Mangan (kemijski element): svojstva, primjena, oznaka, oksidacijsko stanje, zanimljive činjenice

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 05:28

Jedan od najvažnijih metala za metalurgiju je mangan. Osim toga, to je općenito prilično neobičan element s kojim se povezuju zanimljive činjenice. Važan za žive organizme, potreban u proizvodnji mnogih legura, kemikalija. Mangan je kemijski element, čija se fotografija može vidjeti u nastavku. Njegova svojstva i karakteristike ćemo razmotriti u ovom članku.

Obilježje kemijskog elementa

Ako govorimo o manganu kao elementu periodnog sustava, onda prije svega treba okarakterizirati njegov položaj u njemu.

1. Smješten u četvrtom velikom razdoblju, sedmoj skupini, sekundarnoj podskupini.
2. Redni broj - 25. Mangan je kemijski element čiji je naboj jezgri atoma +25. Broj elektrona je isti, neutrona - 30.
3. Vrijednost atomske mase je 54,938.
4. Oznaka kemijskog elementa mangana - Mn.
5. Latinski naziv - mangan.

Smješten između kroma i željeza, što objašnjava njegovu sličnost s njima u fizičkim i kemijskim karakteristikama.

Mangan - kemijski element: prijelazni metal

Ako uzmemo u obzir elektroničku konfiguraciju reduciranog atoma, tada će njegova formula izgledati ovako: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Postaje očito da je element koji razmatramo prijelazni metal iz d-familije. Pet elektrona na 3d podrazini ukazuje na stabilnost atoma, što se očituje u njegovim kemijskim svojstvima.

Kao metal, mangan je redukcijski agens, ali većina njegovih spojeva može pokazati prilično jake oksidacijske sposobnosti. To je zbog različitih oksidacijskih stanja i valencija koje ovaj element ima. To je posebnost svih metala ove obitelji.

Dakle, mangan je kemijski element koji se nalazi među ostalim atomima i ima svoje posebne karakteristike. Razmotrimo detaljnije koja su to svojstva.

Mangan je kemijski element. Stanje oksidacije

Već smo dali elektronsku formulu atoma. Prema njezinim riječima, ovaj element može pokazati nekoliko pozitivnih oksidacijskih stanja. Ovo je:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valencija atoma je IV. Najstabilniji su oni spojevi u kojima mangan ima vrijednosti +2, +4, +6. Najviši stupanj oksidacije omogućuje spojevima da djeluju kao najjači oksidacijski agensi. Na primjer: KMnO₄, Mn₂O₇.

Spojevi s +2 su redukcijski agensi, mangan (II) hidroksid ima amfoterna svojstva, s prevlastom bazičnih. Intermedijarna oksidacijska stanja formiraju amfoterne spojeve.

Povijest otkrića

Mangan je kemijski element koji nije otkriven odmah, već postupno i od strane različitih znanstvenika. Međutim, njegove spojeve ljudi koriste od davnina. Za taljenje stakla korišten je mangan (IV) oksid. Jedan Talijan je naveo činjenicu da dodavanjem ovog spoja u kemijsku proizvodnju naočala njihova boja postaje ljubičasta. Uz to, ista tvar pomaže u uklanjanju zamagljenja u naočalama u boji.

Kasnije u Austriji, znanstvenik Kaim uspio je dobiti komad metalnog mangana izlaganjem pirolizita (manganov (IV) oksid), potaše i ugljena visokim temperaturama. Međutim, ovaj uzorak je imao mnogo nečistoća, koje nije mogao eliminirati, pa do otkrića nije došlo.

Još kasnije, drugi je znanstvenik također sintetizirao smjesu u kojoj je značajan udio bio čisti metal. Bio je to Bergman koji je prethodno otkrio element nikal. Međutim, nije mu bilo suđeno da završi posao.

Mangan je kemijski element, koji je prvi dobio i izolirao u obliku jednostavne tvari Karl Scheele 1774. godine. No, to je učinio zajedno s I. Ganom, koji je dovršio proces taljenja komada metala. Ali ni oni ga nisu uspjeli potpuno riješiti nečistoća i dobiti 100% prinos proizvoda.

Ipak, ovo vrijeme je postalootkriće ovog atoma. Isti znanstvenici pokušali su dati ime kao pronalazači. Odabrali su pojam mangan. Međutim, nakon otkrića magnezija, počela je zabuna, pa je naziv mangana promijenjen u moderni (H. David, 1908).

Budući da je mangan kemijski element čija su svojstva vrlo vrijedna za mnoge metalurške procese, s vremenom je postalo potrebno pronaći način da se dobije u najčišćem obliku. Ovaj problem riješili su znanstvenici diljem svijeta, ali ga je uspjelo riješiti tek 1919. zahvaljujući radu R. Agladzea, sovjetskog kemičara. On je pronašao metodu kojom je moguće elektrolizom dobiti čisti metal sa sadržajem tvari od 99,98% iz sulfata i klorida mangana. Sada se ova metoda primjenjuje u cijelom svijetu.

Biti u prirodi

Mangan je kemijski element, čija se fotografija jednostavne tvari može vidjeti u nastavku. U prirodi postoji mnogo izotopa ovog atoma, broj neutrona u kojima se jako razlikuje. Dakle, maseni brojevi se kreću od 44 do 69. Međutim, jedini stabilni izotop je element s vrijednošću ⁵⁵Mn, svi ostali imaju ili zanemarivo kratko vrijeme poluraspada ili postoje u premale količine.

Budući da je mangan kemijski element čije je oksidacijsko stanje vrlo različito, on također stvara mnoge spojeve u prirodi. U svom čistom obliku, ovaj element se uopće ne pojavljuje. U mineralima i rudama, njegov stalni susjed je željezo. Ukupno se može identificirati nekoliko najvažnijih stijena, koje uključuju mangan.

1. Piroluzit. Složena formula: MnO₂nH₂O.
2. psilomelan, MnO2mMnOnH2O molekula.
3. Manganit, formula MnOOH.
4. Brownite je rjeđi od ostalih. Formula Mn₂O₃.
5. Gausmanit, formula MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. karbonatne rude mangana.
8. Raspberry spar ili rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Osim ovoga, možete odrediti još nekoliko minerala, koji također uključuju predmetni element. Ovo je:

• kalcit;
• siderite;
• minerali gline;
• kalcedon;
• opal;
• pješčano-muljeviti spojevi.

Pored stijena i sedimentnih stijena, minerala, mangan je kemijski element koji je dio sljedećih objekata:

1. Biljni organizmi. Najveći akumulatori ovog elementa su: vodeni kesten, leća patka, dijatomeja.
2. Gljive hrđe.
3. Neke vrste bakterija.
4. Slijedeće životinje: crveni mravi, rakovi, mekušci.
5. Ljudi - dnevne potrebe su otprilike 3-5 mg.
6. Vode oceana sadrže 0,3% ovog elementa.
7. Ukupni sadržaj u zemljinoj kori 0,1% mase.

Općenito, to je 14. najzastupljeniji element od svih na našem planetu. Među teškim metalima je drugi izaželjezo.

Fizička svojstva

S gledišta svojstava mangana, kao jednostavne tvari, za njega se može izdvojiti nekoliko osnovnih fizičkih karakteristika.

1. U obliku jednostavne tvari, to je prilično čvrst metal (na Mohsovoj ljestvici pokazatelj je 4). Boja - srebrno-bijela, prekrivena zaštitnim oksidnim filmom u zraku, sjajna u rezu.
2. Točka topljenja je 1246⁰C.
3. Kuhanje - 2061⁰C.
4. Svojstva vodiča su dobra, paramagnetski je.
5. Gustoća metala je 7,44 g/cm³.
6. Postoji u obliku četiri polimorfne modifikacije (α, β, γ, σ), koje se razlikuju po strukturi i obliku kristalne rešetke i gustoći pakiranja atoma. Njihova točka taljenja je također različita.

Postoje tri glavna oblika mangana koji se koriste u metalurgiji: β, γ, σ. Alfa je rjeđa, jer je previše krhka u svojim svojstvima.

Kemijska svojstva

S kemijskog stajališta, mangan je kemijski element čiji naboj iona uvelike varira od +2 do +7. To ostavlja traga na njegovoj aktivnosti. U slobodnom obliku na zraku, mangan vrlo slabo reagira s vodom i otapa se u razrijeđenim kiselinama. Međutim, čim se temperatura poveća, aktivnost metala dramatično raste.

Dakle, on može komunicirati s:

• dušik;
• ugljik;
• halogeni;
• silicij;
• fosfor;
• sumpor i drugi nemetali.

Kada se zagrije bez zraka, metal lako prelazi u stanje pare. Ovisno o oksidacijskom stanju koje mangan pokazuje, njegovi spojevi mogu biti i redukcijski i oksidacijski agensi. Neki pokazuju amfoterna svojstva. Dakle, glavni su karakteristični za spojeve u kojima je +2. Amfoterno - +4, a kiselo i jako oksidirajuće u najvišoj vrijednosti +7.

Unatoč činjenici da je mangan prijelazni metal, složenih spojeva za njega je malo. To je zbog stabilne elektronske konfiguracije atoma, jer njegova 3d podrazina sadrži 5 elektrona.

Načini dobivanja

Postoje tri glavna načina na koje se mangan (kemijski element) dobiva u industriji. Kako se naziv čita na latinskom, već smo označili - manganum. Ako ga prevedete na ruski, onda će biti "da, stvarno pojašnjavam, obezbojim." Mangan duguje svoje ime manifestnim svojstvima poznatim još od antike.

Međutim, unatoč slavi, uspjeli su je dobiti u čistom obliku za upotrebu tek 1919. godine. To se radi na sljedeće metode.

1. Elektroliza, prinos proizvoda je 99,98%. Na taj način se mangan dobiva u kemijskoj industriji.
2. Silicothermal, ili redukcija silicija. Ovom metodom, silicij i mangan (IV) oksid se spajaju, što rezultira stvaranjem čistog metala. Iskorištenje je oko 68%, jer je nuspojava kombinacija mangana i silicija da nastane silicid. Themetoda se koristi u metalurškoj industriji.
3. Aluminotermijska metoda - restauracija aluminijem. Također ne daje previsok prinos proizvoda, mangan se stvara kontaminiran nečistoćama.

Proizvodnja ovog metala važna je za mnoge procese koji se provode u metalurgiji. Čak i mali dodatak mangana može uvelike utjecati na svojstva legura. Dokazano je da se u njemu otapaju mnogi metali, ispunjavajući njegovu kristalnu rešetku.

U pogledu vađenja i proizvodnje ovog elementa, Rusija je na prvom mjestu u svijetu. Ovaj proces se također provodi u zemljama kao što su:

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

Industrijska upotreba

Mangan je kemijski element čija je upotreba važna ne samo u metalurgiji. ali i na drugim područjima. Osim metala u čistom obliku, razni spojevi ovog atoma također su od velike važnosti. Označimo glavne.

1. Postoji nekoliko vrsta legura koje, zahvaljujući manganu, imaju jedinstvena svojstva. Tako je, na primjer, Hadfield čelik toliko jak i otporan na habanje da se koristi za topljenje dijelova za bagere, strojeve za obradu kamena, drobilice, kuglične mlinove i oklopne dijelove.
2. Mangan dioksid je obavezan oksidirajući element galvanizacije, koristi se za stvaranje depolarizatora.
3. Spojevi mangana potrebni su za provedbu organskihsinteze raznih tvari.
4. Kalijev permanganat (ili kalijev permanganat) koristi se u medicini kao jako dezinfekcijsko sredstvo.
5. Ovaj element je dio bronce, mjedi, formira vlastitu leguru s bakrom, koja se koristi za izradu zrakoplovnih turbina, lopatica i drugih dijelova.

Biološka uloga

Dnevne potrebe za manganom za osobu su 3-5 mg. Nedostatak ovog elementa dovodi do depresije živčanog sustava, poremećaja sna i tjeskobe, vrtoglavice. Njegova uloga još nije u potpunosti proučena, ali je jasno da, prije svega, ima utjecaj na:

• rast;
• aktivnost spolnih žlijezda;
• hormonski rad;
• tvorba krvi.

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

Zanimljivi detalji artikla

Mangan je kemijski element, zanimljive činjenice o kojima može impresionirati bilo koju osobu, ali i natjerati vas da shvatite koliko je važan. Ovdje su najosnovniji od njih, koji su našli svoj trag u povijesti ovog metala.

1. Tijekom teških vremena građanskog rata u SSSR-u, jedan od prvih izvoznih proizvoda bila je ruda koja je sadržavala veliku količinu mangana.
2. Ako se manganov dioksid stopi s kalijevim hidroksidom i salitrom, a zatim se proizvod otopi u vodi, počet će nevjerojatne transformacije. Otopina će prvo postati zelena, a zatim će se boja promijeniti u plavu.nakon - ljubičasta. Konačno će postati grimiz i postupno će ispasti smeđi talog. Ako se smjesa protrese, tada će se ponovno vratiti zelena boja i sve će se ponoviti. Zbog toga je kalijev permanganat dobio ime, što u prijevodu znači "mineralni kameleon".
3. Ako se gnojiva koja sadrže mangan primjenjuju na tlo, tada će se povećati produktivnost biljaka i povećati stopa fotosinteze. Ozima pšenica će bolje formirati zrna.
4. Najveći blok manganskog minerala rodonita težio je 47 tona i pronađen je na Uralu.
5. Postoji ternarna legura koja se zove manganin. Sastoji se od elemenata kao što su bakar, mangan i nikal. Njegova jedinstvenost je u tome što ima visok električni otpor, koji je neovisan o temperaturi, ali je pod utjecajem tlaka.

Naravno, to nije sve što se može reći o ovom metalu. Mangan je kemijski element, zanimljive činjenice o kojem su prilično raznolike. Pogotovo ako govorimo o svojstvima koja on daje raznim legurama.