Mangan (kemijski element): svojstva, primjena, oznaka, stupanj oksidacije, zanimljive činjenice

Jedan od najvažnijih metala za metalurgiju je mangan. Osim toga, općenito je sasvim neobičan element, s kojim se povezuju zanimljive činjenice. Važno za žive organizme, potrebne za dobivanje mnogih legura, kemikalija. Mangan - kemijski element,

Karakteristike kemijskog elementa

Ako govorimo o manganu kao elementu periodički sustav, onda je prije svega nužno karakterizirati njegov položaj u njemu.

1. Nalazi se u četvrtom velikom razdoblju, sedmoj skupini, pomoćnoj podskupini.
2. Serijski broj je 25. Mangan je kemijski element, nuklearni naboj čiji su atomi +25. Broj elektrona je isti, neutroni - 30.
3. Atomska težina je 54.938.
4. Označavanje kemijskog elementa mangana je Mn.
5. Latinski naziv je mangan.

Smještena između kroma i željeza, što objašnjava sličnost s njima u fizičkim i kemijskim svojstvima.

Mangan - kemijski element: prijelazni metal

Ako uzmemo u obzir elektronsku konfiguraciju reduciranog atoma, njegova će formula imati oblik: 1s²2s²2p⁶3s²3P⁶4s²3d⁵. Postaje očito da je element koji razmišljamo prijelazni metal iz d-obitelji. Pet elektrona na 3d podlozi govore o stabilnosti atoma, što se očituje u kemijskim svojstvima.

Kao metal, mangan je reducirajući agens, no većina njegovih spojeva sposobna je pokazati i sposobnost oksidacije dovoljno jaku. To je zbog različitih stupnjeva oksidacije i valencija koje ovaj element posjeduje. To je osobitost svih metala ove obitelji.

Dakle, mangan je kemijski element koji se nalazi između ostalih atoma i ima svoje specifične karakteristike. Razmotrimo što su ta svojstva detaljnije opisana.

Mangan je kemijski element. Stupanj oksidacije

Već smo naveli elektronsku formulu atoma. Prema njemu, ovaj element može pokazati nekoliko pozitivnih stupnjeva oksidacije. To su:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valencija atoma je IV. Najstabilniji su oni spojevi u kojima se vrijednosti od +2, +4, +6 pojavljuju u manganu. Najviši stupanj oksidacije omogućuje spojevima da djeluju kao najjači oksidanti. Na primjer: KMnO₄, Mn₂O₇.

Spojevi s + 2 su redukcijska sredstva, mangan (II) hidroksid ima amfoterna svojstva, a prevladavaju osnovne. Srednji pokazatelji stupnjeva oksidacije čine amfoterni spojevi.

Povijest otkrića

Mangan je kemijski element koji nije otkriven odmah, već postepeno od strane različitih znanstvenika. Međutim, ljudi su ga koristili od davnih vremena. Manganov (IV) oksid je korišten za otapanje stakla. Jedan talijanski napomenuo je činjenicu da dodavanje tog spoja u kemijsku proizvodnju naočala mrlje svoju boju u ljubičastoj boji. Uz to, ova ista supstanca pomaže eliminirati zamućenost u obojenim naočalama.

Kasnije u Austriji znanstveniku Qaim upravlja dobio dio metalnog mangana, djelujući na visoke temperature pyurolizit (manganov oksid (IV)), kalijevog karbonata i ugljena. Međutim, ovaj uzorak imao je mnogo nečistoća, koje nije mogao eliminirati, pa se otkriće nije dogodilo.

Čak i kasnije, drugi znanstvenik je također sintetizirala smjesu u kojoj je veliki udio bio čisti metal. Bio je Bergman, koji je prethodno otkrio element nikla. Međutim, nije bilo namjerno dovesti do kraja.

Mangan - kemijski element, za dobivanje i izolaciju koji je u obliku jednostavne supstance prvi put napravio Karl Scheele 1774. Međutim, to je učinio zajedno s I. Ghanom, koji je završio proces taljenja komada metala. Ali čak i nisu uspjeli potpuno ukloniti iz nečistoća i dobiti 100% -tni prinos proizvoda.

Ipak, upravo je to bio otkriće tog atoma. Ti isti znanstvenici pokušali su dati ime kao pioniri. Odabrali su pojam mangana. Međutim, nakon otkrića magnezija počela je zbrka, a naziv mangana je promijenjen u modernu (H. David, 1908).

Od mangana - kemijskog elementa čija svojstva su vrlo vrijedna za mnoge metalurškim procesima, s vremenom je postalo neophodno još uvijek naći način da ga proizvoditi u najčišćem obliku. Ovaj problem je riješen od strane znanstvenika diljem svijeta, ali je mogao biti riješen samo u 1919 kroz rad R. Agladze - Sovjetski znanstvenik i kemičar. To jest, on je pronašao način da može biti od sulfata i klorida mangana elektrolizom dobiti čisti sadržaj metala tvar 99,98%. Sada se ova metoda primjenjuje diljem svijeta.

Biti u prirodi

Mangan - kemijski element, fotografija jednostavne tvari koja se može vidjeti dolje. U prirodi, postoji mase izotopa ovog atoma, broj neutrona u kojima snažno varira. Dakle, masovni brojevi variraju od 44 do 69. Međutim, jedini stabilni izotop je element s vrijednošću ⁵⁵Mn, svi ostali imaju zanemarivi poluživot ili postoje premalo.

Budući da je mangan kemijski element, stupanj oksidacije je vrlo različit, on također stvara mnoge spojeve u prirodi. U svom čistom obliku ovaj element se uopće ne pojavljuje. U mineralima i rudama, njegov stalni susjed je željezo. Ukupno, možete identificirati nekoliko najvažnijih stijena, što uključuje mangan.

1. Piroluzit. Formula spoja: MnO₂* nH₂O.
2. Psilomelan, molekula MnO2 * mMnO * nH20.
3. Manganit, formula MnO * OH.
4. Brownovi su manje uobičajeni od drugih. Formula Mn₂O₃.
5. Hausmanit, formula Mn * Mn₂O_4.
6. Rhodonit Mn₂(SiO₃)₂.
7. Karbonatne rude mangana.
8. Crimson Spar ili Rhodochrosite - MnCO₃.
9. Ljubičasta - Mn₃PO₄.

Osim toga, moguće je odrediti i nekoliko drugih minerala, koji također uključuju element koji se razmatra. To su:

• kalcit;
• siderit;
• gline minerala;
• kalcedona;
• opal;
• pješčano-muljevih spojeva.

Osim planinskih i sedimentnih stijena, minerala, mangan je kemijski element koji je dio sljedećih objekata:

1. Biljni organizmi. Najveći akumulatori ovog elementa su: orah, duckweed, diatomi.
2. Rusty gljive.
3. Neke vrste bakterija.
4. Sljedeće životinje: crveni mravi, rakovi, mekušci.
5. Ljudi - dnevno trebaju oko 3-5 mg.
6. Voda Svjetskog oceana sadrži 0,3% tog elementa.
7. Ukupni sadržaj zemljinog kora je 0,1 masenih%.

Općenito, to je 14. najčešći element svega na našem planetu. Među teškim metalima, drugi je nakon željeza.

Fizička svojstva

S gledišta svojstava mangana, kao jednostavne tvari, možemo razlikovati nekoliko osnovnih fizikalnih svojstava za njega.

1. U obliku jednostavne tvari to je prilično tvrdi metal (na Mohsovoj skali, brojka 4). Boja - srebrno bijela, presvučena zrakom zaštitnim oksidnim filmom, blista na rezu.
2. Talište je 1246⁰S.
3. Kuhanje - 2061⁰S.
4. Svojstva vodiča su dobra, to je paramagnet.
5. Gustoća metala je 7.44 g / cm³.
6. Postoje četiri polimorfne modifikacije (alfa, beta-, gama-, sigma-), koji se razlikuju u strukturi i obliku kristalne rešetke i gustoći pakiranja atoma. Njihova se tališta također razlikuju.

U metalurgiji se koriste tri glavna oblika mangana: beta-, gama-, Sigma. Alfa je rjeđa, jer je njegova svojstva prebrzo krhka.

Kemijska svojstva

S gledišta kemije, mangan je kemijski element čiji ionni naboj jako varira od +2 do +7. To ostavlja otisak na svoju aktivnost. U slobodnom obliku u zraku, mangan reagira vrlo slabo s vodom, otapa se razrijeđenim kiselinama. Međutim, samo je potrebno povećati temperaturu, jer se aktivnost metala naglo povećava.

Dakle, on može komunicirati s:

• dušik;
• ugljik;
• halogena;
• silicij;
• fosfora;
• siva i ostalih nemetala.

Kada se grije bez zraka, metal lako prelazi u stanje pare. Ovisno o stupnju oksidacije koju mangan pokazuje, njegovi spojevi mogu biti redukcijska sredstva ili oksidirajući agensi. Neki pokazuju amfoterna svojstva. Dakle, glavna karakteristika za spojeve u kojima je +2. Amfoterna - +4, i kisela i jaka oksidacija u najvećoj vrijednosti od +7.

Unatoč činjenici da je mangan prijelazni metal, kompleksni spojevi za njega su mali. To je zbog stabilne elektronske konfiguracije atoma, budući da njegova 3d sloj sadrži 5 elektrona.

Metode dobivanja

Postoje tri glavna načina na koji se mangan (kemijski element) dobiva u industriji. Kao što smo pročitali latinski naziv, već smo odredili - mangan. Ako ga prevodite na ruski, to će biti "da, stvarno jasno, obezbojenje". Zahvaljujući imenu, mangan duguje svojstva svojstvima poznatima još od antike.

Međutim, unatoč popularnosti, tek je 1919. godine bio dostupan za upotrebu u čistom obliku. To se postiže sljedećim metodama.

1. Elektroliza, prinos proizvoda je 99,98%. Na taj način, mangan se proizvodi u kemijskoj industriji.
2. Silikotermni ili silicijski oporavak. Ovom metodom dolazi do spajanja silicija i manganovog oksida (IV), što rezultira formiranjem čistog metala. Prinos je oko 68%, budući da je kombinacija mangana i silicija nuspojava silicida. Ova metoda se koristi u metalurškoj industriji.
3. Aluminotermska metoda - oporavak aluminijem. Također, izlaz proizvoda nije previsok, stvaranje mangana je kontaminirano nečistoćama.

Proizvodnja ovog metala je važna za mnoge procese koji se provode u metalurgiji. Čak i mali dodatak mangana može snažno utjecati na svojstva legura. Dokazano je da se u njemu razgrađuju mnogi metali, puni kristalnu rešetku.

Što se tiče proizvodnje i proizvodnje tog elementa, Rusija je na prvom mjestu na svijetu. Taj se proces također provodi u zemljama kao što su:

• Kina.
• Južna Afrika.
• Kazahstan.
• Georgia.
• Ukrajina.

Koristite u industriji

Mangan je kemijski element, primjena koja je važna ne samo u metalurgiji. ali i na drugim područjima. Uz metal u čistom obliku, različiti spojevi ovog atoma su od velike važnosti. Navedimo glavne od njih.

1. Postoji nekoliko vrsta legura koje zahvaljujući manganu imaju jedinstvena svojstva. Na primjer, Hadfieldov čelik tako izdržljiva i otporna na habanje, koja se koristi za taljenje dijelova bagera, strojeva za obradu kamena, drobilica, kugličnih mlinova, dijelova oklopa.
2. Manganov dioksid je obvezni oksidacijski element galvovanja, koristi se za stvaranje depolarizatora.
3. Mnogi spojevi mangana su potrebni za realizaciju organskih sinteza različitih tvari.
4. Kalijev permanganat (ili mangan) se koristi u medicini kao jak dezinficijens.
5. Ovaj element je dio bronce, mesinga, tvori vlastitu leguru bakra, koja služi za proizvodnju turbina zrakoplova, oštrica i ostalih dijelova.

Biološka uloga

Dnevni zahtjev za čovjeka u manganu je 3-5 mg. Nedostatak ovog elementa dovodi do depresije živčanog sustava, poremećaja spavanja i anksioznosti, vrtoglavice. Njena uloga još nije potpuno shvaćena, ali je jasno da, prije svega, utječe:

• rast;
• aktivnost gonada;
• rad hormona;
• stvaranje krvi.

Ovaj element prisutan je u svim biljkama, životinjama, čovjeku, što dokazuje njegovu važnu biološku ulogu.

Zanimljive informacije o elementu

Mangan je kemijski element, zanimljive činjenice o kojima može impresionirati svaku osobu, kao i jasno kako je to važno. Ovdje su najosnovniji od njih, koji su pronašli svoj trag u povijesti ovog metala.

1. U teškim vremenima građanskog rata u SSSR-u, jedan od prvih izvoznih proizvoda bio je rudača, koja sadrži veliku količinu mangana.
2. Ako je manganov dioksid legiran kalijev hidroksid i nitrata, a zatim otopi proizvod u vodi, a zatim će započeti nevjerojatne preobrazbe. Prvo rješenje postaje zeleno, a zatim se boja mijenja u plavo, a onda - ljubičasta. Konačno, postat će grimiz i smeđi precipitat postupno će pasti. Ako se smjesa potrese, zelena boja će se obnoviti i sve će se ponoviti. To je zbog toga da kalijev permanganat ima svoje ime, što znači "mineral kameleon".
3. Ako se u tlo dodaju gnojiva koja sadrže mangan, povećat će se produktivnost biljaka i povećati brzina fotosinteze. Zimska pšenica će bolje oblikovati zrno.
4. Najveći blok minerala manganovog rodonita težio je 47 tona i pronađen je u Uralsu.
5. Postoji trostruka legura zvanog mangan. Sastoji se od elemenata poput bakra, mangana i nikla. Njegova jedinstvenost leži u činjenici da ima veliku električnu otpornost, koja ne ovisi o temperaturi, već je pod utjecajem pritiska.

Naravno, to nije sve što se može reći o ovom metalu. Mangan je kemijski element, zanimljive činjenice o kojima su vrlo različite. Pogotovo ako govorimo o svojstvima koja daje različite legure.