera około 0,001 części renu na milion w skorupie ziemskiej. W przeciwieństwie do manganu wydobyto tylko 40 lub 50 ton metrycznych renu. Technet występuje w przyrodzie tylko w śladowych ilościach jako produkt samoistnego rozszczepienia ; prawie wszystko jest produkowane w laboratoriach. Bohr jest produkowany wyłącznie w reaktorach jądrowych i nigdy nie był izolowany w czystej postaci.
Produkcja
Mangan
W 2007 roku wydobyto 11 milionów ton metrycznych manganu.
Technet Technet został stworzony przez bombardowanie atomów molibdenu deuteronami, które zostały przyspieszone przez urządzenie zwane cyklotronem. Czasami można go znaleźć w naturze, ale nie w dużej ilości. Ren
Bohr
Bohr to pierwiastek syntetyczny, który nie występuje w przyrodzie. Powstało bardzo niewiele atomów, ale ze względu na jego radioaktywność przeprowadzono tylko ograniczone badania.
Aplikacje
Twarzy izomer zarówno ren i mangan 2,2'bipirydyl trikarbonylku kompleksów halogenkowych były szeroko badane jako katalizatory redukcji elektrochemicznej dwutlenku węgla ze względu na ich dużą selektywność i trwałość. Są one powszechnie określane skrótem M (R-bpy) (CO) 3 X, gdzie M = Mn, Re; R-bpy = 4,4'-dipodstawiona 2,2'-bipirydyna ; i X = Cl, Br.
Ren
Aktywność katalityczną Re (bpy) (CO) 3 Cl w redukcji dwutlenku węgla po raz pierwszy zbadali Lehn i in. i Meyer i in. odpowiednio w 1984 i 1985 roku. Kompleksy Re (R-bpy) (CO) 3 X wytwarzają wyłącznie CO z redukcji CO 2 ze skutecznością Faradaic bliską 100%, nawet w roztworach o wysokim stężeniu wody lub kwasów Brønsteda .
Mechanizm katalityczny Re (R-bpy) (CO) 3 X obejmuje dwukrotną redukcję kompleksu i utratę liganda X w celu wytworzenia pięciokoordynacyjnej formy aktywnej, która wiąże CO 2 . Te kompleksy redukują CO 2 zarówno w obecności dodatkowego kwasu, jak i bez niego; jednakże obecność kwasu zwiększa aktywność katalityczną. Badania nad teorią funkcjonałów gęstości wykazały, że wysoka selektywność tych kompleksów do redukcji CO 2 w porównaniu z konkurencyjną reakcją wydzielania wodoru jest związana z szybszą kinetyką wiązania CO 2 w porównaniu z wiązaniem H + .
Mangan
Rzadkość renu spowodowała przesunięcie badań w kierunku manganowej wersji tych katalizatorów jako bardziej zrównoważonej alternatywy. Pierwsze doniesienia o aktywności katalitycznej Mn (R-bpy) (CO) 3 Br w stosunku do redukcji CO 2 pochodziły od Chardon-Noblat i współpracowników w 2011 roku. W porównaniu z analogami Re, Mn (R-bpy) (CO) 3 Br pokazuje katalityczne aktywność przy niższych nadpotencjałach.
Mechanizm katalityczny dla Mn (R-bpy) (CO) 3 X jest złożony i zależy od profilu przestrzennego liganda bipirydynowego. Gdy R nie jest masywny, katalizator dimeryzuje, tworząc [Mn (R-bpy) (CO) 3 ] 2 przed utworzeniem formy aktywnej. Jednak gdy R jest duży, kompleks tworzy związki aktywne bez dimeryzacji, zmniejszając nadpotencjał redukcji CO 2 o 200-300 mV. W przeciwieństwie do Re (R-bpy) (CO) 3 X, Mn (R-bpy) (CO) 3 X redukuje CO 2 tylko w obecności kwasu.
Technet
Technet jest używany w radioobrazowaniu.
Bohr
Bohr jest pierwiastkiem syntetycznym i jest zbyt radioaktywny, aby mógł być użyty w czymkolwiek.
Środki ostrożności
Chociaż mangan jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym w ludzkim ciele, może być nieco toksyczny, jeśli jest spożywany w większych ilościach niż normalnie. Z technetem należy obchodzić się ostrożnie ze względu na jego radioaktywność.
Rola biologiczna i środki ostrożności
Tylko mangan odgrywa rolę w organizmie człowieka. Jest to niezbędny śladowy składnik odżywczy, którego organizm zawiera około 10 miligramów w dowolnym momencie, głównie w wątrobie i nerkach. Wiele enzymów zawiera mangan, dzięki czemu jest niezbędny do życia, a także występuje w chloroplastach . Technet, ren i bohr nie pełnią żadnej znanej roli biologicznej. Technet jest jednak używany w radioobrazowaniu.