Mangan (kemijski element): lastnosti, uporaba, označevanje, stopnja oksidacije, zanimiva dejstva

Ena najpomembnejših kovin za metalurgijo je mangan. Poleg tega je na splošno precej nenavaden element, s katerim so povezana zanimiva dejstva. Pomembno za žive organizme, potrebne za pridobivanje številnih zlitin, kemikalij. Mangan - kemični element,

Značilnosti kemijskega elementa

Če govorimo o manganu kot elementu periodični sistem, najprej je treba opredeliti svoj položaj v njem.

1. Nahaja se v četrtem velikem obdobju, sedmi skupini, pomožni podskupini.
2. Serijska številka je 25. Mangan je kemični element, jedrska dajatev katerih atomi so +25. Število elektronov je enako, nevtroni - 30.
3. Atomska teža je 54.938.
4. Oznaka kemijskega elementa mangana je Mn.
5. Latinsko ime je mangan.

Nahaja se med kromom in železom, kar pojasnjuje njihovo podobnost v fizikalnih in kemijskih lastnostih.

Mangansko - kemični element: prehodna kovina

Če upoštevamo elektronsko konfiguracijo zmanjšanega atoma, bo njegova formula imela obliko: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵. Očitno je, da je element, ki ga obravnavamo, prehodna kovina iz d-družine. Pet elektronov na 3d podlasti govori o stabilnosti atoma, ki se kaže v njegovih kemijskih lastnostih.

Kot kovina je mangan zmanjševalec, vendar je večina njegovih spojin sposobna pokazati dovolj močne oksidacijske sposobnosti. To je posledica različnih stopenj oksidacije in valenčnosti, ki jih ima ta element. To je posebnost vseh kovin te družine.

Tako je mangan kemični element, ki se nahaja med drugimi atomi in ima svoje posebne značilnosti. Poglejmo, kaj so te lastnosti bolj podrobno.

Mangan je kemični element. Stopnja oksidacije

Že smo že omenili elektronsko formulo atoma. Glede na to je ta element sposoben pokazati več pozitivnih stopenj oksidacije. To so:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valenca atoma je IV. Najstabilnejše so tiste spojine, v katerih se v manganu pojavijo vrednosti +2, +4, +6. Največja stopnja oksidacije omogoča, da spojine delujejo kot najmočnejši oksidanti. Na primer: KMnO₄, Mn₂O₇.

Spojine z +2 so reducenti, manganov (II) hidroksid ima amfoterične lastnosti, s prevladujočimi bazičnimi lastnostmi. Vmesni kazalniki stopnje oksidacije tvorijo amfoterne spojine.

Zgodovina odkritja

Mangan je kemični element, ki je bil odkrit ne takoj, ampak postopoma s strani različnih znanstvenikov. Vendar so ga ljudje uporabljali že od antičnih časov. Za taljenje stekla smo uporabili manganov (IV) oksid. Eden Italijan se je seznanil z dejstvom, da dodajanje te spojine pri kemični proizvodnji kozarcev daje barvo vijoličasto. Poleg tega ta ista snov pomaga odpraviti motnost v barvnih očalih.

Kasneje v Avstriji znanstvenik Qaim upravlja prejela del kovinskega mangana, ki deluje na visoko temperaturo pyurolizit (manganov oksid (IV)), kalijeve in premoga. Vendar pa ta vzorec imel veliko nečistoč, odpraviti, da ne bi, tako da odpiranje ni prišlo.

Še kasneje je drugi znanstvenik sintetiziral mešanico, v kateri je velik delež predstavljal čisto kovino. Bil je Bergman, ki je že odkril element niklja. Vendar pa ji ni bilo treba končati.

Mangan - kemični element za pridobivanje in izoliranje, ki je v obliki preproste snovi prvič naredil Karl Scheele leta 1774. Vendar pa je to storil skupaj z I. Gano, ki je končal proces taljenja kovinskega kosa. Toda tudi oni niso uspeli popolnoma odstraniti od nečistoč in dobili 100-odstotni pridelek izdelka.

Kljub temu je bil ravno tokrat odkritje tega atoma. Ti isti znanstveniki so poskušali dati ime kot pionirji. Izbrali sta izraz mangan. Vendar pa je po odkritju magnezija začela zmeda in ime mangana je bilo spremenjeno v moderno (H. David, 1908).

Ker mangana - kemijski element, katerega lastnosti so zelo koristne za mnoge metalurških procesov, čez čas je bilo potrebno še najti način, da ga proizvajajo v najbolj čisti obliki. Ta problem je bil rešen z znanstveniki po vsem svetu, vendar pa je mogoče rešiti le leta 1919 z delom R. Agladze - sovjetski znanstvenik in kemik. To pomeni, da je našel način, da se lahko sulfatov in kloridov mangana z elektrolizo za pridobivanje čiste kovine vsebnost snovi 99,98%. Zdaj je ta metoda se uporablja po vsem svetu.

Biti v naravi

Mangan - kemični element, fotografija preproste snovi, ki jo je mogoče videti spodaj. V naravi je masa izotopov tega atoma, število nevtronov, v katerem močno niha. Tako se množinska števila spreminjajo od 44 do 69. Vendar je edini stabilni izotop element z vrednostjo ⁵⁵Mn, vsi drugi imajo zanemarljivo razpolovno dobo ali obstajajo v premajhnih količinah.

Ker je mangan je kemijski element, katerega stopnja oksidacije je zelo različna, v naravi tvori tudi veliko spojin. V čisti obliki se ta element sploh ne pojavlja. V minerali in rudah je njegov stalni sosed železo. Skupaj lahko ugotovite nekaj najpomembnejših kamnin, ki vključujejo mangan.

1. Pirozusitis. Formula spojine: MnO₂* nH₂O.
2. Psilomelan, molekula MnO2 * mMnO * nH2O.
3. Manganit, formula MnO * OH.
4. Browns so manj pogosti kot drugi. Formula Mn₂O₃.
5. Hausmanit, formula Mn * Mn₂O_4.
6. Rhodonit Mn₂(SiO₃)₂.
7. Karbonatne rude mangana.
8. Crimson Spar ali Rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purple - Mn₃PO₄.

Poleg tega je mogoče določiti še več mineralov, ki vključujejo tudi obravnavani element. To so:

• kalcit;
• siderit;
• gline minerali;
• kalcedon;
• opal;
• peščene-silty spojine.

Poleg gorskih in sedimentnih kamnin, mineralov, mangana je kemični element, ki je del naslednjih predmetov:

1. Rastlinski organizmi. Največji akumulatorji tega elementa so: oreh, duckweed, diatoms.
2. Rože gobe.
3. Nekatere vrste bakterij.
4. Naslednje živali: rdeče mravlje, raki, mehkužci.
5. Ljudje - dnevno potrebujejo približno 3-5 mg.
6. Vode svetovnega oceana vsebujejo 0,3% tega elementa.
7. Skupna vsebnost zemeljske skorje je 0,1% mase.

Na splošno je to 14. najbolj pogost element vseh na našem planetu. Med težkimi kovinami je drugi po železu.

Fizične lastnosti

Z vidika lastnosti mangana kot preproste snovi lahko ločimo več osnovnih fizikalnih lastnosti za to.

1. V obliki preproste snovi je precej trda kovina (na lestvici Mohs je številka 4). Barva - srebrno-bela, zračno obložena z zaščitno oksidno folijo, na rezu blaži.
2. Tališče je 1246⁰C.
3. Vrelišče - 2061⁰C.
4. Lastnosti prevodnika so dobre, paramagnet.
5. Gostota kovine je 7,44 g / cm³.
6. Obstajajo štiri polimorfne modifikacije (alfa-, beta-, gama-, sigma-), ki se razlikujejo po strukturi in obliki kristalne rešetke in gostoti embalaže atomov. Njihova tališče se prav tako razlikuje.

V metalurgiji se uporabljajo tri glavne oblike mangana: beta-, gama-, sigma-. Alfa je manj pogosta, ker je v svojih lastnostih preveč krhka.

Kemijske lastnosti

Z vidika kemije je manganov kemijski element, katerega ionski obtok se močno razlikuje od +2 do +7. Tako ostane njen odtis na svojo dejavnost. V prosti obliki v zraku mangan reagira zelo šibko z vodo, raztopi v razredčenih kislinah. Vendar pa je potrebno samo povečati temperaturo, saj se aktivnost kovine močno poveča.

Tako lahko sodeluje z:

• dušik;
• ogljik;
• halogeni;
• silicij;
• fosfor;
• siva in druge nekovine.

Pri ogrevanju brez zraka lahko kovina zlahka preide v stanje hlapov. Glede na stopnjo oksidacije, ki jo kaže mangan, so lahko njegove spojine bodisi reducente ali oksidanti. Nekateri kažejo amfoterne lastnosti. Tako je glavna značilnost spojin, v katerih je +2. Amfoterična - +4 in kisla in močna oksidacija v najvišji vrednosti +7.

Kljub temu, da je mangan prehodna kovina, so zapletene spojine za to malo. To je posledica stabilne elektronske konfiguracije atoma, saj 3d podloga v njem vsebuje 5 elektronov.

Metode pridobivanja

Obstajajo trije glavni načini pridobivanja mangana (kemičnega elementa) v industriji. Ko smo v latinici prebrali ime, smo že označili - mangan. Če ga prevedete v rusko, bo to "da, res razčistiti, razbarvati". S svojim imenom mangan dolguje svoje lastnosti lastnosti, poznane že od antike.

Kljub priljubljenosti pa je šele leta 1919 na voljo za uporabo v čisti obliki. To se naredi z naslednjimi metodami.

1. Elektroliza, donos proizvoda je 99,98%. Na ta način se v kemični industriji proizvaja mangan.
2. Silikotermična ali silikonska predelava. S to metodo pride do fuzije silicija in manganovega oksida (IV), kar ima za posledico tvorbo čiste kovine. Donos je približno 68%, saj je kombinacija mangana in silicija stranski učinek silicija. Ta metoda se uporablja v metalurški industriji.
3. Aluminometrična metoda - predelava z aluminijem. Tudi proizvodnja proizvoda ni previsoka, mangan se oblikuje kontaminirano z nečistočami.

Proizvodnja te kovine je pomembna za številne procese, ki se izvajajo v metalurgiji. Tudi majhen dodatek mangana močno vpliva na lastnosti zlitin. Dokazano je, da se v njej raztopijo številne kovine, ki polnijo svojo kristalno mrežo.

V smislu proizvodnje in proizvodnje tega elementa je Rusija na prvem mestu na svetu. Ta proces se izvaja tudi v državah, kot so:

• Kitajska.
• Južna Afrika.
• Kazahstan.
• Gruzija.
• Ukrajina.

Uporaba v industriji

Mangan je kemični element, katerega uporaba je pomembna ne samo v metalurgiji. ampak tudi na drugih področjih. Poleg kovine v čisti obliki so zelo pomembne tudi različne spojine tega atoma. Označimo glavno od njih.

1. Obstaja več vrst zlitin, ki imajo zaradi mangana edinstvene lastnosti. Na primer, Hadfildovo jeklo tako trpežna in odporna proti obrabi, da se uporablja za taljenje delov bagrov, strojev za obdelavo kamna, drobilnikov, krogel, oklopnih delov.
2. Manganov dioksid je obvezen oksidacijski element galvanizacije, se uporablja za ustvarjanje depolarizatorjev.
3. Mnoge spojine mangana so potrebne za uresničitev organskih sintez različnih snovi.
4. Kalijev permanganat (ali mangan) se v medicini uporablja kot močno razkužilo.
5. Ta element je del bronaste, medenine, tvori svojo lastno zlitino z bakrom, ki služi za izdelavo letalskih turbin, rezil in drugih delov.

Biološka vloga

Dnevna zahteva za človeka v manganu je 3-5 mg. Pomanjkanje tega elementa povzroči depresijo živčnega sistema, motnjo spanja in tesnobo, omotico. Njena vloga še ni v celoti razumljena, vendar je jasno, da vpliva, prvič, na:

• rast;
• aktivnost spolnih žlez;
• delo hormonov;
• nastanek krvi.

Ta element je prisoten v vseh rastlinah, živalih, človeku, kar dokazuje njegovo pomembno biološko vlogo.

Zanimive informacije o elementu

Mangan je kemični element, zanimiva dejstva, ki lahko navdušujejo vsako osebo, pa tudi jasno, kako pomembna je. Tu so najosnovnejši med njimi, ki so v zgodovini tega kovine našli svoj značaj.

1. V težkih časih državljanske vojne v ZSSR je bil eden prvih izvoznih izdelkov ruda, ki vsebuje veliko količino mangana.
2. Če je manganov dioksid legiran kalijev hidroksid in nitrat, nato pa produkt raztopite v vodi, nato pa se bodo začele neverjetne transformacije. Prva rešitev postane zelena, potem se barva spremeni v modro, nato pa - vijolična. Končno bo postala rdeča barva in rjava oborina se bo postopoma iztekla. Če se mešanica pretreseta, bo zelena barva obnovljena in vse se bo ponovilo. V ta namen ima kalijev permanganat svoje ime, kar pomeni "mineralni kameleon".
3. Če se v tla dodajajo gnojila, ki vsebujejo mangan, se bo produktivnost rastlin povečala in hitrost fotosinteze se bo povečala. Zimska pšenica bo bolje oblikovala zrnje.
4. Največji blok mineralov iz manganskega rhodonita je tehtal 47 ton in je bil na Uralu.
5. Obstaja trojna zlitina, imenovana manganin. Sestavljen je iz elementov, kot so baker, mangan in nikelj. Njegova edinstvenost leži v tem, da ima odlično električno upornost, ki ni odvisna od temperature, ampak je pod vplivom tlaka.

Seveda to ni vse, kar je mogoče reči o tej kovini. Mangan je kemični element, zanimiva dejstva, ki so precej raznolika. Še posebej, če govorimo o lastnostih, ki jih dajejo različne zlitine.