Обхват на метала и химични свойства на мангана. манган (химичен елемент)

Манганът е ценен метал за хората.

Химичните свойства на мангана определят широкото му използване като суровина за промишленото производство на висококачествени сплави. Съединенията на елемента се използват в медицината и селското стопанство.

Физични и химични свойства на метала

1. За първи път химичен елемент е открит от шведски химици в желязна руда. Извлича се чрез нагряване на смес от руден материал с въглища. В резултат на това е възстановен метален компонент, който получава името си от немската дума за "манганова руда".
2. Химическият елемент принадлежи към редица преходни елементи и може да образува съединения, съдържащи атоми в степен на окисление 0. При нагряване той проявява свойството да измества водорода, разлагайки водата.
3. В природата този крехък метал, характеризиращ се със сребрист цвят, се среща само в съединения. Добива се от рудни суровини, сред които най-разпространени са следните видове: пиролузит, манганит, псиломелан, браунит.
4. Металът се намира в манганови възли, открити на дъното на океаните. Технологията за извличането им от дъното е свързана с използването на специално оборудване и не е от индустриален характер.
5. Манганът лесно образува оксиди в резултат на окисляване във въздуха. В зависимост от промяната в температурния градиент по време на нагряване, той реагира с азот, сяра, силиций. Когато водородът се абсорбира, манганът образува твърди разтвори.
6. Трудно се разтваря във вода при обикновена стайна температура. В концентрирани киселини се разтваря при нагряване, образувайки соли.
7. Химически елемент No 25 се отличава със своята активност в процеса на реакции на редукция на метал от оксиди. Той измества металите, образувайки съединение с кислород.

Технология за извличане на химически елементи

Основните производители и доставчици на метал за световния пазар са Бразилия, Австралия, Южна Африка и Украйна. Именно в тези страни се намират рудните запаси, които представляват почти 73% от света.

Производството на черни метали в промишлен мащаб започва с добива на руди и тяхното обогатяване и зависи от метални съединения с други елементи. Например, конвенционалната карбонатна руда е предварително калцинирана. В някои случаи се излугва с помощта на сярна киселина, последвано от термична редукция с кокс. Понякога за възстановяване на метала се използва алуминий или силиций.

Химически процеси за извличане на манган.

Чистият метал се извлича чрез електролиза от водни разтвори на манганов сулфат.

Използването на манган в промишленото производство

1. Основната част от метала се използва за нуждите на черната металургия като добавка, като в световен мащаб консумацията му е на 4-то място след основните суровини: желязо, алуминий и мед. Манганът е основен елемент, присъстващ във всички видове чугун и стомана. Уникалното свойство на мангана да образува сплави с повечето метали се използва за направата на:

• различни марки манганова стомана;
• манганити (сплав, в която няма желязо).

Други метални приложения

Свойствата на химичния елемент и неговите съединения се използват в промишленото производство:

• като катализатор за органични реакции;
• за разлагане на неорганични соли;
• за производство на стъкло;
• при покриване на метални повърхности;
• в керамичната индустрия за оцветяване на глазури и емайли
• за адсорбция на вредни вещества;
• за избелване на естествени материали (лен, вълна).

Отпадъците, получени в резултат на обработката на метални суровини с участието на манган, се използват в селското стопанство за обогатяване на почвата за култури с ценен компонент.

Химията на този елемент играе важна роля в медицината.
Мангановите соли се използват за образуване на антисептичен воден разтвор за измиване на рани и лечение на изгаряния.

Химически елемент № 25 е необходим за нормалното функциониране на организма, регулиране на нивата на кръвната захар, предотвратяване на захарен диабет и осигуряване на нормалното функциониране на панкреаса.

Липсата на манган в човешкото тяло може да причини заболяване. Дневната нужда на човека от важен микроелемент е почти 10 mg. Неговите източници за тялото са храната:

Някои видове насекоми и растения са в състояние да концентрират този химичен елемент, който осигурява активирането на ензими, участващи в процеса на дишане и фотосинтеза.

Минералите на манган, по-специално пиролузит, са били известни в древни времена. Пиролузитът се е смятал за вид магнитна желязна руда и е бил използван при топенето на стъкло – за избистряне. Фактът, че минералът, за разлика от истинската магнитна желязна руда, не се привлича от магнит, беше обяснен доста забавно: смяташе се, че пиролузитът е женски минерал и е безразличен към магнита.

През 18 век манганът е изолиран в чист вид. И днес ще говорим за това подробно. И така, нека да обсъдим дали манганът е вреден, къде можете да го купите, как да получите манган и дали отговаря на GOST.

Манганът принадлежи към подобна група 7 група 4 период. Елементът е общ - заема 14-то място.

Елементът принадлежи към тежките метали - атомната маса е повече от 40. Пасивира се на въздух - покрит е с плътен оксиден филм, който предотвратява по-нататъшната реакция с кислорода. Благодарение на този филм той е неактивен при нормални условия.

При нагряване манганът реагира с много прости вещества, киселини и основи, образувайки съединения с много различни степени на окисление: -1, -6, +2, +3, +4, +7. Металът принадлежи към преходния метал, следователно проявява както редуциращи, така и окислителни свойства с еднаква лекота. С метали, например, с, образува твърди разтвори, без да реагира.

Това видео ще ви каже какво е манган:

Характеристики и разлики от други материали

Манганът е сребристо-бял метал, плътен, твърд - с необичайно сложна структура. Последното е причината за крехкостта на веществото. Известни са четири модификации на мангана. Сплавите с метал позволяват да се стабилизира всеки от тях и да се получат твърди разтвори с много различни свойства.

• Манганът е един от жизненоважните микроелементи. Това важи еднакво за растенията и животните. Елементът участва във фотосинтезата, в процеса на дишане, активира редица ензими, е незаменим участник в мускулния метаболизъм и т.н. Дневната доза манган за хората е 2-9 mg. И дефицитът, и излишъкът на елемент са еднакво опасни.
• Металът е по-тежък и по-твърд от желязото, но няма практическо приложение в чист вид поради високата си чупливост. Но неговите сплави и съединения са от необичайно голямо значение в националната икономика. Използва се в черната и цветната металургия, в производството на торове, в електротехниката, в фин органичен синтез и т.н.
• Манганът е доста различен от металите от собствената си подгрупа. Технеций е радиоактивен елемент, получен изкуствено. Рений се отнася до микроелементи и редки елементи. Борий също може да се получи само изкуствено и не се среща в природата. Химическата активност както на технеция, така и на рения е много по-ниска от тази на мангана. Практическо приложение, с изключение на ядрения синтез, намира само манган.

манган (снимка)

Предимства и недостатъци

Физическите и химичните свойства на метала са такива, че на практика се занимават не със самия манган, а с многобройните му съединения и сплави, така че предимствата и недостатъците на материала трябва да се разглеждат от тази гледна точка.

• Манганът образува голямо разнообразие от сплави с почти всички метали, което е безспорен плюс.
• напълно взаимно разтворими, тоест образуват твърди разтвори с произволно съотношение на елемента, хомогенни по свойства. В този случай сплавта ще има много по-ниска точка на кипене от мангана.
• Сплавите на елемента с въглерод и са от най-голямо практическо значение. И двете сплави са от голямо значение за стоманодобивната индустрия.
• Множество и разнообразни манганови съединения се използват в химическата, текстилната, стъкларската промишленост, в производството на торове и т.н. Основата на това разнообразие е химическата активност на веществото.

Недостатъците на метала са свързани с особеностите на неговата структура, които не позволяват използването на самия метал като конструктивен материал.

• Основната е чупливост при висока твърдост. Mn до +707 C кристализира в структура, в която клетката включва 58 атома.
• Доста висока точка на кипене, трудно е да се работи с метал с толкова високи скорости.
• Електрическата проводимост на мангана е много ниска, така че използването му в електротехниката също е ограничено.

По-нататък ще говорим за химичните и физичните свойства на мангана.

Свойства и характеристики

Физическите характеристики на метала зависят значително от температурата. Като се има предвид наличието на цели 4 модификации, това не е изненадващо.

Основните характеристики на веществото са, както следва:

• плътност - при нормална температура е 7,45 g / cu. виж Именно тази стойност зависи слабо от температурата: например, когато се нагрява до 600 C, плътността намалява само със 7%;
• точка на топене - 1244 С;
• точка на кипене - 2095 С;
• топлопроводимостта при 25 C е 66,57 W / (m K), което е нисък показател за метал;
• специфичен топлинен капацитет - 0,478 kJ / (kg K);
• коефициентът на линейно разширение, измерен при 20 С, е равен на 22,3 10 -6 градуса -1 - ; Топлинният капацитет и топлопроводимостта на веществото се увеличават линейно с повишаване на температурата;
• специфично електрическо съпротивление - 1,5–2,6 μm m, само малко по-високо от това на оловото.

Манганът е парамагнитен, тоест той е намагнетизиран във външно магнитно поле и е привлечен от магнит. Металът преминава в антиферомагнитно състояние при ниски температури, като температурата на преход за всяка модификация е различна.

Структурата и съставът на мангана са описани по-долу.

Манганът и неговите съединения са темата на видеото по-долу:

Структура и състав

Описани са четири структурни модификации на веществото, всяка от които е стабилна в определен температурен диапазон. Сливането с определени метали може да стабилизира всяка фаза.

• До 707 Са-модификацията е стабилна. – кубична телесноцентрирана решетка, чиято единична клетка включва 58 атома. Такава структура е много сложна и причинява висока крехкост на веществото. Неговите показатели - топлинен капацитет, топлопроводимост, плътност, са дадени като свойства на веществото.
• При 700–1079 Сстабилна е b-фазата със същия тип решетка, но с по-проста структура: клетката е 20 атома. В тази фаза манганът проявява известна пластичност. Плътността на b-модификацията е 7,26 g / cu. виж. Фазата е лесна за фиксиране - чрез охлаждане на веществото при температура над температурата на фазовия преход.
• При температури от 1079 С до 1143 G-фазата е стабилна. Характеризира се с кубична лицево-центрирана решетка с клетка от 4 атома. Модификацията е пластмасова. Въпреки това, не е възможно фазата да се фиксира напълно при охлаждане. При температура на преход плътността на метала е 6,37 g/cu. cm, при нормално - 7, 21 g / cu. см.
• Над температура от 1143 С и до кипенестабилизира се d-фазата с центрирана по тялото кубична решетка, чиято клетка включва 2 атома. Плътността на модификацията е 6,28 g/cu. виж. Интересно е, че d-Mn може да премине в антиферомагнитно състояние при висока температура - 303 С.

Фазовите преходи са от голямо значение при получаването на различни сплави, особено след като физическите характеристики на структурните модификации са различни.

Производството на манган е описано по-долу.

Производство

По принцип, но има и самостоятелни депозити. Така на територията на находище Чиатура са съсредоточени до 40% от световните запаси на манганови руди.

Елементът е разпръснат в почти всички скали и лесно се отмива. Съдържанието му в морската вода е ниско, но на дъното на океаните заедно с желязото образува конкреции, в които съдържанието на елемента достига 45%. Тези находища се считат за перспективни за по-нататъшно развитие.

На територията на Русия има малко големи находища на манган, поради което за Руската федерация той е остро дефицитна суровина.

Най-известните минерали са пиролузит, магнетит, браунит, манганов шпат и др. Съдържанието на елемента в тях варира от 62 до 69%. Те се добиват в кариера или минен метод. По правило рудата се измива предварително.

Получаването на манган е пряко свързано с използването му. Основният му консуматор е стоманодобивната промишленост, като за нейните нужди е необходим не самият метал, а комбинацията му с желязо - фероманган. Следователно, говорейки за производството на манган, те често означават съединение, необходимо в черната металургия.

Преди това фероманганът се произвеждаше в доменни пещи. Но поради недостига на кокс и необходимостта от използване на бедни манганови руди, производителите преминаха към топене в електрически пещи.

За топене се използват отворени и затворени пещи, облицовани с въглища - по този начин се получава въглероден фероманган. Топенето се извършва при напрежение 110-160 V, като се използват два метода - поток и без флюс. Вторият метод е по-икономичен, тъй като позволява по-пълно извличане на елемента, но при високо съдържание на силициев диоксид в рудата е възможен само методът на флюса.

• Метод без флюс- непрекъснат процес. Сместа от манганова руда, кокс и железни стърготини се зарежда при претопяването. Важно е да се гарантира, че количеството редуктор е достатъчно. Фероманган и шлака се произвеждат едновременно 5-6 пъти на смяна.
• силикоманганпроизведени по подобен метод в електрическа топилна пещ. Зареждането, освен руда, включва манганова шлака - без фосфор, кварцит и кокс.
• Метален манганполучен подобно на топенето на фероманган. Суровината е отпадъци от леене и рязане на сплавта. След топенето на сплавта и сместа се добавя силикоманган и 30 минути преди края на топенето се продухва със сгъстен въздух.
• Получава се химически чисто вещество електролиза.

Приложение

90% от световното производство на манган отива за стоманодобивната промишленост. Освен това повечето метали се изискват не за получаване на самите манганови сплави, а за и включват 1% от елемента. Освен това, той може напълно да замени никела, ако съдържанието му се увеличи до 4–16%. Факт е, че манганът, както и стабилизира аустенитната фаза в стоманата.

Манганът може значително да понижи температурата на преход на аустенита към ферит, което предотвратява утаяването на железен карбид. Така готовият продукт придобива по-голяма твърдост и здравина.

Мангановият елемент се използва за получаване на устойчивост на корозия - от 1%. Такъв материал се използва в хранително-вкусовата промишленост при производството на различни контейнери. Метални сплави с - се използват при производството на морски витла, лагери, зъбни колела и други части в контакт с морска вода.

Неговите съединения намират широко приложение в неметалургичната индустрия - в медицината, селското стопанство, химическата промишленост.

Манганът е метал, който е интересен не толкова сам по себе си, колкото със свойствата на множеството му съединения. Въпреки това е трудно да се надценява значението му като легиращ елемент.

Реакцията на манганов оксид с алуминий е демонстрирана в това видео:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

мангане двадесет и петият елемент от периодичната таблица. Обозначение - Mn от латинското "manganum". Намира се в четвърти период, група VIB. Отнася се за метали. Основният заряд е 25.

Манганът принадлежи към доста често срещани елементи, съставляващи 0,1% (мас.) от земната кора. От съединенията, съдържащи манган, най-разпространеният минерал е пиролузит, който е манганов диоксид MnO 2 . От голямо значение са и минералите хаусманит Mn 3 O 4 и браунит Mn 2 O 3.

Под формата на просто вещество манганът е сребристо-бял (фиг. 1) твърд крехък метал. Плътността му е 7,44 g / cm 3, точка на топене 1245 o C.

Ориз. 1. Манган. Външен вид.

Атомно и молекулно тегло на мангана

Относително молекулно тегло на веществото(M r) е число, показващо колко пъти масата на дадена молекула е по-голяма от 1/12 от масата на въглеродния атом, и относителна атомна маса на елемент(A r) - колко пъти средната маса на атомите на химичен елемент е по-голяма от 1/12 от масата на въглеродния атом.

Тъй като в свободно състояние манганът съществува под формата на едноатомни Mn молекули, стойностите на неговата атомна и молекулна маса съвпадат. Те са равни на 54,9380.

Алотропия и алотропни модификации на мангана

Известни са четири кристални модификации на мангана, всяка от които е термодинамично стабилна в определен температурен диапазон. Под 707 o C α-манганът е стабилен, има сложна структура – ​​елементарната му клетка включва 58 атома. Сложността на структурата на мангана при температури под 707 o С причинява неговата крехкост.

Изотопи на манган

Известно е, че манганът може да се среща в природата под формата на единствения стабилен изотоп 55 Mn. Масовото число е 55, ядрото на атома съдържа двадесет и пет протона и тридесет неутрона.

Съществуват изкуствени изотопи на мангана с масови числа от 44 до 69, както и седем изомерни състояния на ядрата. Най-дълго живеещият изотоп сред горните е 53 Mn с период на полуразпад от 3,74 милиона години.

манганови йони

На външното енергийно ниво на мангановия атом има седем електрона, които са валентни:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 .

В резултат на химическо взаимодействие манганът отдава своите валентни електрони, т.е. е техен донор и се превръща в положително зареден йон:

Mn 0 -2e → Mn 2+;

Mn 0 -3e → Mn 3+;

Mn 0 -4e → Mn 4+;

Mn 0 -6e → Mn 6+;

Mn 0 -7e → Mn 7+.

Молекула и атом на манган

В свободно състояние манганът съществува под формата на едноатомни Mn молекули. Ето някои свойства, които характеризират атома и молекулата на мангана:

манганови сплави

Манганът се използва главно при производството на легирани стомани. Манганова стомана, съдържаща до 15% Mn, има висока твърдост и здравина. От него се изработват работни части на трошачни машини, топкови мелници, железопътни релси. В допълнение, манганът е съставна част на сплавите на магнезиева основа; повишава устойчивостта им на корозия. Сплав от мед с манган и никел - манганинът има нисък температурен коефициент на електрическо съпротивление. Манганът се намира в малки количества в много алуминиеви сплави.

Примери за решаване на проблеми

ПРИМЕР 1

Упражнение	Манганът се получава чрез редукция на манганов (III) оксид със силиций. Технически оксид с тегло 20 g (масовата част на примесите е равна на 5,2%) се редуцира до метал. Изчислете масата на получения манган.
Решение	Записваме уравнението за редукция на манганов (III) оксид със силиций до манган: 2Mn 2 O 3 + 3Si = 3SiO 2 + 4Mn. Изчислете масата на манганов (III) оксид без примеси: ω чист (Mn 2 O 3) \u003d 100% - ω примес; ω чист (Mn 2 O 3) = 100% - 5,2 = 94,8% = 0,984. m чист (Mn 2 O 3) = m примес (Mn 2 O 3) × ω чист (Mn 2 O 3) / 100%; m чист (Mn 2 O 3) \u003d 20 × 0,984 = 19,68 g. Нека определим количеството на веществото манганов (III) оксид (моларна маса - 158 g / mol): n (Mn 2 O 3) \u003d m (Mn 2 O 3) / M (Mn 2 O 3); n (Mn 2 O 3) = 19,68 / 158 = 0,12 mol. Според уравнението на реакцията n (Mn 2 O 3) : n (Si) \u003d 2: 3, което означава, че n(Si) = 3/2 × n (Mn 2 O 3) = 3/2 × 0,12 = 0,2 mol. Тогава масата на силиция ще бъде равна на (моларна маса - 28 g / mol): m (Si) = n (Si) × M (Si); m(Si) = 0,2 × 28 = 5,6 g.
Отговор	Маса на силиция 5,6 g

ПРИМЕР 2

Упражнение	Изчислете масата на калиевия перманганат, необходима за окисляване на 7,9 g калиев сулфит в неутрална среда.
Решение	Записваме уравнението за окисляване на калиев сулфит с калиев перманганат в неутрална среда: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O \u003d 2MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2KOH. Изчислете броя на моловете калиев сулфит (моларна маса - 158 g / mol): n (K 2 SO 3) \u003d m (K 2 SO 3) / M (K 2 SO 3); n (K 2 SO 3) = 7,9 / 158 = 0,05 mol. Според уравнението на реакцията n (K 2 SO 3): n (KMnO 4) \u003d 3: 2, което означава, че n (KMnO 4) \u003d 2/3 × n (K 2 SO 3) = 2/3 × 0,05 = 0,03 mol. Масата на калиевия перманганат, необходима за окисляването на калиевия сулфит в неутрална среда е (моларна маса - 158 g / mol): m (KMnO 4) \u003d n (KMnO 4) × M (KMnO 4); m (KMnO 4) = 0,03 × 158 = 4,74 g.
Отговор	Масата на калиевия перманганат е 4,74 g

Един от най-важните метали за металургията е манганът. Освен това като цяло е доста необичаен елемент, с който се свързват интересни факти. Важен за живите организми, необходим при производството на много сплави, химикали. Манган - снимка на която може да се види по-долу. Именно неговите свойства и характеристики ще разгледаме в тази статия.

Характеристики на химичен елемент

Ако говорим за манган като елемент, тогава на първо място е необходимо да се характеризира неговата позиция в него.

1. Намира се в четвърти голям период, седма група, вторична подгрупа.
2. Серийният номер е 25. Манганът е химичен елемент, чиито атоми са +25. Броят на електроните е същият, неутроните - 30.
3. Стойността на атомната маса е 54,938.
4. Символът на химичния елемент манган е Mn.
5. Латинското име е манган.

Намира се между хром и желязо, което обяснява сходството му с тях по физични и химични характеристики.

Манган - химичен елемент: преходен метал

Ако разгледаме електронната конфигурация на редуциран атом, тогава неговата формула ще изглежда така: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Става очевидно, че елементът, който разглеждаме, е от d-семейството. Пет електрона на 3d подниво показват 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 доста силни окислителни способности. Това се дължи на различните степени на окисление и валентности, които има този елемент. Това е характеристика на всички метали от това семейство.

По този начин манганът е химичен елемент, който се намира сред другите атоми и има свои собствени специални характеристики. Нека да разгледаме тези свойства по-подробно.

Манганът е химичен елемент. Окислително състояние

Вече сме дали електронната формула на атома. Според нея този елемент е в състояние да проявява няколко положителни степени на окисление. Това:

Валентността на атома е IV. Най-стабилни са тези съединения, в които манганът има стойности +2, +4, +6. Най-високата степен на окисление позволява на съединенията да действат като най-силните окислители. Например: KMnO 4 , Mn 2 O 7 .

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

История на откритията

Манганът е химичен елемент, който не е открит веднага, а постепенно и от различни учени. Въпреки това, неговите съединения са били използвани от хората от древни времена. Манганов (IV) оксид се използва за топене на стъкло. Един италианец заяви, че добавянето на това съединение в химическото производство на очила превръща цвета им в лилав. Заедно с това същото вещество помага за премахване на мъглата в цветните очила.

По-късно в Австрия ученият Каим успява да получи парче метален манган, като излага пиролизит (манганов (IV) оксид), поташ и въглища на високи температури. Тази проба обаче имаше много примеси, които той не успя да елиминира, така че откритието не се случи.

Дори по-късно друг учен също синтезира смес, в която значителна част е чист метал. Това е Бергман, който преди това е открил елемента никел. Въпреки това не му беше писано да завърши работата.

Манганът е химичен елемент, който за първи път е получен и изолиран под формата на просто вещество от Карл Шееле през 1774 г. Той обаче направи това заедно с И. Ган, който завърши процеса на топене на парче метал. Но дори те не успяха напълно да го отърват от примеси и да получат 100% добив на продукта.

Въпреки това, точно този път е открит този атом. Същите учени се опитаха да дадат име на откривателите. Те избраха термина манган. След откриването на магнезия обаче започва объркване и името на мангана е променено на съвременното (H. David, 1908).

Тъй като манганът е химичен елемент, чиито свойства са много ценни за много металургични процеси, с течение на времето стана необходимо да се намери начин за получаването му в най-чиста форма. Този проблем е решен от учени от цял ​​свят, но е в състояние да бъде разрешен едва през 1919 г. благодарение на работата на Р. Агладзе, съветски химик. Именно той открива метод, чрез който е възможно да се получи чист метал със съдържание на вещество 99,98% от манганови сулфати и хлориди чрез електролиза. Сега този метод се прилага по целия свят.

Да бъдеш сред природата

Манганът е химичен елемент, чиято снимка на просто вещество може да се види по-долу. В природата има много изотопи на този атом, броят на неутроните в които варира значително. И така, масовите числа варират от 44 до 69. Единственият стабилен изотоп обаче е елемент със стойност 55 Mn, всички останали имат или пренебрежимо кратък период на полуразпад, или съществуват в твърде малки количества.

Тъй като манганът е химичен елемент, чието окислително състояние е много различно, той също образува много съединения в природата. В чиста форма този елемент изобщо не се среща. В минералите и рудите неин постоянен съсед е желязото. Като цяло могат да бъдат идентифицирани няколко от най-важните скали, които включват манган.

1. пиролузит. Формула на съединението: MnO 2 * nH 2 O.
2. Псиломелан, молекула MnO2*mMnO*nH2O.
3. Манганит, формула MnO*OH.
4. Браунитът е по-рядко срещан от останалите. Формула Mn 2 O 3.
5. Гаусманит, формула Mn*Mn 2 O 4.
6. Родонит Mn 2 (SiO 3) 2.
7. Манганови карбонатни руди.
8. Малинов шпат или родохрозит - MnCO 3.
9. Пурпурит - Mn 3 PO 4.

Освен това могат да бъдат идентифицирани още няколко минерала, които включват и въпросния елемент. Това:

• калцит;
• сидерит;
• глинени минерали;
• халцедон;
• опал;
• песъчливо-пилеви съединения.

В допълнение към скалите и седиментните скали, минералите, манганът е химичен елемент, който е част от следните обекти:

1. растителни организми. Най-големите акумулатори на този елемент са: воден кестен, патица, диатомеи.
2. Гъби за ръжда.
3. Някои видове бактерии.
4. Следните животни: червени мравки, ракообразни, мекотели.
5. Хора – дневната нужда е приблизително 3-5 mg.
6. Водите на океаните съдържат 0,3% от този елемент.
7. Общото съдържание в земната кора е 0,1% от масата.

Като цяло, това е 14-ият най-разпространен елемент от всички на нашата планета. Сред тежките метали той е вторият след желязото.

Физически свойства

От гледна точка на свойствата на мангана, като просто вещество, за него могат да се разграничат няколко основни физични характеристики.

1. Под формата на просто вещество, това е доста твърд метал (по скалата на Моос индикаторът е 4). Цвят - сребристо-бял, покрит със защитен оксиден филм във въздуха, блести в разреза.
2. Точката на топене е 1246 0 С.
3. Кипене - 2061 0 С.
4. Провеждащите свойства са добри, парамагнитен е.
5. Плътността на метала е 7,44 g/cm 3 .
6. Той съществува под формата на четири полиморфни модификации (α, β, γ, σ), различаващи се по структура и форма на кристалната решетка и плътността на опаковане на атомите. Техните точки на топене също се различават.

В металургията се използват три основни форми на манган: β, γ, σ. Алфата е по-рядка, тъй като е твърде крехка в своите свойства.

Химични свойства

По отношение на химията манганът е химичен елемент, чийто заряд на йони варира значително от +2 до +7. Това оставя отпечатък върху дейността му. В свободна форма във въздуха манганът реагира много слабо с вода и се разтваря в разредени киселини. Трябва обаче само да се повиши температурата, тъй като активността на метала се увеличава рязко.

И така, той е в състояние да взаимодейства с:

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

Когато се нагрява без достъп до въздух, металът лесно преминава в състояние на пара. В зависимост от степента на окисление, която проявява манганът, неговите съединения могат да бъдат както редуциращи, така и окислителни агенти. Някои проявяват амфотерни свойства. И така, основните са характерни за съединения, в които е +2. Амфотерна - +4, а киселинна и силно окисляваща при най-висока стойност +7.

Въпреки факта, че манганът е преходен метал, сложните съединения за него са малко. Това се дължи на стабилната електронна конфигурация на атома, тъй като неговото 3d подниво съдържа 5 електрона.

Как да получите

Има три основни начина, по които манганът (химичен елемент) се получава в промишлеността. Тъй като името се чете на латински, вече сме обозначили - manganum. Ако го преведете на руски, тогава ще бъде „да, наистина изяснявам, обезцветявам“. Манганът дължи името си на проявените свойства, познати от древността.

Въпреки това, въпреки славата му, едва през 1919 г. е възможно да се получи в чист вид за употреба. Това става по следните методи.

1. Електролитен, добивът на продукта е 99,98%. По този начин се получава манган в химическата промишленост.
2. Силикотермична или редукция със силиций. С този метод силиций и манганов (IV) оксид се стопяват, което води до образуването на чист метал. Добивът е около 68%, като страничен ефект е комбинацията на манган със силиций за образуване на силицид. Този метод се използва в металургичната промишленост.
3. Алуминотермичен метод - възстановяване с алуминий. Освен това не дава твърде висок добив на продукта, образува се манган, замърсен с примеси.

Производството на този метал е важно за много процеси, извършвани в металургията. Дори малка добавка на манган може значително да повлияе на свойствата на сплавите. Доказано е, че в него се разтварят много метали, запълвайки кристалната му решетка.

По добив и производство на този елемент Русия е на първо място в света. Този процес се извършва и в страни като:

• Китай.
• Казахстан.
• Грузия.
• Украйна.

Индустриална употреба

Манганът е химичен елемент, използването на който е важно не само в металургията. но и в други области. В допълнение към метала в чиста форма, различни съединения на този атом също са от голямо значение. Нека очертаем основните.

1. Има няколко вида сплави, които благодарение на мангана имат уникални свойства. Така, например, той е толкова здрав и устойчив на износване, че се използва за топене на части за багери, машини за обработка на камък, трошачки, топкови мелници, части за броня.
2. Мангановият диоксид е задължителен окисляващ елемент на галваничното покритие, използва се при създаването на деполяризатори.
3. Много манганови съединения са необходими за органичния синтез на различни вещества.
4. Калиевият перманганат (или калиев перманганат) се използва в медицината като силен дезинфектант.
5. Този елемент е част от бронз, месинг, образува своя собствена сплав с мед, която се използва за производството на самолетни турбини, лопатки и други части.

Биологична роля

Дневната нужда от манган за човек е 3-5 mg. Дефицитът на този елемент води до депресия на нервната система, нарушение на съня и тревожност, световъртеж. Неговата роля все още не е напълно проучена, но е ясно, че на първо място засяга:

• растеж;
• активност на половите жлези;
• работата на хормоните;
• образуване на кръв.

Този елемент присъства във всички растения, животни, хора, което доказва важната му биологична роля.

Манганът е химичен елемент, интересни факти за който могат да впечатлят всеки човек, както и да ви накарат да осъзнаете колко е важен. Ето най-основните от тях, намерили своя отпечатък в историята на този метал.

1. По време на трудните времена на гражданската война в СССР един от първите продукти за износ беше руда, съдържаща голямо количество манган.
2. Ако манганов диоксид се легира със селитра и след това продуктът се разтвори във вода, тогава ще започнат невероятни трансформации. Първо, разтворът ще стане зелен, след това цветът ще се промени на син, след това лилав. Накрая ще стане пурпурен и постепенно ще изпадне кафява утайка. Ако сместа се разклати, тогава зеленият цвят ще се възстанови отново и всичко ще се повтори. Именно за това калиевият перманганат получи името си, което се превежда като "минерал хамелеон".
3. Ако върху земята се прилагат торове, съдържащи манган, тогава производителността на растенията ще се увеличи и скоростта на фотосинтезата ще се увеличи. Зимната пшеница ще образува зърна по-добре.
4. Най-големият блок от мангановия минерал родонит тежеше 47 тона и беше намерен в Урал.
5. Има трикомпонентна сплав, наречена манганин. Състои се от елементи като мед, манган и никел. Неговата уникалност се крие във факта, че има високо електрическо съпротивление, което не зависи от температурата, а се влияе от налягането.

Разбира се, това не е всичко, което може да се каже за този метал. Манганът е химичен елемент, интересни факти за който са доста разнообразни. Особено ако говорим за свойствата, които той придава на различни сплави.

Този елемент, под формата на пиролузит (манганов диоксид, MnO 2 ), е бил използван от праисторическите пещерни художници в пещерите Ласко, Франция, още преди 30 000 години. В по-ново време в древен Египет производителите на стъкло са използвали минерали, съдържащи този метал, за да премахнат бледозеленикавия оттенък на естественото стъкло.

Отлични рудиса открити в района на Магнезия, който е в Северна Гърция, южно от Македония, и тогава започва объркването с името. Различни руди от региона, които включват както магнезий, така и манган, се наричат ​​просто магнезия. През 17-ти век терминът магнезия алба или бяла магнезия е възприет за магнезиеви минерали, докато името черна магнезия се използва за по-тъмните оксиди на манган.

Между другото, известните магнитни минерали, открити в този регион, се наричали магнезиев камък, който в крайна сметка се превърнал в днешния магнит. Объркването продължава известно време, докато в края на 18-ти век група шведски химици стигат до заключението, че манганът е отделен елемент. През 1774 г. член на групата представя тези открития на Стокхолмската академия и през същата година Йохан Готлиб Хан става първият човек, получил чист манган и доказва че е отделен елемент.

Манган - химичен елемент, характеристики на мангана

Това е тежък, сребристо-бял метал, който бавно потъмнява на открито. По-твърд и по-крехък от желязото, той има специфично тегло от 7,21 и точка на топене от 1244°C. Химичен символ Mn, атомно тегло 54,938, атомен номер 25. Във формуличете се като манган, например KMnO 4 - калиев манган около четири. Това е много често срещан елемент в скалите, неговото количество се оценява на 0,085% от масата на земната кора.

Има над 300 различни минерала, съдържащи този елемент. Големи земни находища се намират в Австралия, Габон, Южна Африка, Бразилия и Русия. Но още повече се намират на дъното на океана, предимно на дълбочина от 4 до 6 километра, така че добивът там не е търговски жизнеспособен.

Окислените железни минерали (хематит, магнетит, лимонит и сидерит) съдържат 30% от този елемент. Друг потенциален източник са отлаганията на глина и червена кал, които съдържат нодули до 25%. Най-чистият манганполучен чрез електролиза на водни разтвори.

Манганът и хлорът са в група VII на периодичната таблица, но хлорът е в основната подгрупа, а манганът е в страничната група, която включва още технеций Tc и рений Ke - пълни електронни аналози. Манган Mn, технеций Ts и рений Ke са пълни електронни аналози с конфигурация на валентни електрони.

Този елемент присъствав малки количества и в земеделски почви. В много сплави от мед, алуминий, магнезий, никел различните му проценти им придават специфични физични и технологични свойства:

• износоустойчивост;
• топлоустойчивост;
• устойчивост на корозия;
• топимост;
• електрическо съпротивление и др.

Валентности на манган

Степента на окисление на мангана е от 0 до +7. В състояние на двувалентно окисление манганът има ясно изразен метален характер и висока склонност към образуване на сложни връзки. При четиривалентното окисляване преобладава междинен характер между метални и неметални свойства, докато шествалентното и седемвалентното имат неметални свойства.

оксиди:

Формула. Цвят

Биохимия и фармакология

Манганът е елемент, широко разпространен в природата, присъства в повечето тъкани на растенията и животните. Най-високи концентрации са установени:

• в портокалова кора;
• в гроздето;
• в горски плодове;
• в аспержи;
• при ракообразни;
• при коремоноги;
• в двойни врати.

Една от най-важните реакции в биологията, фотосинтезата, е изцяло зависима от този елемент. Той е звездният играч в реакционния център на фотосистема II, където водните молекули се превръщат в кислород. Без него фотосинтезата е невъзможна..

Той е основен елемент във всички известни живи организми. Например, ензимът, отговорен за превръщането на водните молекули в кислород по време на фотосинтезата, съдържа четири манганови атома.

Средното човешко тяло съдържа около 12 милиграма от този метал. Получаваме около 4 милиграма всеки ден от храни като ядки, трици, зърнени храни, чай и магданоз. Този елемент прави костите на скелета по-издръжливи. Също така е важен за усвояването на витамин В1.

Ползи и вредни свойства

Този микроелемент, е от голямо биологично значение: действа като катализатор в биосинтеза на порфирини, а след това на хемоглобин при животните и хлорофил в зелените растения. Неговото присъствие също е необходимо условие за активността на различни митохондриални ензимни системи, някои ензими на липидния метаболизъм и процеси на окислително фосфорилиране.

Парите или питейна вода, замърсени със соли на този метал, водят до дразнещи промени в дихателните пътища, хронична интоксикация с прогресивна и необратима тенденция, характеризираща се с увреждане на базалните ганглии на централната нервна система и след това нарушение на екстрапирамидален тип подобно до болестта на Паркинсон.

Такова отравяне е честопрофесионален характер. Засяга работниците, заети в обработката на този метал и неговите производни, както и работниците в химическата и металургичната промишленост. В медицината се използва под формата на калиев перманганат като стягащо, локално антисептично средство, а също и като антидот за алкалоидни природни отрови (морфин, кодеин, атропин и др.).

Някои почви имат ниски нива на този елемент, така че се добавя към торове и се дава като хранителна добавка за пасищни животни.

Манган: приложение

Като чист метал, с изключение на ограниченото приложение в областта на електротехниката, този елемент няма други практически приложения, като в същото време се използва широко за получаване на сплави, производство на стомана и др.

Когато Хенри Бесемеризобретил процеса на производство на стомана през 1856 г., неговата стомана била унищожена от горещо валцуване. Проблемът беше решен през същата година, когато беше открито, че добавянето на малки количества от този елемент към разтопеното желязо решава проблема. Днес всъщност около 90% от целия манган се използва за производство на стомана.