Mangan (kemični element): lastnosti, uporaba, oznaka, oksidacijsko stanje, zanimiva dejstva

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 05:41

Ena najpomembnejših kovin za metalurgijo je mangan. Poleg tega je na splošno precej nenavaden element, s katerim so povezana zanimiva dejstva. Pomemben za žive organizme, potreben pri proizvodnji številnih zlitin, kemikalij. Mangan je kemični element, katerega fotografijo si lahko ogledate spodaj. Njegove lastnosti in značilnosti bomo obravnavali v tem članku.

Značilnost kemičnega elementa

Če govorimo o manganu kot elementu periodnega sistema, potem moramo najprej opisati njegov položaj v njem.

1. Nahaja se v četrtem glavnem obdobju, sedmi skupini, sekundarni podskupini.
2. Naredna številka - 25. Mangan je kemični element, katerega naboj jeder atomov je +25. Število elektronov je enako, nevtronov - 30.
3. Vrednost atomske mase je 54, 938.
4. Oznaka kemičnega elementa mangan - Mn.
5. Latinsko ime - mangan.

Nahaja se med kromom in železom, kar pojasnjuje njegovo podobnost z njima v fizikalnih in kemijskih lastnostih.

mangan - kemični element: prehodna kovina

Če upoštevamo elektronsko konfiguracijo reduciranega atoma, bo njegova formula videti takole: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Postane očitno, da je element, ki ga obravnavamo, prehodna kovina iz družine d. Pet elektronov na 3d podnivi kaže na stabilnost atoma, ki se kaže v njegovih kemičnih lastnostih.

Kot kovina je mangan redukcijsko sredstvo, vendar je večina njegovih spojin sposobna izkazati precej močne oksidacijske sposobnosti. To je posledica različnih oksidacijskih stanj in valenc, 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 si, katere so te lastnosti podrobneje.

Mangan je kemični element. Oksidacijsko stanje

Elektronsko formulo atoma smo že podali. Po njenem mnenju je ta element sposoben izkazati več pozitivnih oksidacijskih stanj. To je:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valenca atoma je IV. Najbolj stabilne so tiste spojine, v katerih ima mangan vrednosti +2, +4, +6. Najvišja stopnja oksidacije omogoča spojinam, da delujejo kot najmočnejši oksidanti. Na primer: KMnO₄, Mn₂O₇.

Spojine z +2 so redukci, manganov (II) hidroksid ima amfoterne lastnosti, s prevlado bazičnih. Vmesna oksidacijska stanja tvorijo amfoterne spojine.

zgodovina odkritij

Mangan je kemični element, ki ga niso odkrili takoj, ampak postopoma in s strani različnih znanstvenikov. Vendar pa so njegove spojine ljudje uporabljali že od antičnih časov. Za taljenje stekla je bil uporabljen manganov (IV) oksid. En Italijan je navedel dejstvo, da dodajanje te spojine v kemično proizvodnjo očal obarva njihovo barvo vijolično. Poleg tega ista snov pomaga odpraviti meglico v barvnih očalih.

Kasneje v Avstriji je znanstveniku Kaimu uspelo pridobiti kos kovinskega mangana tako, da je pirolizit (manganov (IV) oksid), pepeliko in premog izpostavil visokim temperaturam. Vendar je imel ta vzorec veliko nečistoč, ki jih ni mogel odstraniti, zato do odkritja ni prišlo.

Še pozneje je drug znanstvenik sintetiziral tudi mešanico, v kateri je bil pomemben delež čista kovina. Bergman je bil tisti, ki je pred tem odkril element nikelj. Vendar mu ni bilo usojeno, da dokonča delo.

Mangan je kemični element, ki ga je leta 1774 v obliki preproste snovi prvi pridobil in izoliral Karl Scheele. Vendar je to storil skupaj z I. Ganom, ki je zaključil postopek taljenja kosa kovine. Toda tudi njim ga ni uspelo popolnoma znebiti nečistoč in doseči 100-odstotni izkoristek izdelka.

Kljub temu je ta čas postalodkritje tega atoma. Isti znanstveniki so poskušali dati ime kot odkritelji. Izbrali so izraz mangan. Po odkritju magnezija pa se je začela zmeda in ime mangana se je spremenilo v sodobno (H. David, 1908).

Ker je mangan kemični element, katerega lastnosti so zelo dragocene za številne metalurške procese, je bilo sčasoma treba najti način, kako ga pridobiti v najčistejši obliki. Ta problem so rešili znanstveniki po vsem svetu, vendar ga je uspelo rešiti šele leta 1919 po zaslugi dela R. Agladzeja, sovjetskega kemika. Prav on je našel metodo, s katero je mogoče z elektrolizo pridobiti čisto kovino z vsebnostjo snovi 99,98% iz sulfatov in kloridov mangana. Zdaj se ta metoda uporablja po vsem svetu.

Biti v naravi

Mangan je kemični element, katerega fotografijo preproste snovi si lahko ogledate spodaj. V naravi obstaja veliko izotopov tega atoma, v katerih se število nevtronov zelo razlikuje. Tako se masna števila gibljejo od 44 do 69. Vendar je edini stabilen izotop element z vrednostjo ⁵⁵Mn, vsi ostali imajo bodisi zanemarljivo kratko razpolovno dobo ali obstajajo v premajhne količine.

Ker je mangan kemični element, katerega oksidacijsko stanje je zelo različno, tvori tudi številne spojine v naravi. V svoji čisti obliki se ta element sploh ne pojavlja. V mineralih in rudah je njegov stalni sosed železo. Skupaj je mogoče identificirati več najpomembnejših kamnin, ki vključujejo mangan.

1. Piroluzit. Sestavljena formula: MnO₂nH₂O.
2. psilomelan, MnO2mMnOnH2O molekula.
3. manganit, formula MnOOH.
4. Brownite je redkejši od ostalih. Formula Mn₂O₃.
5. Gausmanit, formula MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. karbonatne rude mangana.
8. Malina spar ali rodokrozit - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Poleg tega lahko določite še nekaj mineralov, ki vključujejo tudi zadevni element. To je:

• kalcit;
• siderite;
• minerali gline;
• kalcedon;
• opal;
• peščeno-muljaste spojine.

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

1. Rastlinski organizmi. Največji akumulatorji tega elementa so: vodni kostanj, leča, diatomeje.
2. Rjavo gobe.
3. Nekatere vrste bakterij.
4. Naslednje živali: rdeče mravlje, raki, mehkužci.
5. Ljudje - dnevna potreba je približno 3-5 mg.
6. Vode oceanov vsebujejo 0,3% tega elementa.
7. Skupna vsebnost v zemeljski skorji 0,1 % mase.

Na splošno je 14. najbolj razširjen element na našem planetu. Med težkimi kovinami je na drugem mestuželezo.

Fizične lastnosti

Z vidika lastnosti mangana kot preproste snovi je zanj mogoče razlikovati več osnovnih fizikalnih lastnosti.

1. V obliki preproste snovi je precej trdna kovina (po Mohsovi lestvici je indikator 4). Barva - srebrno bela, pokrita z zaščitno oksidno folijo v zraku, sijoča v rezu.
2. Tališče je 1246⁰C.
3. Vrenje - 2061⁰C.
4. Lastnosti prevodnika so dobre, je paramagneten.
5. Gostota kovine je 7,44 g/cm³.
6. Obstoji v obliki štirih polimorfnih modifikacij (α, β, γ, σ), ki se razlikujejo po strukturi in obliki kristalne mreže ter gostoti pakiranja atomov. Njihovo tališče je tudi drugačno.

V metalurgiji se uporabljajo tri glavne oblike mangana: β, γ, σ. Alfa je redkejša, saj je po svojih lastnostih preveč krhka.

Kemijske lastnosti

Z vidika kemije je mangan kemični element, katerega ionski naboj zelo variira od +2 do +7. To pušča pečat na njegovi dejavnosti. V prosti obliki na zraku mangan zelo šibko reagira z vodo in se raztopi v razredčenih kislinah. Toda takoj, ko se temperatura dvigne, se aktivnost kovine dramatično poveča.

Torej lahko komunicira z:

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

Ko se segreje brez zraka, kovina zlahka preide v parno stanje. Glede na oksidacijsko stanje, ki ga izkazuje mangan, so njegove spojine lahko tako redukcijske kot oksidacijske snovi. Nekateri kažejo amfoterne lastnosti. Torej so glavne značilne za spojine, v katerih je +2. Amfoterno - +4, in kislo in močno oksidativno v najvišji vrednosti +7.

Kljub temu, da je mangan prehodna kovina, je kompleksnih spojin zanj malo. To je posledica stabilne elektronske konfiguracije atoma, ker njegova 3d podnivo vsebuje 5 elektronov.

Načini pridobivanja

Obstajajo trije glavni načini pridobivanja mangana (kemični element) v industriji. Ker se ime bere v latinščini, smo že označili - manganum. Če ga prevedete v ruščino, bo "da, res pojasnjujem, razbarvam." Mangan dolguje svoje ime očitnim lastnostim, znanim že od antike.

Vendar so ga kljub slavi uspeli dobiti v čisti obliki šele leta 1919. To se naredi na naslednje načine.

1. Elektroliza, dobitek produkta je 99,98%. Na ta način pridobivajo mangan v kemični industriji.
2. Silicothermal ali redukcija silicija. S to metodo se silicij in manganov (IV) oksid zlijeta, kar povzroči nastanek čiste kovine. Dobitek je približno 68 %, saj je stranski učinek kombinacija mangana s silicijem v silicid. Themetoda se uporablja v metalurški industriji.
3. Aluminotermična metoda - obnova z aluminijem. Prav tako ne daje previsokega donosa izdelka, mangan nastane onesnažen z nečistočami.

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

Po pridobivanju in proizvodnji tega elementa je Rusija na prvem mestu na svetu. Ta postopek se izvaja tudi v državah, kot so:

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

Industrijska uporaba

Mangan je kemični element, katerega uporaba ni pomembna samo v metalurgiji. ampak tudi na drugih področjih. Poleg kovine v čisti obliki so velikega pomena tudi različne spojine tega atoma. Označimo glavne.

1. Obstaja več vrst zlitin, ki imajo zaradi mangana edinstvene lastnosti. Tako je na primer jeklo Hadfield tako močno in odporno na obrabo, da se uporablja za taljenje delov za bagre, stroje za obdelavo kamna, drobilce, krogelne mline in oklepne dele.
2. Manganov dioksid je obvezen oksidacijski element galvanizacije, uporablja se za ustvarjanje depolarizatorjev.
3. Maganove spojine so potrebne za izvajanje organskihsinteze različnih snovi.
4. Kalijev permanganat (ali kalijev permanganat) se v medicini uporablja kot močno razkužilo.
5. Ta element je del brona, medenine, tvori lastno zlitino z bakrom, ki se uporablja za izdelavo letalskih turbin, lopatic in drugih delov.

biološka vloga

Dnevna potreba po manganu za osebo je 3-5 mg. Pomanjkanje tega elementa vodi v depresijo živčnega sistema, motnje spanja in tesnobe, omotico. Njegova vloga še ni v celoti raziskana, vendar je jasno, da najprej vpliva na:

• rast;
• aktivnost spolnih žlez;
• hormonsko delo;
• tvorba krvi.

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

Zanimive podrobnosti artikla

Mangan je kemični element, zanimiva dejstva o katerem lahko navdušijo vsako osebo in vam pomagajo razumeti, kako pomemben je. Tu so najosnovnejši izmed njih, ki so našli svoj pečat v zgodovini te kovine.

1. V težkih časih državljanske vojne v ZSSR je bila ena prvih izvoznih izdelkov ruda, ki je vsebovala veliko mangana.
2. Če se manganov dioksid zlije s kalijevim hidroksidom in salitrom, nato pa se izdelek raztopi v vodi, se bodo začele neverjetne preobrazbe. Raztopina bo najprej postala zelena, nato se bo barva spremenila v modro.po - vijolična. Končno bo postala škrlatna in postopoma bo izpadla rjava oborina. Če mešanico pretresemo, se bo spet povrnila zelena barva in vse se bo ponovilo. Zaradi tega je kalijev permanganat dobil ime, kar v prevodu pomeni "mineralni kameleon".
3. Če na tla nanesemo gnojila, ki vsebujejo mangan, se bo produktivnost rastlin povečala in stopnja fotosinteze se bo povečala. Ozimna pšenica bo bolje oblikovala zrna.
4. Največji blok manganovega minerala rodonita je tehtal 47 ton in je bil najden na Uralu.
5. Obstaja ternarna zlitina, imenovana manganin. Sestavljen je iz elementov, kot so baker, mangan in nikelj. Njegova edinstvenost je v tem, da ima visoko električno upornost, ki ni odvisna od temperature, vendar je pod vplivom tlaka.

Seveda to ni vse, kar lahko rečemo o tej kovini. Mangan je kemični element, o katerem so zanimiva dejstva precej raznolika. Še posebej, če govorimo o lastnostih, ki jih daje različnim zlitinam.