Mangan (hemijski element): svojstva, primjena, oznaka, stepen oksidacije, zanimljive činjenice

Jedan od najvažnijih metala za metalurgiju je mangan. Pored toga, obično je prilično neobičan element sa kojim se povezuju interesantne činjenice. Važno za žive organizme, neophodne za proizvodnju mnogih legura, hemikalija. Mangan je hemijski element, čija fotografija se može videti u nastavku. To je njegova svojstva i karakteristike koje će se razmotriti u ovom članku.

Karakteristike hemijskog elementa

Ako govorimo o manganu kao elementu periodičnog sistema, prvo je neophodno karakterizirati njegovu poziciju u njemu.

1. Nalazi se u četvrtom velikom periodu, sedmoj grupi, pomoćnoj podgrupi.
2. Redni broj je 25. Mangan je hemijski element čije je naelektrisanje na atomskim jezgrima +25. Broj elektrona je isti, a neutroni su 30.
3. Atomska težina je 54.938.
4. Oznaka hemijskog elementa mangana je Mn.
5. Latinsko ime je mangan.

Smeštena između hroma i gvožđa, što objašnjava njegovu sličnost u fizičkim i hemijskim karakteristikama.

Mangan - hemijski element: prelazni metal

Ako uzmemo u obzir elektronsku konfiguraciju redukovanog atoma, onda njegova formula ima oblik: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁵ . Očigledno je da element koji razmatramo jeste tranzitni metal iz d-familije. Pet elektrona na podlogu 3d govori o stabilnosti atoma, što se manifestuje u njegovim hemijskim svojstvima.

Kao metan, mangan je sredstvo za redukciju, ali većina njegovih jedinjenja je sposobna da izloži i dovoljno oksidirajuće sposobnosti. Ovo je posledica različitih stepena oksidacije i valencnosti koje ovaj element poseduje. Ovo je karakteristika svih metala ove porodice.

Prema tome, mangan je hemijski element koji se nalazi između ostalih atoma i ima svoje karakteristike. Hajde da razmotrimo šta su ove osobine detaljnije.

Mangan je hemijski element. Stepen oksidacije

Već smo dobili elektronsku formulu atoma. Prema njenim rečima, ovaj element može pokazati nekoliko pozitivnih stepena oksidacije. To su:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valencija atoma je IV. Najstabilnije su ona jedinjenja u kojima se u manganu pojavljuju vrednosti +2, +4, +6. Najveći stepen oksidacije omogućava jedinjenjima da djeluju kao najjači oksidanti. Na primjer: KMnO ₄ , Mn ₂ O ₇ .

Jedinjenja sa +2 su redukciona sredstva, manganov (II) hidroksid ima amfoterna svojstva, sa prevladavanjem osnovnih. Intermedijski pokazatelji stepena oksidacije formiraju amfoterna jedinjenja.

Istorija otkrića

Mangan je hemijski element koji nije otkriven odmah, već postepeno od strane različitih naučnika. Međutim, njegova jedinjenja se koriste od davnina. Mangan (IV) oksid je korišćen za topljenje stakla. Jedan Italijan je izjavio da dodavanje ovog jedinjenja u hemijsku proizvodnju čaša mrlje svoju boju u ljubičastoj boji. Pored toga, ova ista supstanca pomaže u eliminaciji zamućenosti u bojama.

Kasnije u Austriji, naučnik Kaim je uspeo da dobije komad metalnog mangana, djelujući na visokoj temperaturi za piurilizit (manganov oksid (IV)), kalijum i ugalj. Međutim, ovaj uzorak je imao mnogo nečistoća, koje nije mogao eliminisati, tako da se otkriće nije dogodilo.

Čak i kasnije, drugi naučnik je takođe sintetisao smešu u kojoj je veliki procenat činio čist metal. Bio je Bergman, koji je ranije otkrio element nikla. Međutim, nije mu bilo predviđeno da to dovede do kraja.

Mangan - hemijski element za dobijanje i izolaciju koji je u obliku jednostavne supstance prvi put napravio Karl Scheele 1774. Međutim, to je uradio zajedno sa I. Ganom, koji je završio proces topljenja komada metala. Ali čak nisu uspeli da ga potpuno eliminišu od nečistoća i dobiju 100% prinosa proizvoda.

Uprkos tome, upravo ovaj put je otkrio ovaj atom. Isti naučnici pokušali su da daju ime kao pioniri. Izabrali su izraz mangan. Međutim, nakon otkrića magnezijuma započela je zbunjenost, a ime mangana promenjeno je u moderno (H. David, 1908).

Pošto je mangana hemijski element čija su svojstva vrlo vrijedna za mnoge metalurške procese, vremenom je postalo neophodno pronaći način za dobijanje u najčistijoj formi. Taj problem rešili su naučnici iz cijelog svijeta, ali uspjeli su ga riješiti samo 1919. zahvaljujući djelima R. Agladzea - sovjetskog naučnika-hemičara. On je pronašao metod kojim se elektroliza iz sulfata i mangan hlorida može dobiti čistom elektrolizom sa sadržajem supstance od 99,98%. Sada se ovaj metod koristi širom sveta.

Biti u prirodi

Mangan je hemijski element, fotografija jednostavne materije koja se može videti u nastavku. U prirodi postoji masa izotopa ovog atoma, broj neutrona u kojima se snažno fluktuira. Prema tome, brojevi mase variraju od 44 do 69. Međutim, jedini stabilni izotop je element sa vrijednošću od ⁵⁵ Mn, svi ostali imaju zanemarljivu polu-život ili postoje u suvim malim količinama.

Pošto je mangan je hemijski element čiji je stepen oksidacije veoma različit, on takođe formira mnoštvo jedinjenja u prirodi. U čistoj formi, ovaj element se uopšte ne pojavljuje. U minerala i ruda njegov stalni sused je gvožđe. Ukupno, možete odrediti nekoliko najvažnijih stena koje uključuju mangan.

1. Pirozusitis. Formula za jedinjenje je MnO ₂ * nH ₂ O.
2. Psilomelan, molekul MnO2 * mMnO * nH2O.
3. Manganit, formula MnO * OH.
4. Smeđe su manje česte od drugih. Formula Mn ₂ O ₃ .
5. Hausmanit, formula Mn * Mn ₂ O _4.
6. Rodonit Mn ₂ (SiO ₃ ) ₂ .
7. Karbonatne rude mangana.
8. Malina ili rodohrosite - MnCO ₃ .
9. Purpurit - Mn ₃ PO ₄ .

Osim toga, moguće je odrediti još nekoliko minerala, koji uključuju i element koji se razmatra. To su:

• Calcite;
• Siderite;
• Minerali gline;
• Chalcedony;
• Opal;
• Peščano-šuta spojina.

Pored planinskih i sedimentnih stijena, minerali, mangan je hemijski element koji je deo sledećih objekata:

1. Biljni organizmi. Najveći akumulatori ovog elementa su: vodeni orah, duckweed, diatoms.
2. Rusty pečurke.
3. Neke vrste bakterija.
4. Sledeće životinje: crveni mravi, rakovi, mekušci.
5. Ljudi - dnevno treba oko 3-5 mg.
6. Vode Svetskog okeana sadrže 0,3% ovog elementa.
7. Ukupan sadržaj u zemaljskoj kori iznosi 0,1% mase.

Generalno, ovo je 14. najčešći element svih na našoj planeti. Među teškim metalima, drugi je posle gvožđa.

Fizičke osobine

Sa stanovišta osobina mangana, kao jednostavne supstance, možemo razlikovati nekoliko osnovnih fizičkih karakteristika za to.

1. U obliku jednostavne supstance to je prilično čvrst metal (na Mohs skali, brojka je 4). Boja - srebrno-bijela, obložena zaštitnim oksidnim filmom, blesava na rezu.
2. Tačka topljenja je 1246 ^° C.
3. Tačka ključanja je 2061 ^° C.
4. Osobine provodnika su dobre, to je paramagnet.
5. Gustina metala je 7,44 g / cm ³ .
6. Postoji u obliku četiri polimorfne modifikacije (α, β, γ, σ), koje se razlikuju u strukturi i obliku kristalne rešetke i u gustini pakovanja atoma. Njihova tačka topljenja se takođe razlikuje.

U metalurgiji se koriste tri osnovna oblika mangana: β, γ, σ. Alfa je manje česta, jer je u svojim svojstvima previše krhka.

Hemijska svojstva

Sa stanovišta hemije, mangan je hemijski element čiji jonski punjen varira u velikoj meri od +2 do +7. Ovo ostavlja svoj otisak na svoju aktivnost. U slobodnoj formi u vazduhu, mangan reaguje veoma malo sa vodom, rastvara se u razblaženim kiselinama. Međutim, potrebno je samo povećati temperaturu, jer se aktivnost metala naglo povećava.

Dakle, on je u stanju da sarađuje sa:

• Azot;
• Karbon;
• Halogeni;
• Silicijum;
• Fosfor;
• Sivi i drugi nemetali.

Kada se zagreva bez vazduha, metala lako prolazi u stanje pare. U zavisnosti od stepena oksidacije koja pokazuje mangan, njegova jedinjenja mogu biti ili redukcioni agensi ili oksidanti. Neki pokazuju amfoterna svojstva. Dakle, glavne karakteristike su za jedinjenja u kojima je +2. Amfoterna - +4, i kiselo i jako oksidirajuće u najvećoj vrijednosti +7.

Uprkos činjenici da je mangan prelazni metal, složena jedinjenja za to su malo. Ovo je zbog stabilne elektronske konfiguracije atoma, jer je 3d podlevel od njega sadrži 5 elektrona.

Metode dobijanja

Postoje tri glavna načina na kojima se mangana (hemijski element) proizvodi u industriji. Dok smo na latinskom čitali ime, već smo označili - mangan. Ako ga prevedete na ruski, to će biti "da, zaista očistite, razbarvate". Po svom imenu, mangan duguje svojstva osobinama poznatim iz antike.

Međutim, uprkos popularnosti, tek 1919. godine bilo je dostupno za upotrebu u čistom obliku za upotrebu. To se uradi sledećim metodama.

1. Elektroliza, prinos proizvoda je 99.98%. Na taj način se mangana proizvodi u hemijskoj industriji.
2. Silikotermični ili silicijumski oporavak. Ovim metodom dolazi do fuzije silicijuma i manganovog oksida (IV), što rezultira stvaranjem čistog metala. Prinos je oko 68%, s obzirom da kombinacija mangana i silicija sa silicidom ide zajedno. Ova metoda se koristi u metalurškoj industriji.
3. Aluminotermna metoda - oporavak aluminijuma. Takođe ne daje preveliki prinos proizvoda, mangan se formira kontaminiranog nečistoćama.

Proizvodnja ovog metala je važna za mnoge procese u metalurgiji. Čak i mali dodatak mangana može značajno uticati na svojstva legura. Dokazano je da se mnogi metali rastvaraju u njoj, ispunjavajući svoju kristalnu mrežu.

U pogledu proizvodnje i proizvodnje ovog elementa, Rusija se nalazi na prvom mestu u svetu. Takođe se ovaj proces odvija u zemljama kao što su:

• Kina.
• Južna Afrika.
• Kazahstan.
• Gruzija.
• Ukrajina.

Upotreba u industriji

Mangan je hemijski element, čija je upotreba važna ne samo u metalurgiji. Ali iu drugim oblastima. Pored metala u čistoj formi, različita jedinjenja ovog atoma su od velikog značaja. Navedimo glavne.

1. Postoji nekoliko vrsta legura, koji zahvaljujući manganu imaju jedinstvena svojstva. Na primer, Hadfildov čelik je tako izdržljiv i otporan na habanje da se koristi za topljenje dijelova bagera, mašina za obradu kamena, drobilica, mlinske lopte, komponente oklopa.
2. Mangan dioksid je obavezni element oksidacije galvanizacije, koristi se za stvaranje depolarizatora.
3. Mnoga jedinjenja mangana su potrebna za realizaciju organskih sinteza različitih supstanci.
4. Kalijum permanganat (ili mangan) se koristi u medicini kao jako sredstvo za dezinfekciju.
5. Ovaj element je dio bronze, mesinga, formira sopstvenu leguru sa bakrom, koji služi za proizvodnju avionskih turbina, lopatica i drugih dijelova.

Biološka uloga

Dnevni zahtev za čoveka u manganu je 3-5 mg. Nedostatak ovog elementa dovodi do depresije nervnog sistema, poremećaja spavanja i anksioznosti, vrtoglavice. Njegova uloga još nije u potpunosti razjašnjena, ali je jasno da, pre svega, utiče na:

• Rast;
• Aktivnost gonada;
• Rad hormona;
• Formiranje krvi.

Ovaj element je prisutan u svim biljkama, životinjama, čoveku, što dokazuje njegovu važnu biološku ulogu.

Zanimljive informacije o elementu

Mangan je hemijski element, zanimljive činjenice o kojima može impresionirati svaku osobu, kao i jasno pokazati koliko je to važno. Ovde su najosnovniji od njih, koji su našli svoj znak u istoriji ovog metala.

1. U teškim vremenima građanskog rata u SSSR, jedan od prvih izvoznih proizvoda bio je ruda, koja sadrži veliku količinu mangana.
2. Ako je manganov dioksid spojen sa kalijum hidroksidom i nitratom, a onda se proizvod rastvara u vodi, onda će početi neverovatne transformacije. Prvo, rešenje postaje zeleno, tada se boja menja u plavo, zatim - ljubičasto. Na kraju, postaće crvenkasta i postepeno se izbacuje braon talog. Ako je mešavina potresena, zelena boja će se oporaviti i sve će se ponoviti. Upravo zbog toga, kalijum permanganat ima svoje ime, što se prevodi kao "mineralni kameleon".
3. Ukoliko se u zemlju uvlače đubriva koja sadrže mangan, produktivnost biljaka će se povećati i brzina fotosinteze će se povećati. Zimska pšenica će bolje oblikovati zrno.
4. Najveći blok mineralnog mangana rhodonita težio je 47 tona i pronađen je na Uralu.
5. Postoji trostruka legura zvana manganin. Sastoji se od elemenata kao što su bakar, mangan i nikal. Njegova jedinstvenost leži u tome što ima odličan električni otpor, koji ne zavisi od temperature, već je pod utjecajem pritiska.

Naravno, ovo nije sve što se može reći o ovom metalu. Mangan je hemijski element, zanimljive činjenice o kojima su raznovrsne. Naročito ako govorimo o onim osobinama, koje on nosi razne legure.