Mangan (kjemisk grunnstoff): egenskaper, anvendelse, betegnelse, oksidasjonstilstand, interessante fakta

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 05:37

Et av de viktigste metallene for metallurgi er mangan. I tillegg er det generelt et ganske uvanlig element som interessante fakta er forbundet med. Viktig for levende organismer, nødvendig i produksjonen av mange legeringer, kjemikalier. Mangan er et kjemisk grunnstoff, et bilde av det kan ses nedenfor. Det er dens egenskaper og egenskaper vi skal vurdere i denne artikkelen.

Karakteristisk for et kjemisk element

Hvis vi snakker om mangan som et element i det periodiske systemet, bør vi først og fremst karakterisere dets posisjon i det.

1. Ligger i den fjerde store perioden, den syvende gruppen, sekundær undergruppe.
2. Ordin alt tall - 25. Mangan er et kjemisk grunnstoff, hvor ladningen til atomkjernene er +25. Antall elektroner er det samme, nøytroner - 30.
3. Verdien av atommassen er 54,938.
4. Betegnelse for det kjemiske elementet mangan - Mn.
5. latinsk navn - mangan.

Situert mellom krom og jern, noe som forklarer likheten med dem i fysiske og kjemiske egenskaper.

Mangan - kjemisk element: overgangsmetall

Hvis vi vurderer den elektroniske konfigurasjonen til et redusert atom, vil formelen se slik ut: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Det blir åpenbart at elementet vi vurderer er et overgangsmetall fra d-familien. Fem elektroner på 3d undernivå indikerer stabiliteten til atomet, som manifesteres i dets kjemiske egenskaper.

Som et metall er mangan et reduksjonsmiddel, men de fleste av dets forbindelser er i stand til å utvise ganske sterke oksidasjonsevner. Dette skyldes de forskjellige oksidasjonstilstandene og valensene som dette elementet har. Dette er det særegne til alle metaller i denne familien.

Dermed er mangan et kjemisk grunnstoff som befinner seg blant andre atomer og har sine egne spesielle egenskaper. La oss vurdere hva disse egenskapene er mer detaljert.

Mangan er et kjemisk grunnstoff. Oksidasjonstilstand

Vi har allerede gitt den elektroniske formelen til atomet. Ifølge henne er dette elementet i stand til å vise flere positive oksidasjonstilstander. Dette er:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valensen til et atom er IV. De mest stabile er de forbindelsene der mangan har verdiene +2, +4, +6. Den høyeste graden av oksidasjon lar forbindelser fungere som de sterkeste oksidasjonsmidlene. For eksempel: KMnO₄, Mn₂O₇.

Forbindelser med +2 er reduksjonsmidler, mangan(II)hydroksid har amfotere egenskaper, med en overvekt av basiske. Mellomliggende oksidasjonstilstander danner amfotere forbindelser.

Oppdagelseshistorikk

Mangan er et kjemisk grunnstoff som ikke ble oppdaget umiddelbart, men gradvis og av forskjellige forskere. Imidlertid har dens forbindelser blitt brukt av mennesker siden antikken. Mangan (IV) oksid ble brukt til glasssmelting. En italiener utt alte det faktum at tilsetningen av denne forbindelsen i den kjemiske produksjonen av briller gjør fargen lilla. Sammen med dette bidrar det samme stoffet til å eliminere uklarhet i fargede glass.

Senere i Østerrike klarte forskeren Kaim å få tak i et stykke metallisk mangan ved å utsette pyrolysitt (mangan (IV) oksid), kaliumklorid og kull for høye temperaturer. Imidlertid hadde denne prøven mange urenheter, som han ikke kunne eliminere, så oppdagelsen fant ikke sted.

Selv senere syntetiserte en annen forsker også en blanding der en betydelig andel var rent metall. Det var Bergman, som tidligere hadde oppdaget grunnstoffet nikkel. Han var imidlertid ikke bestemt til å fullføre jobben.

Mangan er et kjemisk grunnstoff, som først ble oppnådd og isolert i form av et enkelt stoff av Karl Scheele i 1774. Dette gjorde han imidlertid sammen med I. Gan, som fullførte prosessen med å smelte et metallstykke. Men selv de klarte ikke å kvitte seg helt med urenheter og få 100 % produktutbytte.

Likevel har denne tiden blittoppdagelsen av dette atomet. De samme forskerne forsøkte å gi et navn som oppdagerne. De valgte begrepet mangan. Etter oppdagelsen av magnesium begynte imidlertid forvirringen, og navnet på mangan ble endret til det moderne (H. David, 1908).

Siden mangan er et kjemisk grunnstoff hvis egenskaper er svært verdifulle for mange metallurgiske prosesser, ble det over tid nødvendig å finne en måte å få det i reneste form. Dette problemet ble løst av forskere over hele verden, men klarte å bli løst først i 1919 takket være arbeidet til R. Agladze, en sovjetisk kjemiker. Det var han som fant en metode der det er mulig å oppnå rent metall med et stoffinnhold på 99,98% fra sulfater og klorider av mangan ved elektrolyse. Nå brukes denne metoden over hele verden.

Å være i naturen

Mangan er et kjemisk grunnstoff, et bilde av et enkelt stoff som kan sees nedenfor. I naturen er det mange isotoper av dette atomet, hvor mange nøytroner varierer sterkt. Dermed varierer massetallene fra 44 til 69. Den eneste stabile isotopen er imidlertid elementet med verdien ⁵⁵Mn, resten har enten en ubetydelig kort halveringstid eller eksisterer i for små kvanta.

Siden mangan er et kjemisk grunnstoff hvis oksidasjonstilstand er svært forskjellig, danner det også mange forbindelser i naturen. I sin rene form forekommer ikke dette elementet i det hele tatt. I mineraler og malmer er dens konstante nabo jern. Tot alt kan flere av de viktigste bergartene, som inkluderer mangan, identifiseres.

1. Pyrolusite. Sammensatt formel: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelane, MnO2mMnOnH2O-molekyl.
3. Manganitt, formel MnOOH.
4. Brownite er sjeldnere enn resten. Formel Mn₂O₃.
5. Gausmanite, formel MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Karbonatmalm av mangan.
8. Bringebærspar eller rhodokrositt - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

I tillegg til dette kan du angi noen flere mineraler, som også inkluderer det aktuelle grunnstoffet. Dette er:

• kalsitt;
• siderite;
• leiremineraler;
• chalcedony;
• opal;
• sand-silty forbindelser.

I tillegg til bergarter og sedimentære bergarter, mineraler, er mangan et kjemisk grunnstoff som er en del av følgende objekter:

1. Planteorganismer. De største akkumulatorene av dette grunnstoffet er: vannkastanje, andemat, kiselalger.
2. Rustsopp.
3. Noen typer bakterier.
4. Følgende dyr: rødmaur, krepsdyr, bløtdyr.
5. People – det daglige behovet er omtrent 3-5 mg.
6. Vannet i havene inneholder 0,3 % av dette grunnstoffet.
7. Tot alt innhold i jordskorpen 0,1 % etter masse.

Generelt er det det 14. mest tallrike elementet av alle på planeten vår. Blant tungmetaller er det den andre etterjern.

Fysiske egenskaper

Fra et synspunkt av egenskapene til mangan, som et enkelt stoff, kan flere grunnleggende fysiske egenskaper skilles ut for det.

1. I form av et enkelt stoff er det et ganske solid metall (på Mohs-skalaen er indikatoren 4). Farge - sølvhvit, dekket med en beskyttende oksidfilm i luften, skinnende i snittet.
2. Smeltepunktet er 1246⁰C.
3. Boil - 2061⁰C.
4. Lederegenskapene er gode, den er paramagnetisk.
5. metalltetthet er 7,44 g/cm³.
6. Eksisterer i form av fire polymorfe modifikasjoner (α, β, γ, σ), som er forskjellige i strukturen og formen til krystallgitteret og pakkingstettheten til atomer. Deres smeltepunkt er også annerledes.

Det er tre hovedformer for mangan som brukes i metallurgi: β, γ, σ. Alfa er sjeldnere, siden den er for skjør i egenskapene.

Kjemiske egenskaper

Fra et kjemisynspunkt er mangan et kjemisk grunnstoff hvis ioneladning varierer mye fra +2 til +7. Dette setter sitt preg på hans aktivitet. I fri form i luft reagerer mangan svært svakt med vann og løses opp i fortynnede syrer. Men så snart temperaturen økes, øker aktiviteten til metallet dramatisk.

Så han er i stand til å samhandle med:

• nitrogen;
• karbon;
• halogens;
• silisium;
• fosfor;
• svovel og andre ikke-metaller.

Når det varmes opp uten luft, går metallet lett over i en damptilstand. Avhengig av oksidasjonstilstanden som mangan viser, kan dets forbindelser være både reduksjonsmidler og oksidasjonsmidler. Noen viser amfotere egenskaper. Så de viktigste er karakteristiske for forbindelser der det er +2. Amfoterisk - +4, og sur og sterkt oksiderende i høyeste verdi +7.

Til tross for at mangan er et overgangsmetall, er komplekse forbindelser for det få. Dette skyldes den stabile elektroniske konfigurasjonen til atomet, fordi dets 3d-undernivå inneholder 5 elektroner.

Få fremgangsmåter

Det er tre hovedmåter mangan (et kjemisk grunnstoff) oppnås på i industrien. Som navnet leses på latin, har vi allerede utpekt - manganum. Hvis du oversetter det til russisk, vil det være "ja, jeg avklarer virkelig, jeg misfarger." Mangan skylder navnet sitt til de manifeste egenskapene kjent siden antikken.

Men til tross for berømmelsen, klarte de å få den i sin rene form for bruk først i 1919. Dette gjøres ved hjelp av følgende metoder.

1. Elektrolyse, produktutbytte er 99,98 %. På denne måten får man mangan i kjemisk industri.
2. Silikotermisk, eller silisiumreduksjon. Med denne metoden smeltes silisium og mangan (IV) oksid, noe som resulterer i dannelsen av et rent metall. Utbyttet er ca. 68 %, da en bivirkning er kombinasjonen av mangan med silisium for å danne silicid. Demetoden brukes i metallurgisk industri.
3. Aluminiumtermisk metode - restaurering med aluminium. Gir heller ikke for høyt produktutbytte, mangan dannes forurenset med urenheter.

Produksjonen av dette metallet er viktig for mange prosesser som utføres innen metallurgi. Selv en liten tilsetning av mangan kan i stor grad påvirke egenskapene til legeringer. Det er bevist at mange metaller oppløses i den og fyller krystallgitteret.

Når det gjelder utvinning og produksjon av dette elementet, rangerer Russland først i verden. Denne prosessen utføres også i land som:

• Kina.
• Sør-Afrika.
• Kasakhstan.
• Georgia.
• Ukraina.

Industriell bruk

Mangan er et kjemisk grunnstoff, og bruken av dette er viktig ikke bare i metallurgi. men også på andre områder. I tillegg til metallet i sin rene form, er også forskjellige forbindelser av dette atomet av stor betydning. La oss utpeke de viktigste.

1. Det finnes flere typer legeringer som takket være mangan har unike egenskaper. Så for eksempel er Hadfield-stål så sterkt og slitesterkt at det brukes til å smelte deler til gravemaskiner, steinbearbeidingsmaskiner, knusere, kulemøller og panserdeler.
2. Mangandioksid er et obligatorisk oksiderende element ved elektroplettering, det brukes til å lage depolarisatorer.
3. Manganforbindelser er nødvendig for implementering av organisksynteser av ulike stoffer.
4. Kaliumpermanganat (eller kaliumpermanganat) brukes i medisin som et sterkt desinfeksjonsmiddel.
5. Dette elementet er en del av bronse, messing, danner sin egen legering med kobber, som brukes til å lage flyturbiner, blader og andre deler.

Biologisk rolle

Dagsbehovet for mangan for en person er 3-5 mg. Mangel på dette elementet fører til depresjon av nervesystemet, søvnforstyrrelser og angst, svimmelhet. Dens rolle er ennå ikke fullt ut studert, men det er klart at det først og fremst har innvirkning på:

• vekst;
• aktivitet av gonadene;
• hormonarbeid;
• bloddannelse.

Dette elementet er til stede i alle planter, dyr, mennesker, noe som beviser sin viktige biologiske rolle.

Interessante varedetaljer

Mangan er et kjemisk grunnstoff, interessante fakta om det kan imponere enhver person, samt få deg til å forstå hvor viktig det er. Her er de mest grunnleggende av dem, som har funnet sitt preg i historien til dette metallet.

1. Under de vanskelige tidene med borgerkrigen i USSR var et av de første eksportproduktene malm som inneholdt en stor mengde mangan.
2. Hvis mangandioksid smeltes sammen med kaliumhydroksid og salpeter, og deretter produktet løses opp i vann, vil fantastiske transformasjoner begynne. Løsningen blir først grønn, deretter endres fargen til blå.etter - lilla. Til slutt vil den bli rød og et brunt bunnfall vil gradvis falle ut. Hvis blandingen ristes, vil den grønne fargen gjenopprettes igjen og alt vil skje igjen. Det er for dette at kaliumpermanganat fikk navnet sitt, som kan oversettes som "mineralkameleon".
3. Hvis gjødsel som inneholder mangan påføres bakken, vil produktiviteten til plantene øke og fotosyntesehastigheten øke. Vinterhvete vil danne korn bedre.
4. Den største blokken av manganmineralet rhodonitt veide 47 tonn og ble funnet i Ural.
5. Det er en ternær legering som heter manganin. Den består av elementer som kobber, mangan og nikkel. Det unike er at den har høy elektrisk motstand, som er uavhengig av temperatur, men påvirkes av trykk.

Selvfølgelig, det er ikke alt det er å si om dette metallet. Mangan er et kjemisk element, interessante fakta om det er ganske forskjellige. Spesielt hvis vi snakker om egenskapene han gir til ulike legeringer.