Mangan (kemiskt grundämne): egenskaper, tillämpning, beteckning, oxidationstillstånd, intressanta fakta

2024 Författare: Angel Austin | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 05:42

En av de viktigaste metallerna för metallurgi är mangan. Dessutom är det i allmänhet ett ganska ovanligt element som intressanta fakta förknippas med. Viktigt för levande organismer, som behövs i produktionen av många legeringar, kemikalier. Mangan är ett kemiskt grundämne, ett foto av vilket kan ses nedan. Det är dess egenskaper och egenskaper som vi kommer att överväga i den här artikeln.

Kännetecknande för ett kemiskt element

Om vi talar om mangan som ett element i det periodiska systemet, så bör vi först och främst karakterisera dess position i det.

1. Ligger i den fjärde stora perioden, den sjunde gruppen, sekundär undergrupp.
2. Ordinalnummer - 25. Mangan är ett kemiskt grundämne, vars laddning av atomkärnorna är +25. Antalet elektroner är detsamma, neutroner - 30.
3. Värdet på atommassan är 54 938.
4. Beteckning för det kemiska grundämnet mangan - Mn.
5. Latinskt namn - mangan.

Belägen mellan krom och järn, vilket förklarar dess likhet med dem i fysikaliska och kemiska egenskaper.

Mangan - kemiskt element: övergångsmetall

Om vi betraktar den elektroniska konfigurationen av en reducerad atom, kommer dess formel att se ut så här: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Det blir uppenbart att elementet vi överväger är en övergångsmetall från d-familjen. Fem elektroner på 3d undernivå indikerar atomens stabilitet, vilket manifesteras i dess kemiska egenskaper.

Som metall är mangan ett reduktionsmedel, men de flesta av dess föreningar kan uppvisa ganska starka oxiderande egenskaper. Detta beror på de olika oxidationstillstånden och valenserna som detta element har. Detta är det speciella med alla metaller i denna familj.

Mangan är alltså ett kemiskt grundämne som finns bland andra atomer och har sina egna speciella egenskaper. Låt oss överväga vad dessa egenskaper är mer detaljerat.

Mangan är ett kemiskt grundämne. Oxidationstillstånd

Vi har redan gett den elektroniska formeln för atomen. Enligt henne kan detta element uppvisa flera positiva oxidationstillstånd. Det här är:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valensen för en atom är IV. De mest stabila är de föreningar där mangan har värdena +2, +4, +6. Den högsta graden av oxidation tillåter föreningar att fungera som de starkaste oxidationsmedlen. Till exempel: KMnO₄, Mn₂O₇.

Föreningar med +2 är reduktionsmedel, mangan(II)hydroxid har amfotära egenskaper, med en övervägande del av basiska. Mellanliggande oxidationstillstånd bildar amfotära föreningar.

Upptäcktshistorik

Mangan är ett kemiskt grundämne som inte upptäcktes omedelbart, utan gradvis och av olika forskare. Men dess föreningar har använts av människor sedan antiken. Mangan(IV)oxid användes för glassmältning. En italienare uppgav att tillsatsen av denna förening i den kemiska produktionen av glasögon gör deras färg lila. Tillsammans med detta hjälper samma ämne till att eliminera dis i färgade glas.

Senare i Österrike lyckades vetenskapsmannen Kaim få tag i en bit metalliskt mangan genom att exponera pyrolysit (mangan (IV) oxid), kaliumklorid och kol för höga temperaturer. Detta prov hade dock många föroreningar, som han inte kunde eliminera, så upptäckten ägde inte rum.

Även senare syntetiserade en annan forskare också en blandning där en betydande del var ren metall. Det var Bergman, som tidigare upptäckt grundämnet nickel. Han var dock inte avsedd att avsluta jobbet.

Mangan är ett kemiskt grundämne, som först erhölls och isolerades i form av ett enkelt ämne av Karl Scheele 1774. Detta gjorde han dock tillsammans med I. Gan, som avslutade processen med att smälta en metallbit. Men även de misslyckades med att helt befria den från föroreningar och få 100 % produktutbyte.

Ändå har den här tiden blivitupptäckten av denna atom. Samma forskare försökte ge ett namn som upptäckarna. De valde termen mangan. Men efter upptäckten av magnesium började förvirring, och namnet på mangan ändrades till det moderna (H. David, 1908).

Eftersom mangan är ett kemiskt grundämne vars egenskaper är mycket värdefulla för många metallurgiska processer, blev det med tiden nödvändigt att hitta ett sätt att få det i den renaste formen. Detta problem löstes av forskare över hela världen, men lyckades lösas först 1919 tack vare arbetet av R. Agladze, en sovjetisk kemist. Det var han som hittade en metod med vilken det är möjligt att erhålla ren metall med en substansh alt på 99,98% från sulfater och klorider av mangan genom elektrolys. Nu används den här metoden över hela världen.

Att vara i naturen

Mangan är ett kemiskt grundämne, ett foto av ett enkelt ämne som kan ses nedan. I naturen finns det många isotoper av denna atom, antalet neutroner i vilka varierar mycket. Sålunda sträcker sig masstalen från 44 till 69. Den enda stabila isotopen är dock elementet med värdet ⁵⁵Mn, alla övriga har antingen en försumbart kort halveringstid eller finns i för små kvantiteter.

Eftersom mangan är ett kemiskt grundämne vars oxidationstillstånd är väldigt olika, bildar det också många föreningar i naturen. I sin rena form förekommer inte detta element alls. I mineraler och malmer är dess ständiga granne järn. Sammanlagt kan flera av de viktigaste stenarna, som inkluderar mangan, identifieras.

1. Pyrolusite. Sammansatt formel: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelane, MnO2mMnOnH2O-molekyl.
3. Manganit, formel MnOOH.
4. Brownite är ovanligare än resten. Formel Mn₂O₃.
5. Gausmanite, formel MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Karbonatmalmer av mangan.
8. hallonspar eller rhodokrosit - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Förutom detta kan du ange ytterligare några mineraler, som också inkluderar det aktuella grundämnet. Det här är:

• kalcit;
• siderite;
• lermineraler;
• kalcedon;
• opal;
• sand-silty föreningar.

Förutom bergarter och sedimentära bergarter, mineraler, är mangan ett kemiskt grundämne som ingår i följande föremål:

1. Växtorganismer. De största ackumulatorerna av detta grundämne är: vattenkastanj, andmat, kiselalger.
2. Rostsvamp.
3. Vissa typer av bakterier.
4. Följande djur: röda myror, kräftdjur, blötdjur.
5. People - det dagliga behovet är cirka 3-5 mg.
6. Vattnen i haven innehåller 0,3 % av detta element.
7. Tot alt innehåll i jordskorpan 0,1 viktprocent.

I allmänhet är det det 14:e mest förekommande elementet av alla på vår planet. Bland tungmetaller är det näst efterjärn.

Fysiska egenskaper

Från mangans egenskaper, som ett enkelt ämne, kan flera grundläggande fysikaliska egenskaper urskiljas för det.

1. I form av ett enkelt ämne är det en ganska solid metall (på Mohs-skalan är indikatorn 4). Färg - silvervit, täckt med en skyddande oxidfilm i luften, glänsande i snittet.
2. Smältpunkten är 1246⁰C.
3. Boil - 2061⁰C.
4. Ledaregenskaper är bra, den är paramagnetisk.
5. Metalldensiteten är 7,44 g/cm³.
6. Finns i form av fyra polymorfa modifikationer (α, β, γ, σ), som skiljer sig åt i strukturen och formen på kristallgittret och atomernas packningsdensitet. Deras smältpunkt är också annorlunda.

Det finns tre huvudsakliga former av mangan som används inom metallurgi: β, γ, σ. Alfa är sällsyntare eftersom det är för bräckligt i sina egenskaper.

Kemiska egenskaper

Ur kemisynpunkt är mangan ett kemiskt grundämne vars jonladdning varierar kraftigt från +2 till +7. Detta sätter sin prägel på hans verksamhet. I fri form i luft reagerar mangan mycket svagt med vatten och löser sig i utspädda syror. Men så fort temperaturen höjs ökar metallens aktivitet dramatiskt.

Så han kan interagera med:

• kväve;
• carbon;
• halogener;
• silikon;
• fosfor;
• svavel och andra icke-metaller.

När metallen värms upp utan luft övergår den lätt till ett ångtillstånd. Beroende på vilket oxidationstillstånd som mangan uppvisar kan dess föreningar vara både reduktionsmedel och oxidationsmedel. Vissa uppvisar amfotära egenskaper. Så de viktigaste är karakteristiska för föreningar där det är +2. Amfotär - +4, och sur och starkt oxiderande i högsta värdet +7.

Trots att mangan är en övergångsmetall är komplexa föreningar för den få. Detta beror på atomens stabila elektroniska konfiguration, eftersom dess 3d-undernivå innehåller 5 elektroner.

Metoder för att erhålla

Det finns tre huvudsakliga sätt på vilka mangan (ett kemiskt grundämne) erhålls i industrin. Eftersom namnet läses på latin har vi redan betecknat - manganum. Om du översätter det till ryska blir det "ja, jag förtydligar verkligen, jag missfärgar." Mangan får sitt namn till de uppenbara egenskaperna kända sedan antiken.

Men trots berömmelsen lyckades de få den i sin rena form för användning först 1919. Detta görs med följande metoder.

1. Elektrolys, produktutbytet är 99,98 %. På så sätt erhålls mangan i den kemiska industrin.
2. Silikotermisk eller silikonreduktion. Med denna metod smälts kisel och mangan (IV) oxid, vilket resulterar i bildandet av en ren metall. Utbytet är cirka 68%, eftersom en bieffekt är kombinationen av mangan med kisel för att bilda silicid. Demetoden används inom metallurgisk industri.
3. Aluminiumtermisk metod - restaurering med aluminium. Ger inte heller för högt produktutbyte, mangan bildas förorenat med föroreningar.

Framställningen av denna metall är viktig för många processer som utförs inom metallurgin. Även en liten tillsats av mangan kan i hög grad påverka legeringarnas egenskaper. Det har bevisats att många metaller löser sig i den och fyller dess kristallgitter.

När det gäller utvinning och produktion av detta element rankas Ryssland först i världen. Denna process utförs även i länder som:

• Kina.
• Sydafrika.
• Kazakstan.
• Georgia.
• Ukraina.

Industriell användning

Mangan är ett kemiskt grundämne, vars användning är viktig inte bara inom metallurgi. men även inom andra områden. Förutom metallen i dess rena form är också olika föreningar av denna atom av stor betydelse. Låt oss utse de viktigaste.

1. Det finns flera typer av legeringar som tack vare mangan har unika egenskaper. Så till exempel är Hadfield-stål så starkt och slitstarkt att det används för att smälta delar till grävmaskiner, stenbearbetningsmaskiner, krossar, kulkvarnar och pansardelar.
2. Mangandioxid är ett obligatoriskt oxiderande element vid elektroplätering, det används för att skapa depolarisatorer.
3. Manganföreningar behövs för implementering av organiskasynteser av olika ämnen.
4. Kaliumpermanganat (eller kaliumpermanganat) används inom medicin som ett starkt desinfektionsmedel.
5. Detta element är en del av brons, mässing, bildar sin egen legering med koppar, som används för att tillverka flygplansturbiner, blad och andra delar.

Biologisk roll

Det dagliga behovet av mangan för en person är 3-5 mg. Brist på detta element leder till depression av nervsystemet, sömnstörningar och ångest, yrsel. Dess roll har ännu inte studerats fullt ut, men det är tydligt att det först och främst har en inverkan på:

• tillväxt;
• aktivitet hos gonaderna;
• hormonarbete;
• blodbildning.

Detta element finns i alla växter, djur, människor, vilket bevisar sin viktiga biologiska roll.

Intressant artikeldetaljer

Mangan är ett kemiskt grundämne, intressanta fakta om det kan imponera på alla människor och få dig att förstå hur viktigt det är. Här är de mest grundläggande av dem, som har hittat sin prägel i denna metalls historia.

1. Under de svåra tiderna av inbördeskriget i Sovjetunionen var en av de första exportprodukterna malm som innehöll en stor mängd mangan.
2. Om mangandioxid smälts samman med kaliumhydroxid och salpeter, och sedan produkten löses i vatten, kommer fantastiska omvandlingar att börja. Lösningen blir först grön, sedan ändras färgen till blå.efter - lila. Slutligen blir den röd och en brun fällning kommer gradvis att falla ut. Om blandningen skakas, kommer den gröna färgen att återställas igen och allt kommer att hända igen. Det är för detta som kaliumpermanganat fick sitt namn, vilket översätts som "mineralkameleon".
3. Om gödselmedel som innehåller mangan appliceras på marken, kommer växternas produktivitet att öka och fotosynteshastigheten att öka. Höstvete kommer att bilda korn bättre.
4. Det största blocket av manganmineralet rhodonit vägde 47 ton och hittades i Ural.
5. Det finns en ternär legering som heter manganin. Den består av grundämnen som koppar, mangan och nickel. Dess unika är att den har ett högt elektriskt motstånd, som är oberoende av temperatur, men påverkas av tryck.

Det är naturligtvis inte allt som finns att säga om den här metallen. Mangan är ett kemiskt element, intressanta fakta om vilka är ganska olika. Speciellt om vi talar om egenskaperna som han ger till olika legeringar.