Манган (химичен елемент): свойства, приложение, обозначение, степен на окисление, интересни факти

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 05:17

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. Манганът е химичен елемент, снимка на който може да се види по-долу. Именно неговите свойства и характеристики ще разгледаме в тази статия.

Характеристика на химичен елемент

Ако говорим за мангана като елемент от периодичната система, то преди всичко трябва да характеризираме позицията му в нея.

1. Разположен в четвъртия основен период, седмата група, вторична подгрупа.
2. Пореден номер - 25. Манганът е химичен елемент, зарядът на ядрата на атомите на който е +25. Броят на електроните е същият, неутроните - 30.
3. Стойността на атомната маса е 54, 938.
4. Обозначение на химичния елемент манган - Mn.
5. Латинско име - манган.

Разположен между хром и желязо, което обяснява приликата 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: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Става очевидно, че елементът, който разглеждаме, е преходен метал 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 особеността 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 разгледаме какви са тези свойства по-подробно.

Манганът е химичен елемент. Степен на окисление

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

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

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: KMnO₄, Mn₂O₇.

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

История на откриването

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 чрез излагане на пиролизит (манганов (IV) оксид), поташ и въглища на високи температури. Тази проба обаче имаше много примеси, които той не можа да елиминира, така че откритието не се осъществи.

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 е било 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 и те не успяха напълно да го освободят от примеси и да получат 100% добив на продукта.

Въпреки това, това време е станалооткриването на 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 успява 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 сулфати и хлориди на манган чрез електролиза. Сега този метод се прилага по целия свят.

Да бъдеш сред природата

Манганът е химичен елемент, снимка на просто вещество от което може да се види по-долу. В природата има много изотопи на този атом, броят на неутроните в които варира значително. По този начин масовите числа варират от 44 до 69. Въпреки това, единственият стабилен изотоп е елементът със стойност ⁵⁵Mn, всички останали имат или пренебрежимо кратък полуживот, 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. Общо могат да бъдат идентифицирани няколко от най-важните скали, които включват манган.

1. Пиролузит. Съставна формула: MnO₂nH₂O.
2. Псиломелан, MnO2mMnOnH2O молекула.
3. Манганит, формула MnOOH.
4. Brownite е по-рядък от останалите. Формула Mn₂O₃.
5. Гаусманит, формула MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Карбонатни руди от манган.
8. Малинов шпат или родохрозит - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Освен това можете да посочите още няколко минерала, които също включват въпросния елемент. Това е:

• калцит;
• siderite;
• глинени минерали;
• халцедон;
• опал;
• пясъко-алевити 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. Ръжда гъби.
3. Някои видове бактерии.
4. Следващи 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. Общо съдържание в земната кора 0,1% от масата.

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

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 проста субстанция, това е доста твърд метал (по скалата на Моос индикаторът е 4). Цвят - сребристо-бял, покрит със защитен оксиден филм във въздуха, блестящ в разреза.
2. Точката на топене е 1246⁰C.
3. Вари - 2061⁰C.
4. Свойствата на проводника са добри, той е парамагнитен.
5. Плътността на метала е 7,44 g/cm³.
6. Съществува под формата на четири полиморфни модификации (α, β, γ, σ), различаващи се по структурата и формата на кристалната решетка и плътността на опаковане на атомите. Тяхната точка на топене също е различна.

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

Химически свойства

От гледна точка на химията, манганът е химичен елемент, чийто йонен заряд 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. Въпреки това, веднага щом температурата се повиши, активността на метала се увеличава драстично.

И така, той е в състояние да взаимодейства с:

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

Когато се нагрява без 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. Амфотерно - +4 и киселинно и силно окисляващо 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.

Методи за получаване

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 явните свойства, известни от древността.

Въпреки славата, те успяват да го получат в чист вид за употреба едва през 1919г. Това става по следните методи.

1. Електролиза, добивът на продукта е 99,98%. По този начин манганът се получава в химическата промишленост.
2. Силикотермичен, или намаляване на силиция. 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. Вметодът се използва в металургичната индустрия.
3. Алуминотермичен метод - възстановяване с алуминий. Също така 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 много метали се разтварят в него, 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.
• Южна Африка.
• 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 посочим основните.

1. Има няколко вида сплави, които благодарение на мангана имат уникални свойства. Така например стоманата Hadfield е толкова здрава и устойчива на износване, че се използва за топене на части за багери, машини за обработка на камък, трошачки, топкови мелници и бронирани части.
2. Магановият диоксид е задължителен окисляващ елемент на галваничното покритие, използва се за създаване на деполяризатори.
3. Мангановите съединения са необходими за внедряването на органичнисинтез на различни вещества.
4. Калиев 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 направата 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. Ролята му все още не е напълно проучена, но е ясно, че на първо място оказва влияние върху:

• растеж;
• активност на половите жлези;
• хормонална работа;
• кръвообразуване.

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

Интересни подробности за артикула

Манганът е химичен елемент, интересни факти за който могат да впечатлят всеки човек, както и да ви накарат да разберете колко е важен. Ето най-основните от тях, които са 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 е руда, съдържаща голямо количество манган.
2. Ако манганов диоксид се слее с калиев хидроксид и селитра и след това продуктът се разтвори във вода, ще започнат невероятни трансформации. Разтворът първо ще стане зелен, след това цветът ще се промени в син.след - лилаво. 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 торове, съдържащи манган, се прилагат върху земята, тогава продуктивността 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 е, че има високо електрическо съпротивление, което не зависи от температурата, но 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.