Манган (химически елемент): свойства, приложение, обозначение, степен на окисляване, интересни факти

Един от най-важните метали в металургията е манганът. В допълнение, той обикновено е доста необичаен елемент, с който са свързани интересни факти. Важно за живите организми, необходими за получаване на много сплави, химикали. Манган - химически елемент,

Характеристики на химическия елемент

Ако говорим за манган като елемент периодична система, тогава на първо място е необходимо да се характеризира позицията му в него.

1. Намира се в четвъртия голям период, седмата група - спомагателна подгрупа.
2. Серийният номер е 25. Манганът е химически елемент, ядрена такса чиито атоми са +25. Броят на електроните е същият, неутроните - 30.
3. Атомното тегло е 54,938.
4. Означението на химичния елемент на мангана е Mn.
5. Латинското име е манган.

Намира се между хром и желязо, което обяснява приликата с тях по отношение на физичните и химическите характеристики.

Манган - химически елемент: преходен метал

Ако вземем предвид електронната конфигурация на редуцирания атом, тогава формулата му ще има формата: 1s²2s²2P⁶3s²3p⁶4s²3d⁵. Очевидно е, че елементът, който обмисляме, е преходен метал от семейството d. Пет електрона на 3-то ниво подсказват за стабилността на атома, което се проявява в неговите химични свойства.

Като метал, манганът е редуциращ агент, но повечето от неговите съединения са способни да проявяват достатъчно силна окислителна способност. Това се дължи на различните степени на окисляване и валенции, които този елемент притежава. Това е особеността на всички метали от това семейство.

По този начин манганът е химически елемент, който се намира между другите атоми и има свои специфични характеристики. Нека разгледаме по-подробно тези имоти.

Манганът е химически елемент. Степен на окисление

Вече цитирахме електронната формула на атом. Според него този елемент може да прояви няколко положителни степени на окисляване. Това са:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Валентността на атома е IV. Най-стабилни са тези съединения, в които стойностите на +2, +4, +6 се появяват в мангана. Най-високата степен на окисляване позволява на съединенията да действат като най-силните окислители. Например: KMnO₄, Mn₂О₇.

Съединенията с +2 са редуциращи агенти, мангановият (II) хидроксид има амфотерни свойства, с преобладаване на основни. Междинните индикатори за степените на окисляване от амфотерни съединения.

История на откритието

Манганът е химичен елемент, който не е открит веднага, а постепенно от различни учени. Въпреки това, хората го използват от древни времена. За топене на стъкло се използва манганов (IV) оксид. Един италианец отбелязва факта, че добавянето на това химично съединение в химическото производство на стъкла оцветява цвета им в лилаво. Заедно с това, същото вещество помага за премахване на мътността в оцветени стъкла.

По-късно в Австрия учен Kaim успя да получи парче метален манган, действащ при висока температура за пирилизит (манганов оксид (IV)), поташ и въглища. Тази проба обаче имаше много примеси, които не можеше да премахне, така че откритието не се случи.

Дори по-късно друг учен синтезира смес, в която голяма част представляваше чист метал. Беше Бергман, който преди това беше открил елемент от никел. Въпреки това, тя не е била предназначена да го донесе до края.

Манганът - химически елемент за получаване и изолиране, който под формата на проста субстанция е направен за първи път от Карл Шеле през 1774 г. Въпреки това той го направи заедно с И. Гана, който завърши процеса на топене на парче метал. Но дори и те не успяват напълно да го премахнат от примесите и да получат 100% добив от продукта.

Въпреки това точно този път това беше откритието на този атом. Същите учени се опитаха да дадат името си като пионери. Те избират термина манган. След откриването на магнезий обаче започва объркване и името на мангана се превръща в модерен (H. David, 1908).

Тъй като манганът е химичен елемент, чиито свойства са много ценни за много металургични процеси, с течение на времето е необходимо да се намери начин да се получи в най-чиста форма. Този проблем беше решен от учени от цял ​​свят, но успя да го реши едва през 1919 г. благодарение на произведенията на Р. Агладзе, съветски учен и химик. Той е намерил начин, от който могат да се електролизират манганови сулфати и хлориди, за да се получи чист метал с съдържание на 99,98% вещество. Сега този метод се прилага по целия свят.

Да бъдеш в природата

Манган - химичен елемент, снимка на просто вещество, което може да се види по-долу. В природата има маса изотопи на този атом, броят на неутроните, в които силно се колебаят. По този начин масовите номера варират от 44 до 69. Единственият стабилен изотоп обаче е елемент със стойността ⁵⁵Мн, всички останали имат прекалено малък полуживот или съществуват в твърде малки количества.

Тъй като манганът е химичен елемент, чиято степен на окисляване е много различна, той също така образува много съединения в природата. В чиста форма този елемент изобщо не се случва. В минералите и рудите постоянният му съсед е желязо. Като цяло можете да определите няколко от най-важните скали, които включват манган.

1. Pyrolusite. Формула на съединението: MnO₂* nH₂О.
2. Psilomelan, молекула MnO2 * mMnO * nH2O.
3. Манганит, формулата MnO * OH.
4. Browns са по-рядко срещани от други. Формулата Mn₂О₃.
5. Hausmanite, формулата Mn * Mn₂О_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Карбонатни руди от манган.
8. Crimson Spar или Rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purple - Mn₃PO₄.

В допълнение, е възможно да се посочат няколко други минерали, които включват също разглеждания елемент. Това са:

• калцит;
• сидерит;
• глинести минерали;
• халцедон;
• опал;
• пясъчно-пясъчни съединения.

Освен планинските и седиментните скали, минералите, манганът е химичен елемент, който е част от следните обекти:

1. Растителни организми. Най-големите акумулатори на този елемент са: орех, патладжан, диатоми.
2. Ръсти гъби.
3. Някои видове бактерии.
4. Следните животни: червени мравки, ракообразни, мекотели.
5. Хората - дневно се нуждаят от 3-5 mg.
6. Водите на Световния океан съдържат 0.3% от този елемент.
7. Общото съдържание в земната кора е 0.1% от масата.

Като цяло това е 14-ият най-често срещан елемент от всичко на нашата планета. Сред тежките метали, той е втори след желязото.

Физични свойства

От гледна точка на свойствата на мангана, като проста субстанция, можем да различим няколко основни физически характеристики за него.

1. Под формата на обикновено вещество е доста твърд метал (по скалата на Mohs, фигурата е 4). Цвят - сребристо-бял, покрит с въздух със защитен оксиден филм, блести на среза.
2. Точката на топене е 1246 ° С⁰S.
3. Варене - 2061 г.⁰S.
4. Проводниковите свойства са добри, това е парамагнит.
5. Плътността на метала е 7,44 g / cm³.
6. Съществуват четири полиморфни модификации (алфа-, бета- гама-, сигма), различаващи се в структурата и формата на кристалната решетка и в плътността на пакетиране на атомите. Точката на топене също се различава.

В металургията се използват три основни форми манган: бета- гама-, Sigma-. Алфа е по-рядка, защото е твърде крехка в свойствата си.

Химични свойства

От гледна точка на химията манганът е химичен елемент, чието йонно зареждане варира значително от +2 до +7. Това оставя своя отпечатък върху дейността си. В свободна форма във въздуха манганът реагира много слабо с вода, разтваря се в разредени киселини. Необходимо е обаче само да се повиши температурата, тъй като активността на метала се увеличава рязко.

Така че той е в състояние да си взаимодейства с:

• азот;
• въглерод;
• халогени;
• силиций;
• фосфор;
• сив и други неметали.

Когато се нагрява без въздух, металът лесно преминава в състояние на изпарение. В зависимост от степента на окисляване, което манганът показва, неговите съединения могат да бъдат редуциращи агенти или окислители. Някои проявяват амфотерни свойства. По този начин, основната характеристика на съединенията, в които е +2. Amphoteric - +4, киселинно и силно окисляващо в най-висока стойност от +7.

Въпреки факта, че манганът е преходен метал, комплексните съединения за него са малко. Това се дължи на стабилната електронна конфигурация на атома, тъй като в 3-те субливиални съдържа 5 електрона.

Методи за получаване

Има три основни начина, по които се получава манган (химически елемент) в промишлеността. Докато четем в латински името, ние вече определихме - манган. Ако го преведете на руски език, то ще бъде "да, наистина ясен, обезцветен". С името си, манганът дължи свойствата си на свойствата, известни още от древността.

Въпреки това, въпреки популярността, едва през 1919 г. тя е била достъпна за употреба в чиста форма за използване. Това се извършва чрез следните методи.

1. Електролизата, добивът на продукта е 99.98%. По този начин манганът се произвежда в химическата промишленост.
2. Силикотермично или силициево възстановяване. С този метод протича сливане на силиций и манганов оксид (IV), което води до образуване на чист метал. Добивът е около 68%, тъй като комбинацията от манган и силиций е страничен ефект на силицида. Този метод се използва в металургичната промишленост.
3. Алуминотермичен метод - възстановяване с алуминий. Също така, продукцията на продукта не е твърде висока, образува се манган, замърсена с примеси.

Производството на този метал е важно за много процеси, извършвани в металургията. Дори малкото добавяне на манган може силно да повлияе на свойствата на сплавите. Доказано е, че в него се разтварят много метали, запълващи кристалната решетка.

По отношение на производството и производството на този елемент, Русия е на първо място в света. Този процес се осъществява и в държави като:

• Китай.
• Южна Африка.
• Казахстан.
• Грузия.
• Украйна.

Използване в индустрията

Манганът е химичен елемент, чието приложение е важно не само в металургията. но и в други области. В допълнение към метала в чиста форма, различни съединения от този атом са от голямо значение. Да обозначим основните от тях.

1. Има няколко вида сплави, които благодарение на мангана притежават уникални свойства. Например, Стоманата на Хадфийлд толкова трайни и устойчиви на износване, че се използва за топене на части от багери, машини за обработка на камък, трошачки, топкови мелници, бронирани части.
2. Мангановият диоксид е задължителен оксидиращ елемент на галванопластика, който се използва за създаване на деполяризатори.
3. Много съединения на мангана са необходими за осъществяването на органични синтези на различни вещества.
4. Калиевият перманганат (или манган) се използва в медицината като силен дезинфектант.
5. Този елемент е част от бронз, месинг, формира своя собствена сплав с мед, който служи за производството на въздухоплавателни турбини, остриета и други части.

Биологична роля

Ежедневното изискване за човек в манган е 3-5 mg. Дефицитът на този елемент води до депресия на нервната система, нарушения на съня и тревожност, световъртеж. Неговата роля все още не е напълно разбрана, но е ясно, че на първо място тя влияе на:

• растеж;
• активността на гонадите;
• работа на хормони;
• образуване на кръв.

Този елемент присъства във всички растения, животни, човек, което доказва неговата важна биологична роля.

Интересна информация за елемента

Манганът е химически елемент, интересни факти, за които може да се впечатли всеки човек, както и да стане ясно колко е важно. Ето и най-основният от тях, който намери своя белег в историята на този метал.

1. В трудните времена на гражданската война в СССР един от първите експортни продукти е рудата, съдържаща голямо количество манган.
2. Ако мангановият диоксид се сплави калиев хидроксид и нитрат, след което разтворете продукта във вода, тогава ще започнат невероятни трансформации. Първо разтворът става зелен, след това цветът се променя на синьо, а след това - виолетовото. И накрая, тя ще стане пурпурна и кафява утайка постепенно ще падне. Ако сместа се разклати, зеленият цвят ще бъде възстановен и всичко ще се повтори. За тази цел калиев перманганат има своето име, което се превежда като "минерален хамелеон".
3. Ако в почвата се добавят торове, съдържащи манган, производителността на растенията ще се увеличи и скоростта на фотосинтезата ще се увеличи. Зърнената пшеница ще оформя по-добре зърното.
4. Най-големият блок на минерала на мангановия родонит тежи 47 тона и е намерен в Урал.
5. Има тройна сплав, наречена манган. Състои се от елементи като мед, манган и никел. Неговата уникалност се крие във факта, че той има голямо електрическо съпротивление, което не зависи от температурата, но е повлияно от натиска.

Разбира се, това не е всичко, което може да се каже за този метал. Манганът е химически елемент, интересни факти за които са доста различни. Особено, ако говорим за свойствата, които дава различни сплави.