Mangan (element chimic): proprietăți, aplicație, denumire, grad de oxidare, fapte interesante

Unul dintre cele mai importante metale pentru metalurgie este manganul. În plus, este, în general, un element neobișnuit, cu care se referă fapte interesante. Important pentru organismele vii, necesare pentru obținerea multor aliaje, substanțe chimice. Mangan - element chimic,

Caracteristicile elementului chimic

Dacă vorbim despre mangan ca element sistem periodic, mai întâi de toate, este necesar să se caracterizeze poziția sa în ea.

1. Se află în a patra perioadă mare, al șaptelea grup, un subgrup auxiliar.
2. Numărul de serie este 25. Manganul este un element chimic, încărcătura nucleară ale căror atomi sunt de +25. Numărul de electroni este același, neutronii - 30.
3. Greutatea atomică este de 54,938.
4. Denumirea elementului chimic al manganului este Mn.
5. Numele latin este mangan.

Situat între crom și fier, ceea ce explică similitudinea cu cromul și caracteristicile fizice și chimice.

Mangan - element chimic: metal de tranziție

Dacă luăm în considerare configurația electronică a atomului redus, atunci formula lui va avea forma: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵. Devine evident că elementul pe care îl considerăm este un metal de tranziție din familia d. Cinci electroni de pe subsolul inferior vorbesc despre stabilitatea atomului, care se manifestă prin proprietățile sale chimice.

Ca metal, manganul este un agent reducător, dar majoritatea compușilor săi sunt capabili de a avea o capacitate de oxidare suficient de puternică. Acest lucru se datorează diferitelor grade de oxidare și valențe pe care acest element le posedă. Aceasta este particularitatea tuturor metalelor acestei familii.

Astfel, manganul este un element chimic care se află printre alți atomi și are propriile caracteristici specifice. Să ne gândim ce sunt aceste proprietăți în detaliu.

Manganul este un element chimic. Grad de oxidare

Am citat deja formula electronică a unui atom. Potrivit acestuia, acest element este capabil să prezinte mai multe grade pozitive de oxidare. Acestea sunt:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valența atomului este IV. Cei mai stabili sunt acei compuși în care valorile +2, +4, +6 apar în mangan. Cel mai înalt grad de oxidare permite compușilor să acționeze ca fiind cei mai puternici oxidanți. De exemplu: KMnO₄, Mn₂O₇.

Compușii cu +2 sunt agenți reducători, hidroxidul de mangan (II) are proprietăți amfoterice, cu predominanța celor bazice. Indicatorii intermediari de grade de oxidare formează compuși amfoterici.

Istoria descoperirii

Manganul este un element chimic care nu a fost descoperit imediat, ci treptat de către diverși oameni de știință. Cu toate acestea, oamenii l-au folosit din cele mai vechi timpuri. La topirea sticlei sa folosit oxidul de mangan (IV). Un italian a remarcat faptul că adăugarea acestui compus în producția chimică de sticlă pătează culoarea lor în violet. Împreună cu aceasta, aceeași substanță ajută la eliminarea turbidității în ochelari colorați.

Mai târziu, în Austria savant Qaim a primit bucata de administrarea sa de mangan metalic, care acționează asupra pyurolizit temperatură ridicată (oxid de mangan (IV)), carbonat de potasiu și cărbune. Cu toate acestea, această mostră a avut o mulțime de impurități, pentru a elimina că el nu a putut, astfel încât deschiderea nu a avut loc.

Chiar și mai târziu, un alt om de știință a sintetizat, de asemenea, un amestec în care o proporție mare a reprezentat metalul pur. A fost Bergman, care a descoperit anterior un element de nichel. Cu toate acestea, nu a fost destinat să-l aducă la capăt.

Manganul - un element chimic, de a obține și de a izola, sub formă de substanță simplă, a fost realizat pentru prima dată de Karl Scheele în 1774. Cu toate acestea, a făcut-o împreună cu I. Ghana, care a finalizat procesul de topire a unei bucăți de metal. Dar chiar și ei nu au reușit să o elimine complet din impurități și să obțină 100% din randamentul produsului.

Cu toate acestea, tocmai de data aceasta a fost descoperirea acestui atom. Acești oameni de știință au încercat să dea numele pionierilor. Ei au ales termenul mangan. Cu toate acestea, după descoperirea magneziului, a început confuzia și numele manganului a fost schimbat în mod modern (H. David, 1908).

Deoarece manganul este un element chimic ale cărui proprietăți sunt foarte valoroase pentru multe procese metalurgice, în timp a devenit necesar să se găsească o modalitate de a se obține în forma cea mai pură. Această problemă a fost rezolvată de oameni de știință din întreaga lume, dar a reușit să o rezolve abia în 1919 datorită operei lui R. Agladze, om de știință sovietic și chimist. El a descoperit o cale prin care să poată fi electrolizați sulfații și clorurile de mangan pentru a obține un metal pur, cu un conținut de substanță de 99,98%. Acum, această metodă este aplicată în întreaga lume.

Fiind în natură

Manganul - un element chimic, o fotografie a unei substanțe simple care poate fi văzută mai jos. În natură, există o masă de izotopi a acestui atom, numărul de neutroni în care fluctuează puternic. Astfel, numerele de masă variază de la 44 la 69. Cu toate acestea, singurul izotop stabil este un element cu valoarea ⁵⁵Mn, toți ceilalți au un timp de înjumătățire neglijabil sau există în cantități prea mici.

Deoarece manganul este un element chimic, gradul de oxidare al căruia este foarte diferit, el formează și mulți compuși în natură. În forma sa pură, acest element nu apare deloc. În minerale și minereuri, vecinul său constant este fierul. În total, puteți identifica câteva dintre cele mai importante roci, care includ manganul.

1. Pirolusit. Formula compusului: MnO₂* nH₂O.
2. Psilomelan, o moleculă de MnO2 * mMnO * nH2O.
3. Manganită, formula MnO * OH.
4. Brownii sunt mai puțin obișnuiți decât alții. Formula Mn₂O₃.
5. Hausmanite, formula Mn * Mn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiC₃)₂.
7. Carbura de mangan.
8. Crimson Spar sau Rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purple - Mn₃PO₄.

În plus, este posibil să se desemneze câteva alte minerale, care includ și elementele luate în considerare. Acestea sunt:

• calcit;
• siderit;
• argile minerale;
• calcedonie;
• opal;
• compuși nisipo-silici.

Pe lângă rocile montane și sedimentare, mineralele, manganul este un element chimic care face parte din următoarele obiecte:

1. Organismele de plante. Cele mai mari acumulatoare ale acestui element sunt: ​​nuc, roșu, diatome.
2. Ciuperci ruginite.
3. Unele tipuri de bacterii.
4. Următoarele animale: furnici roșii, crustacee, moluște.
5. Oamenii - necesită zilnic aproximativ 3-5 mg.
6. Apele Oceanului Mondial conțin 0,3% din acest element.
7. Conținutul total al crustei pământului este de 0,1% din masă.

În general, este al 14-lea element cel mai comun al tuturor planetelor noastre. Printre metalele grele, este al doilea după fier.

Proprietăți fizice

Din punctul de vedere al proprietăților manganului, ca substanță simplă, putem distinge câteva caracteristici fizice de bază pentru el.

1. Sub forma unei substanțe simple, este un metal destul de dur (pe scara Mohs, cifra este de 4). Culoare - alb-argintiu, acoperită cu aer cu un strat de oxid de protecție, strălucește tăierea.
2. Punctul de topire este 1246⁰S.
3. Încălzire - 2061⁰S.
4. Proprietățile conductorului sunt bune, este un paramagnet.
5. Densitatea metalului este de 7,44 g / cm³.
6. Există patru modificări polimorfe (alfa-, beta-, gamma-, sigma-), care diferă în structura și forma laturii cristalului și în densitatea de ambalare a atomilor. Punctul lor de topire diferă de asemenea.

Trei forme principale de mangan sunt utilizate în metalurgie: beta-, gamma-, Sigma. Alpha este mai puțin frecventă, deoarece este prea fragilă în proprietățile sale.

Proprietăți chimice

Din punctul de vedere al chimiei, manganul este un element chimic a cărui încărcare ionică variază foarte mult de la +2 la +7. Acest lucru lasă amprenta asupra activității sale. Într-o formă liberă în aer, manganul reacționează foarte slab cu apă, se dizolvă în acizi diluați. Cu toate acestea, este necesar doar creșterea temperaturii, deoarece activitatea metalului crește brusc.

Deci, el este capabil să interacționeze cu:

• azot;
• carbon;
• halogeni;
• siliciu;
• fosfor;
• gri și alte nemetale.

Când este încălzit fără aer, metalul trece cu ușurință în starea de vapori. În funcție de gradul de oxidare pe care îl prezintă manganul, compușii săi pot fi fie agenți reducători, fie agenți oxidanți. Unele manifestă proprietăți amfoterice. Astfel, principala caracteristică a compușilor în care este +2. Amfoteric - +4, oxidare acidă și puternică în cea mai mare valoare de +7.

În ciuda faptului că manganul este un metal de tranziție, compușii complexi pentru el sunt puțini. Acest lucru se datorează configurației electronice stabile a atomului, din moment ce subalternul 3D conține 5 electroni.

Metode de obținere

Există trei moduri principale în care manganul (un element chimic) este obținut în industrie. Pe măsură ce citim în latină numele, deja desemnat - mangan. Dacă îl traduceți în rusă, va fi "da, într-adevăr clar, decolorat". Prin denumirea sa, manganul își datorează proprietățile proprietăților cunoscute încă din antichitate.

Cu toate acestea, în ciuda popularității, numai în 1919 era disponibil pentru utilizare în formă pură pentru utilizare. Se face prin următoarele metode.

1. Electroliza, randamentul produsului este de 99,98%. În acest mod, manganul este produs în industria chimică.
2. Recuperarea silicotermică sau siliciu. Prin această metodă, are loc fuziunea siliciului și a oxidului de mangan (IV), rezultând formarea de metal pur. Randamentul este de aproximativ 68%, deoarece combinația dintre mangan și siliciu este un efect secundar al silicidei. Această metodă este utilizată în industria metalurgică.
3. Metoda aluminotermică - recuperare cu aluminiu. De asemenea, producția produsului nu este prea mare, manganul este format contaminat cu impurități.

Producția acestui metal este importantă pentru multe procese desfășurate în metalurgie. Chiar și un mic adaos de mangan poate afecta puternic proprietățile aliajelor. Se dovedește că multe metale se dizolvă în el, umplând rețeaua de cristal.

În ceea ce privește producția și producția acestui element, Rusia ocupă locul întâi în lume. Acest proces se desfășoară și în țări precum:

• China.
• Africa de Sud.
• Kazahstan.
• Georgia.
• Ucraina.

Utilizare în industrie

Manganul este un element chimic, a cărui aplicare este importantă nu numai în metalurgie. dar și în alte domenii. În plus față de metalul în formă pură, diferiți compuși ai acestui atom sunt de mare importanță. Să le denotăm pe cei mai importanți dintre ei.

1. Există mai multe tipuri de aliaje care, datorită manganului, au proprietăți unice. De exemplu, Oțelul lui Hadfield atât de puternic și durabil, care este utilizat pentru topirea părți de excavatoare, piatră mașini, concasoare, mori cu bile, piese de armuri de prelucrare.
2. Dioxidul de mangan este un element obligatoriu de oxidare a galvanizării, este utilizat pentru a crea depolarizatoare.
3. Mulți compuși de mangan sunt necesari pentru realizarea sintezelor organice ale diferitelor substanțe.
4. Permanganatul de potasiu (sau mangan) este utilizat în medicină ca un dezinfectant puternic.
5. Acest element face parte din bronz, din alamă, formează propriul aliaj cu cupru, care servește la fabricarea turbinelor de aeronave, a lamelor și a altor părți.

Rolul biologic

Cerința zilnică pentru om în mangan este de 3-5 mg. Deficiența acestui element duce la depresia sistemului nervos, tulburări de somn și anxietate, amețeli. Rolul său nu este încă pe deplin înțeles, dar este clar că, în primul rând, influențează:

• de creștere;
• activitatea gonadelor;
• munca hormonilor;
• formarea de sânge.

Acest element este prezent în toate plantele, animalele, omul, ceea ce dovedește rolul său biologic important.

Informații interesante despre element

Manganul este un element chimic, fapte interesante despre care pot impresiona orice persoană, precum și clarifică cât de importantă este. Iată cele mai de bază dintre ele, care și-au găsit amprenta în istoria acestui metal.

1. În vremurile grele ale războiului civil din URSS, unul dintre primele produse de export a fost minereul, conținând o cantitate mare de mangan.
2. Dacă dioxidul de mangan este aliat cu hidroxid de potasiu și nitrat, apoi dizolvați produsul în apă, apoi vor începe transformările uimitoare. Mai întâi soluția devine verde, apoi culoarea se schimbă în albastru, apoi - violet. În cele din urmă, va deveni crimson și un precipitat maro va cădea treptat. Dacă amestecul este zdruncinat, culoarea verde va fi restaurată și totul va avea loc din nou. Pentru aceasta, permanganatul de potasiu are numele său, care se traduce ca "cameleon mineral".
3. Dacă în sol sunt adăugate îngrășăminte care conțin mangan, productivitatea plantelor va crește și viteza fotosintezei va crește. Grâul de grâu va forma mai bine boabele.
4. Cel mai mare bloc al mineralelor din rhodonitul de mangan a cântărit 47 de tone și a fost găsit în Ural.
5. Există un aliaj triplu numit mangan. Se compune din elemente precum cuprul, manganul și nichelul. Unicitatea sa constă în faptul că are o mare rezistență electrică, care nu depinde de temperatură, ci este influențată de presiune.

Desigur, nu este tot ce se poate spune despre acest metal. Manganul este un element chimic, lucruri interesante despre care sunt destul de diverse. Mai ales dacă vorbim despre proprietățile pe care le oferă diferite aliaje.