Manganas (cheminis elementas): savybės, taikymas, žymėjimas, oksidacijos būsena, įdomūs faktai

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 05:34

Vienas iš svarbiausių metalurgijos metalų yra manganas. Be to, tai paprastai yra gana neįprastas elementas, su kuriuo siejami įdomūs faktai. Svarbus gyviems organizmams, reikalingas daugelio lydinių, cheminių medžiagų gamyboje. Manganas yra cheminis elementas, kurio nuotrauką galite pamatyti žemiau. Šiame straipsnyje aptarsime jo savybes ir charakteristikas.

Cheminio elemento charakteristika

Jei kalbėtume apie manganą kaip periodinės sistemos elementą, tai pirmiausia turėtume apibūdinti jo vietą joje.

1. Yra ketvirtame pagrindiniame laikotarpyje, septintoje grupėje, antriniame pogrupyje.
2. Eilinis skaičius - 25. Manganas yra cheminis elementas, kurio atomų branduolių krūvis yra +25. Elektronų skaičius vienodas, neutronų - 30.
3. Atominės masės vertė yra 54 938.
4. Cheminio elemento mangano pavadinimas – Mn.
5. Lotyniškas pavadinimas – manganas.

Yra tarp chromo ir geležies, o tai paaiškina jo panašumą į juos fizinėmis ir cheminėmis savybėmis.

Manganas – cheminis elementas: pereinamasis metalas

Jei atsižvelgsime į redukuoto atomo elektroninę konfigūraciją, jo formulė atrodys taip: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Tampa akivaizdu, kad elementas, kurį svarstome, yra pereinamasis metalas iš d šeimos. Penki elektronai 3d polygyje rodo atomo stabilumą, kuris pasireiškia jo cheminėmis savybėmis.

Kaip metalas, manganas yra reduktorius, tačiau dauguma jo junginių gali turėti gana stiprią oksidaciją. Taip yra dėl skirtingų šio elemento oksidacijos būsenų ir valentingumo. Tai visų šios šeimos metalų ypatumas.

Taigi, manganas yra cheminis elementas, esantis tarp kitų atomų ir turintis savo ypatingų savybių. Išsamiau panagrinėkime, kokios yra šios savybės.

Manganas yra cheminis elementas. Oksidacijos būsena

Mes jau pateikėme elektroninę atomo formulę. Pasak jos, šis elementas gali parodyti keletą teigiamų oksidacijos būsenų. Tai yra:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Atomo valentingumas yra IV. Stabiliausi yra tie junginiai, kuriuose mangano vertės yra +2, +4, +6. Aukščiausias oksidacijos laipsnis leidžia junginiams veikti kaip stipriausiais oksidatoriais. Pavyzdžiui: KMnO₄, Mn₂O₇.

Junginiai su +2 yra reduktoriai, mangano (II) hidroksidas turi amfoterinių savybių, vyrauja bazinės. Tarpinės oksidacijos būsenos sudaro amfoterinius junginius.

Atradimų istorija

Manganas yra cheminis elementas, kuris buvo atrastas ne iš karto, o palaipsniui ir skirtingų mokslininkų. Tačiau jo junginius žmonės naudojo nuo seniausių laikų. Stiklo lydymui buvo naudojamas mangano (IV) oksidas. Vienas italas konstatavo faktą, kad cheminėje akinių gamyboje pridėjus šio junginio jų spalva tampa violetinė. Be to, ta pati medžiaga padeda pašalinti spalvotų stiklų miglą.

Vėliau Austrijoje mokslininkui Kaimui pavyko gauti metalinio mangano gabalėlį, paveikęs pirolizitą (mangano (IV) oksidą), kalį ir anglį aukštoje temperatūroje. Tačiau šis mėginys turėjo daug priemaišų, kurių jis negalėjo pašalinti, todėl atradimas neįvyko.

Dar vėliau kitas mokslininkas taip pat susintetino mišinį, kuriame didelė dalis buvo gryno metalo. Tai buvo Bergmanas, kuris anksčiau buvo atradęs elementą nikelį. Tačiau jam nebuvo lemta baigti darbo.

Manganas yra cheminis elementas, kurį 1774 m. pirmą kartą paprastos medžiagos pavidalu gavo ir išskyrė Karlas Scheele. Tačiau tai padarė kartu su I. Ganu, kuris baigė metalo gabalo lydymosi procesą. Tačiau net ir jiems nepavyko visiškai pašalinti priemaišų ir gauti 100 % produkto išeigą.

Vis dėlto šis laikas tapošio atomo atradimas. Tie patys mokslininkai bandė pavadinti atradėjus. Jie pasirinko terminą manganas. Tačiau atradus magnį, prasidėjo painiava, ir mangano pavadinimas buvo pakeistas į šiuolaikinį (H. David, 1908).

Kadangi manganas yra cheminis elementas, kurio savybės yra labai vertingos daugeliui metalurginių procesų, laikui bėgant atsirado būtinybė rasti būdą, kaip jį gauti gryniausiu pavidalu. Šią problemą sprendė viso pasaulio mokslininkai, tačiau sovietų chemiko R. Agladzes darbo dėka ją pavyko išspręsti tik 1919 m. Būtent jis rado metodą, kuriuo elektrolizės būdu iš mangano sulfatų ir chloridų galima gauti gryną metalą, kurio medžiagos kiekis yra 99,98%. Dabar šis metodas taikomas visame pasaulyje.

Būti gamtoje

Manganas yra cheminis elementas, kurio paprastos medžiagos nuotrauką galite pamatyti žemiau. Gamtoje yra daug šio atomo izotopų, kurių neutronų skaičius labai skiriasi. Taigi masės skaičiai svyruoja nuo 44 iki 69. Tačiau vienintelis stabilus izotopas yra elementas, kurio reikšmė ⁵⁵Mn, visų likusių pusinės eliminacijos laikas yra nežymiai trumpas arba jie egzistuoja per mažas kiekis.

Kadangi manganas yra cheminis elementas, kurio oksidacijos būsena labai skiriasi, gamtoje jis taip pat sudaro daug junginių. Gryna forma šio elemento apskritai nėra. Mineraluose ir rūdose jo nuolatinis kaimynas yra geležis. Iš viso galima nustatyti keletą svarbiausių uolienų, įskaitant manganą.

1. Pirolusitas. Sudėtinė formulė: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelane, MnO2mMnOnH2O molekulė.
3. Manganitas, formulė MnOOH.
4. Runas yra retesnis nei kiti. Formulė Mn₂O₃.
5. Gausmanitas, formulė MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Mangano karbonato rūdos.
8. Aviečių špagatas arba rodochrozitas – MnCO₃.
9. Purpurite – Mn₃PO₄.

Be to, galite nurodyti dar keletą mineralų, tarp kurių taip pat yra atitinkamas elementas. Tai yra:

• kalcitas;
• siderite;
• molio mineralai;
• chalcedonas;
• opalas;
• smėlio-dumblo junginiai.

Be uolienų ir nuosėdinių uolienų, mineralų, manganas yra cheminis elementas, kuris yra šių objektų dalis:

1. Augalų organizmai. Didžiausi šio elemento kaupikliai yra: vandens kaštonas, ančiukas, diatomės.
2. Rūdintys grybai.
3. Kai kurios bakterijų rūšys.
4. Šie gyvūnai: raudonosios skruzdėlės, vėžiagyviai, moliuskai.
5. Žmonės – paros poreikis yra maždaug 3–5 mg.
6. Vandenynų vandenyse šio elemento yra 0,3 %.
7. Bendras kiekis žemės plutoje 0,1 % masės.

Apskritai tai yra 14-as pagal gausumą elementas mūsų planetoje. Tarp sunkiųjų metalų jis yra antras polygintuvas.

Fizikinės savybės

Mangano, kaip paprastos medžiagos, savybių požiūriu galima išskirti keletą pagrindinių fizinių savybių.

1. Paprastos medžiagos pavidalu tai yra gana tvirtas metalas (pagal Moso skalę rodiklis yra 4). Spalva - sidabriškai b alta, padengta apsaugine oksido plėvele ore, blizganti pjūvyje.
2. Lydymosi temperatūra yra 1246⁰C.
3. Virimas – 2061⁰C.
4. Laidžio savybės geros, jis yra paramagnetinis.
5. Metalo tankis yra 7,44 g/cm³.
6. Egzistuoja keturių polimorfinių modifikacijų (α, β, γ, σ) pavidalu, kurios skiriasi kristalinės gardelės struktūra ir forma bei atomų tankio tankiu. Jų lydymosi temperatūra taip pat skiriasi.

Metalurgijoje naudojamos trys pagrindinės mangano formos: β, γ, σ. Alfa yra retesnė, nes yra per trapi dėl savo savybių.

Cheminės savybės

Chemijos požiūriu manganas yra cheminis elementas, kurio jonų krūvis labai skiriasi nuo +2 iki +7. Tai palieka pėdsaką jo veikloje. Laisvoje formoje ore manganas labai silpnai reaguoja su vandeniu ir ištirpsta praskiestose rūgštyse. Tačiau, kai tik temperatūra pakyla, metalo aktyvumas smarkiai padidėja.

Taigi, jis gali bendrauti su:

• azotas;
• anglis;
• halogenai;
• silicis;
• fosforas;
• siera ir kiti nemetalai.

Kaitinamas be oro, metalas lengvai pereina į garų būseną. Priklausomai nuo mangano oksidacijos būsenos, jo junginiai gali būti ir reduktoriai, ir oksidatoriai. Kai kurie pasižymi amfoterinėmis savybėmis. Taigi, pagrindiniai būdingi junginiams, kuriuose jis yra +2. Amfoterinis - +4, o rūgštus ir stipriai oksiduojantis didžiausia verte +7.

Nepaisant to, kad manganas yra pereinamasis metalas, sudėtingų jo junginių yra nedaug. Taip yra dėl stabilios elektroninės atomo konfigūracijos, nes jo 3d polygyje yra 5 elektronai.

Gavimo būdai

Yra trys pagrindiniai būdai, kuriais manganas (cheminis elementas) gaunamas pramonėje. Kadangi pavadinimas skaitomas lotyniškai, mes jau nurodėme - manganum. Jei išversite į rusų kalbą, tai bus „taip, aš tikrai patikslinu, nuspalvinu“. Manganas gavo savo pavadinimą dėl akivaizdžių savybių, žinomų nuo senovės.

Tačiau, nepaisant šlovės, jiems pavyko gauti jį gryna forma naudoti tik 1919 m. Tai atliekama šiais metodais.

1. Elektrolizė, produkto išeiga 99,98%. Tokiu būdu manganas gaunamas chemijos pramonėje.
2. Silikoterminė arba silicio redukcija. Taikant šį metodą, susilieja silicis ir mangano (IV) oksidas, todėl susidaro grynas metalas. Išeiga yra apie 68%, nes šalutinis poveikis yra mangano ir silicio derinys, kad susidarytų silicidas. Themetodas naudojamas metalurgijos pramonėje.
3. Aliuminioterminis metodas – restauravimas aliuminiu. Taip pat nesuteikia per didelės produkto išeigos, manganas susidaro užterštas priemaišomis.

Šio metalo gamyba yra svarbi daugeliui metalurgijos procesų. Net nedidelis mangano priedas gali labai paveikti lydinių savybes. Įrodyta, kad daugelis metalų jame ištirpsta, užpildydami jo kristalinę gardelę.

Pagal šio elemento gavybą ir gamybą Rusija užima pirmąją vietą pasaulyje. Šis procesas taip pat vykdomas tokiose šalyse kaip:

• Kinija.
• Pietų Afrika.
• Kazachstanas.
• Gruzija.
• Ukraina.

Pramoninis naudojimas

Manganas – cheminis elementas, kurio naudojimas svarbus ne tik metalurgijoje. bet ir kitose srityse. Be gryno metalo, didelę reikšmę turi ir įvairūs šio atomo junginiai. Išskirkime pagrindinius.

1. Yra kelių tipų lydiniai, kurie dėl mangano turi unikalių savybių. Pavyzdžiui, Hadfield plienas yra toks tvirtas ir atsparus dilimui, kad naudojamas ekskavatorių, akmens apdirbimo mašinų, trupintuvų, rutulinių malūnų ir šarvuotų dalių lydymui.
2. Mangano dioksidas yra privalomas oksiduojantis galvanizavimo elementas, jis naudojamas depoliarizatoriams kurti.
3. Mangano junginiai reikalingi organinei įgyvendintiįvairių medžiagų sintezė.
4. Kalio permanganatas (arba kalio permanganatas) medicinoje naudojamas kaip stipri dezinfekavimo priemonė.
5. Šis elementas yra bronzos, žalvario dalis, sudaro savo lydinį su variu, kuris naudojamas orlaivių turbinoms, mentėms ir kitoms dalims gaminti.

Biologinis vaidmuo

Paros mangano poreikis žmogui yra 3-5 mg. Šio elemento trūkumas sukelia nervų sistemos slopinimą, miego sutrikimus ir nerimą, galvos svaigimą. Jo vaidmuo dar nėra iki galo ištirtas, tačiau akivaizdu, kad pirmiausia jis turi įtakos:

• augimas;
• lytinių liaukų veikla;
• hormoninis darbas;
• kraujo susidarymas.

Šio elemento yra visuose augaluose, gyvūnuose ir žmonėse, o tai įrodo jo svarbų biologinį vaidmenį.

Įdomi prekės informacija

Manganas yra cheminis elementas, kurio įdomūs faktai gali sužavėti bet kurį žmogų, taip pat suprasti, koks jis svarbus. Štai patys paprasčiausi iš jų, suradę savo pėdsaką šio metalo istorijoje.

1. Sunkiais SSRS pilietinio karo laikais vienas iš pirmųjų eksportuojamų produktų buvo rūda, kurioje buvo daug mangano.
2. Jei mangano dioksidas sulydomas su kalio hidroksidu ir salietra, o tada produktas ištirpinamas vandenyje, prasidės nuostabūs virsmai. Tirpalas pirmiausia taps žalias, tada spalva pasikeis į mėlyną.po - violetinė. Galiausiai jis taps tamsiai raudonas ir pamažu iškris rudos nuosėdos. Jei mišinys bus suplaktas, tada vėl bus atkurta žalia spalva ir viskas pasikartos. Dėl to kalio permanganatas gavo savo pavadinimą, kuris verčiamas kaip „mineralinis chameleonas“.
3. Jei žemėje bus tręšiamos mangano turinčios trąšos, augalų produktyvumas padidės ir fotosintezės greitis. Žieminiai kviečiai geriau suformuos grūdus.
4. Didžiausias mangano mineralinio rodonito luitas svėrė 47 tonas ir buvo rastas Urale.
5. Yra trijų komponentų lydinys, vadinamas manganinu. Jį sudaro tokie elementai kaip varis, manganas ir nikelis. Jo išskirtinumas yra tai, kad jis turi didelę elektrinę varžą, kuri nepriklauso nuo temperatūros, bet yra veikiama slėgio.

Žinoma, tai dar ne viskas, ką galima pasakyti apie šį metalą. Manganas yra cheminis elementas, apie kurį įdomių faktų yra gana įvairių. Ypač jei kalbame apie savybes, kurias jis suteikia įvairiems lydiniams.