Mangan (kemisk grundstof): egenskaber, anvendelse, betegnelse, oxidationstilstand, interessante fakta

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 05:21

Et af de vigtigste metaller til metallurgi er mangan. Derudover er det generelt et ret usædvanligt element, som interessante fakta er forbundet med. Vigtigt for levende organismer, der er nødvendigt i produktionen af mange legeringer, kemikalier. Mangan er et kemisk grundstof, hvoraf et foto kan ses nedenfor. Det er dens egenskaber og karakteristika, vi vil overveje i denne artikel.

Karakteristisk for et kemisk grundstof

Hvis vi taler om mangan som et element i det periodiske system, så skal vi først og fremmest karakterisere dets position i det.

1. Placeret i den fjerde store periode, den syvende gruppe, sekundær undergruppe.
2. Ordin alt tal - 25. Mangan er et kemisk grundstof, hvis ladning af atomkernerne er +25. Antallet af elektroner er det samme, neutroner - 30.
3. Værdien af atommassen er 54.938.
4. Betegnelse for det kemiske grundstof mangan - Mn.
5. latinsk navn - mangan.

Beliggende mellem krom og jern, hvilket forklarer dets lighed med dem i fysiske og kemiske egenskaber.

Mangan - kemisk grundstof: overgangsmetal

Hvis vi betragter den elektroniske konfiguration af et reduceret atom, vil dets formel se ud som: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Det bliver tydeligt, at det element, vi overvejer, er et overgangsmetal fra d-familien. Fem elektroner på 3d-underniveauet indikerer atomets stabilitet, hvilket kommer til udtryk i dets kemiske egenskaber.

Som et metal er mangan et reduktionsmiddel, men de fleste af dets forbindelser er i stand til at udvise ret stærke oxiderende egenskaber. Dette skyldes de forskellige oxidationstilstande og valenser, som dette grundstof har. Dette er det særlige ved alle metaller i denne familie.

Mangan er således et kemisk grundstof, der er placeret blandt andre atomer og har sine egne særlige egenskaber. Lad os overveje, hvad disse egenskaber er mere detaljeret.

Mangan er et kemisk grundstof. Oxidationstilstand

Vi har allerede givet den elektroniske formel for atomet. Ifølge hende er dette element i stand til at udvise flere positive oxidationstilstande. Dette er:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valensen af et atom er IV. De mest stabile er de forbindelser, hvor mangan har værdierne +2, +4, +6. Den højeste grad af oxidation gør det muligt for forbindelser at fungere som de stærkeste oxidationsmidler. For eksempel: KMnO₄, Mn₂O₇.

Forbindelser med +2 er reduktionsmidler, mangan(II)hydroxid har amfotere egenskaber, med en overvægt af basiske egenskaber. Mellemliggende oxidationstilstande danner amfotere forbindelser.

Opdagelseshistorik

Mangan er et kemisk grundstof, der ikke blev opdaget med det samme, men gradvist og af forskellige videnskabsmænd. Imidlertid er dets forbindelser blevet brugt af mennesker siden oldtiden. Mangan(IV)oxid blev brugt til glassmeltning. En italiener udt alte, at tilsætningen af denne forbindelse i den kemiske produktion af glas gør deres farve lilla. Sammen med dette hjælper det samme stof med at fjerne uklarhed i farvede glas.

Senere i Østrig lykkedes det for videnskabsmanden Kaim at skaffe et stykke metallisk mangan ved at udsætte pyrolysit (mangan (IV) oxid), kaliumchlorid og kul for høje temperaturer. Denne prøve havde dog mange urenheder, som han ikke kunne fjerne, så opdagelsen fandt ikke sted.

Selv senere syntetiserede en anden videnskabsmand også en blanding, hvori en betydelig del var rent metal. Det var Bergman, der tidligere havde opdaget grundstoffet nikkel. Han var dog ikke bestemt til at afslutte jobbet.

Mangan er et kemisk grundstof, som først blev opnået og isoleret i form af et simpelt stof af Karl Scheele i 1774. Det gjorde han dog sammen med I. Gan, som afsluttede processen med at smelte et stykke metal. Men selv de formåede ikke helt at befri den for urenheder og få et 100 % produktudbytte.

Ikke desto mindre er denne gang blevetopdagelsen af dette atom. De samme videnskabsmænd forsøgte at give et navn som opdagerne. De valgte betegnelsen mangan. Men efter opdagelsen af magnesium begyndte forvirringen, og navnet på mangan blev ændret til det moderne (H. David, 1908).

Da mangan er et kemisk grundstof, hvis egenskaber er meget værdifulde for mange metallurgiske processer, blev det med tiden nødvendigt at finde en måde at opnå det i den reneste form. Dette problem blev løst af videnskabsmænd over hele verden, men det lykkedes først at blive løst i 1919 takket være arbejdet fra R. Agladze, en sovjetisk kemiker. Det var ham, der fandt en metode, hvorved det er muligt at opnå rent metal med et stofindhold på 99,98% fra sulfater og chlorider af mangan ved elektrolyse. Nu anvendes denne metode over hele verden.

At være i naturen

Mangan er et kemisk grundstof, hvoraf et foto af et simpelt stof kan ses nedenfor. I naturen er der mange isotoper af dette atom, hvor antallet af neutroner varierer meget. Massetallene går således fra 44 til 69. Den eneste stabile isotop er dog grundstoffet med værdien ⁵⁵Mn, alle resten har enten en ubetydelig kort halveringstid eller eksisterer i for små mængder.

Da mangan er et kemisk grundstof, hvis oxidationstilstand er meget anderledes, danner det også mange forbindelser i naturen. I sin rene form forekommer dette element slet ikke. I mineraler og malme er dens konstante nabo jern. I alt kan flere af de vigtigste sten, som omfatter mangan, identificeres.

1. Pyrolusite. Sammensat formel: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelan, MnO2mMnOnH2O-molekyle.
3. Manganit, formel MnOOH.
4. Brownite er sjældnere end resten. Formel Mn₂O₃.
5. Gausmanite, formel MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Karbonatmalme af mangan.
8. Raspberry spar eller rhodochrosit - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Udover dette kan du udpege nogle flere mineraler, som også omfatter det pågældende grundstof. Dette er:

• calcite;
• siderit;
• lermineraler;
• kalcedon;
• opal;
• sand-slamholdige forbindelser.

Ud over bjergarter og sedimentære bjergarter, mineraler, er mangan et kemisk grundstof, der er en del af følgende objekter:

1. Planteorganismer. De største akkumulatorer af dette grundstof er: vandkastanje, andemad, kiselalger.
2. Rustsvampe.
3. Nogle typer bakterier.
4. Følgende dyr: røde myrer, krebsdyr, bløddyr.
5. People - det daglige behov er cirka 3-5 mg.
6. Vandet i oceanerne indeholder 0,3 % af dette grundstof.
7. Tot alt indhold i jordskorpen 0,1 % efter masse.

Generelt er det det 14. mest udbredte element af alle på vores planet. Blandt tungmetaller er det næst efterjern.

Fysiske egenskaber

Ud fra mangans egenskaber, som et simpelt stof, kan der skelnes mellem flere grundlæggende fysiske egenskaber for det.

1. I form af et simpelt stof er det et ret solidt metal (på Mohs-skalaen er indikatoren 4). Farve - sølvhvid, dækket af en beskyttende oxidfilm i luften, skinnende i snittet.
2. Smeltepunktet er 1246⁰C.
3. Bog - 2061⁰C.
4. Lederegenskaber er gode, den er paramagnetisk.
5. Met altæthed er 7,44 g/cm³.
6. Eksisterer i form af fire polymorfe modifikationer (α, β, γ, σ), der adskiller sig i strukturen og formen af krystalgitteret og atomernes pakningstæthed. Deres smeltepunkt er også anderledes.

Der er tre hovedformer for mangan, der bruges i metallurgi: β, γ, σ. Alfa er sjældnere, da det er for skrøbeligt i sine egenskaber.

Kemiske egenskaber

Fra et kemisynspunkt er mangan et kemisk grundstof, hvis ionladning varierer meget fra +2 til +7. Dette sætter sit præg på hans aktivitet. I fri form i luft reagerer mangan meget svagt med vand og opløses i fortyndede syrer. Men så snart temperaturen øges, øges metallets aktivitet dramatisk.

Så han er i stand til at interagere med:

• nitrogen;
• carbon;
• halogener;
• silicium;
• fosfor;
• svovl og andre ikke-metaller.

Når det opvarmes uden luft, går metallet let over i en damptilstand. Afhængigt af den oxidationstilstand, som mangan udviser, kan dets forbindelser være både reduktionsmidler og oxidationsmidler. Nogle udviser amfotere egenskaber. Så de vigtigste er karakteristiske for forbindelser, hvor det er +2. Amfoterisk - +4, og sur og stærkt oxiderende i højeste værdi +7.

På trods af det faktum, at mangan er et overgangsmetal, er komplekse forbindelser for det få. Dette skyldes den stabile elektroniske konfiguration af atomet, fordi dets 3d underniveau indeholder 5 elektroner.

Metoder til at opnå

Der er tre hovedmåder, hvorpå mangan (et kemisk grundstof) opnås i industrien. Som navnet læses på latin, har vi allerede udpeget - manganum. Hvis du oversætter det til russisk, vil det være "ja, jeg præciserer virkelig, jeg misfarver." Mangan skylder sit navn til de manifeste egenskaber kendt siden antikken.

Men på trods af berømmelsen lykkedes det dem at få den i sin rene form til brug først i 1919. Dette gøres ved hjælp af følgende metoder.

1. Elektrolyse, produktudbytte er 99,98 %. På denne måde opnås mangan i den kemiske industri.
2. Silicotermisk eller siliciumreduktion. Med denne metode smeltes silicium og mangan (IV) oxid, hvilket resulterer i dannelsen af et rent metal. Udbyttet er omkring 68%, da en bivirkning er kombinationen af mangan med silicium for at danne silicid. Detmetoden bruges i den metallurgiske industri.
3. Aluminiumtermisk metode - restaurering med aluminium. Giver heller ikke for højt produktudbytte, mangan dannes forurenet med urenheder.

Produktionen af dette metal er vigtig for mange processer, der udføres inden for metallurgi. Selv en lille tilsætning af mangan kan i høj grad påvirke legerings egenskaber. Det er blevet bevist, at mange metaller opløses i den og fylder dens krystalgitter.

Med hensyn til udvinding og produktion af dette element ligger Rusland først i verden. Denne proces udføres også i lande som:

• Kina.
• Sydafrika.
• Kasakhstan.
• Georgia.
• Ukraine.

Industriel brug

Mangan er et kemisk grundstof, hvis brug ikke kun er vigtigt i metallurgi. men også på andre områder. Ud over metallet i dets rene form er forskellige forbindelser af dette atom også af stor betydning. Lad os udpege de vigtigste.

1. Der er flere typer legeringer, som takket være mangan har unikke egenskaber. Så f.eks. er Hadfield-stål så stærkt og slidstærkt, at det bruges til at smelte dele til gravemaskiner, stenbearbejdningsmaskiner, knusere, kuglemøller og pansrede dele.
2. Mangandioxid er et obligatorisk oxiderende element ved galvanisering, det bruges til at skabe depolarisatorer.
3. Manganforbindelser er nødvendige til implementering af organisksynteser af forskellige stoffer.
4. Kaliumpermanganat (eller kaliumpermanganat) bruges i medicin som et stærkt desinfektionsmiddel.
5. Dette element er en del af bronze, messing, danner sin egen legering med kobber, som bruges til at fremstille flyturbiner, vinger og andre dele.

Biologisk rolle

Det daglige behov for mangan for en person er 3-5 mg. Mangel på dette element fører til depression af nervesystemet, søvnforstyrrelser og angst, svimmelhed. Dets rolle er endnu ikke fuldt ud undersøgt, men det er klart, at det først og fremmest har en indvirkning på:

• vækst;
• aktivitet af gonaderne;
• hormonarbejde;
• bloddannelse.

Dette element er til stede i alle planter, dyr, mennesker, hvilket beviser dets vigtige biologiske rolle.

Interessante varedetaljer

Mangan er et kemisk grundstof, interessante fakta om det kan imponere enhver person, samt få dig til at forstå, hvor vigtigt det er. Her er de mest basale af dem, som har fundet deres præg i dette metals historie.

1. Under de vanskelige tider med borgerkrigen i USSR var en af de første eksportprodukter malm indeholdende en stor mængde mangan.
2. Hvis mangandioxid smeltes sammen med kaliumhydroxid og salpeter, og produktet derefter opløses i vand, vil fantastiske transformationer begynde. Opløsningen bliver først grøn, derefter skifter farven til blå.efter - lilla. Til sidst bliver den karmosinrød, og et brunt bundfald vil gradvist falde ud. Hvis blandingen rystes, vil den grønne farve blive genoprettet igen, og alt vil ske igen. Det er for dette, at kaliumpermanganat har fået sit navn, som kan oversættes som "mineralkamæleon".
3. Hvis gødning, der indeholder mangan, påføres jorden, vil planternes produktivitet stige, og fotosyntesehastigheden vil stige. Vinterhvede danner korn bedre.
4. Den største blok af manganmineralet rhodonit vejede 47 tons og blev fundet i Ural-bjergene.
5. Der er en ternær legering kaldet manganin. Den består af elementer som kobber, mangan og nikkel. Dens unikke er, at den har en høj elektrisk modstand, som er uafhængig af temperatur, men påvirkes af tryk.

Det er selvfølgelig ikke alt, der er at sige om dette metal. Mangan er et kemisk element, interessante fakta om hvilket er ret forskellige. Især hvis vi taler om de egenskaber, som han giver til forskellige legeringer.