Mangán (chemický prvok): vlastnosti, použitie, označenie, stupeň oxidácie, zaujímavé fakty

Jedným z najdôležitejších kovov pre metalurgiu je mangán. Okrem toho je to celkom nezvyčajný prvok, s ktorým súvisia zaujímavé fakty. Dôležité pre živé organizmy, potrebné pre výrobu mnohých zliatin, chemikálií. Mangán je chemický prvok, ktorého fotografiu je viditeľná nižšie. Jeho vlastnosti a charakteristiky budú uvedené v tomto článku.

Charakteristika chemického prvku

Ak hovoríme o mangáne ako o prvku periodického systému, najprv je potrebné charakterizovať jeho postavenie v ňom.

1. Nachádza sa vo štvrtom veľkom období, v siedmej skupine, v pomocnej podskupine.
2. Poradové číslo je 25. Mangán je chemický prvok, ktorého náboj atómových jadier je +25. Počet elektrónov je rovnaký, neutrony sú 30.
3. Atómová hmotnosť je 54,938.
4. Označenie chemického prvku mangánu je Mn.
5. Latinský názov je mangán.

Nachádza sa medzi chrómom a železom, čo vysvetľuje jeho podobnosť vo fyzikálnych a chemických vlastnostiach.

Mangán - chemický prvok: prechodový kov

Ak vezmeme do úvahy elektronickú konfiguráciu redukovaného atómu, potom jeho vzorec bude mať formu: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁵ . Je zrejmé, že prvok, ktorý uvažujeme, je prechodový kov z rodiny d. Päť elektrónov na 3D podklade hovorí o stabilite tohto atómu, čo sa prejavuje jeho chemickými vlastnosťami.

Ako kov je mangán redukčným činidlom, ale väčšina jeho zlúčenín je schopná vykazovať dostatočnú oxidačnú schopnosť. Je to spôsobené rôznymi stupňami oxidácie a valencií, ktoré tento prvok má. Toto je vlastnosť všetkých kovov tejto rodiny.

Mangán je teda chemický prvok, ktorý sa nachádza medzi inými atómami a má svoje vlastné vlastnosti. Zvážme, aké sú tieto vlastnosti podrobnejšie.

Mangán je chemický prvok. Stupeň oxidácie

Už sme daný elektrónový vzorec atómu. Podľa nej tento prvok dokáže vykazovať niekoľko pozitívnych stupňov oxidácie. Sú to:

• 0;
• +2;
• 3;
• 4;
• 6;
• 7.

Valencia atómu je IV. Najstabilnejšie sú tie zlúčeniny, v ktorých sa v mangáne nachádzajú hodnoty +2, +4, +6. Najvyšší stupeň oxidácie umožňuje zlúčeninám pôsobiť ako najsilnejšie oxidanty. Napríklad: KMnO ₄ , Mn ₂ O ₇ .

Zlúčeniny s +2 sú redukčné činidlá, hydroxid mangánového (II) má amfotérne vlastnosti s prevahou základných. Stredné ukazovatele stupňov oxidácie tvoria amfotérne zlúčeniny.

História objavu

Mangán je chemický prvok, ktorý bol objavený nie okamžite, ale postupne od rôznych vedcov. Avšak jeho zlúčeniny sa používajú od dávnych čias. Na roztavenie skla sa použil oxid manganičitý (IV). Jeden taliansky uviedol, že pridanie tejto zlúčeniny do chemickej výroby okuliarov farbí ich farbu vo fialovej. Spolu s tým táto látka pomáha eliminovať zákal v farebných okuliaroch.

Neskôr v Rakúsku sa vedec Kaim podarilo získať kúsok kovového mangánu, ktorý pôsobí na vysokú teplotu pre pyurylisit (oxid mangánu (IV)), potaš a uhlie. Táto vzorka však mala veľa nečistôt, ktoré nedokázal odstrániť, takže sa tento objav neuskutočnil.

Až neskôr ďalší vedec tiež syntetizoval zmes, v ktorej veľký podiel tvoril čistý kov. Bolo to Bergman, ktorý predtým objavil prvok niklu. Avšak, to nebolo určené na to, aby to skončilo.

Mangán - chemický prvok na získanie a izoláciu, ktorý vo forme jednoduchých látok prvýkrát urobil Karl Scheele v roku 1774. Robil to však spolu s I. Ghánom, ktorý dokončil proces tavenia kovového kusu. Dokonca sa im dokonca nedokázalo úplne odstrániť nečistoty a získať 100% výťažok z výrobku.

Napriek tomu sa práve v tomto čase objavil tento atóm. Tí istí vedci sa pokúsili dať meno ako priekopníci. Vybrali termín mangán. Po objavení sa horčíka však začal zmätok a názov mangánu sa zmenil na moderný (H. David, 1908).

Pretože mangán je chemický prvok, ktorého vlastnosti sú pre mnohé metalurgické procesy veľmi cenné, bolo v priebehu času potrebné nájsť spôsob, ako ho získať v najčistejšej forme. Tento problém riešili vedci z celého sveta, ale podarilo sa to vyriešiť až v roku 1919 vďaka dielam R. Agladze, sovietskeho vedca a chemikov. Bolo to ten, ktorý našiel metódu, ktorou sa elektrolýza zo síranov a mangánových chloridov môže získať čistou elektrolýzou s 99,98% obsahom látky. Teraz sa táto metóda používa po celom svete.

Byť v prírode

Mangán je chemický prvok, fotka jednoduchej látky, ktorú možno vidieť nižšie. V prírode existuje množstvo izotopov tohto atómu, počet neutrónov, v ktorých silne kolíše. Hmotnostné čísla sa teda pohybujú od 44 do 69. Jediným stabilným izotopom je však prvok s hodnotou ⁵⁵ Mn, všetky ostatné majú buď zanedbateľný polčas alebo existujú v príliš malých množstvách.

Keďže mangán je chemický prvok, ktorého stupeň oxidácie je veľmi odlišný, vytvára v prírode aj mnohé zlúčeniny. Vo svojej čistej forme sa tento prvok vôbec nevyskytuje. V nerastoch a rudách je jeho neustálym susedom železo. Celkovo môžete označiť niekoľko najvýznamnejších hornín, medzi ktoré patrí mangán.

1. Pyroluzit. Vzorec pre zlúčeninu je Mn02 * nH20.
2. Psilomelan, molekula Mn02 * mMnO * nH2O.
3. Manganit, vzorec MnO * OH.
4. Browns sú menej časté ako ostatné. Vzorec Mn203.
5. Hausmanit, vzorec Mn * Mn204 _.
6. Rhodonit Mn ₂ (SiO ₃ ) ₂ .
7. Uhličitanové rudy mangánu.
8. Raspberry alebo rhodochrosite - MnCO3.
9. Purpurite - Mn ₃ PO ₄ .

Okrem toho je možné označiť niekoľko ďalších minerálov, ktoré obsahujú aj prvok, o ktorom sa hovorí. Sú to:

• kalcit;
• siderit;
• Hlinité minerály;
• Chalcedony;
• opál;
• Piesočnaté zlúčeniny.

Okrem horských a sedimentárnych hornín, minerálov, mangánu je chemický prvok, ktorý je súčasťou týchto objektov:

1. Rastlinné organizmy. Najväčšími akumulátormi tohto prvku sú: vodný orech, kačica, kvetnatka.
2. Ružové huby.
3. Niektoré typy baktérií.
4. Nasledujúce zvieratá: červené mravce, kôrovce, mäkkýše.
5. Ľudia denne potrebujú asi 3-5 mg.
6. Vody Svetového oceánu obsahujú 0,3% tohto prvku.
7. Celkový obsah zemskej kôry je 0,1% hmotnostných.

Vo všeobecnosti je to 14. najbežnejším prvkom všetkých na našej planéte. Medzi ťažkými kovmi je druhý po železo.

Fyzikálne vlastnosti

Z hľadiska vlastností mangánu, ako jednoduchú látku, môžeme preň rozlíšiť niekoľko základných fyzikálnych vlastností.

1. Vo forme jednoduchého materiálu je to pomerne pevný kov (na stupnici Mohs, číslo je 4). Farba - strieborno-biela, vzduchom potiahnutá ochranným oxidovým filmom, leskne na rez.
2. Teplota topenia je 1246 ^° C.
3. Teplota varu je 2061 ^° C.
4. Vlastnosti vodiča sú dobré, je to paramagnet.
5. Hustota kovu je 7,44 g / cm3.
6. Existuje vo forme štyroch polymorfných modifikácií (α, β, γ, σ), ktoré sa líšia v štruktúre a forme kryštálovej mriežky av hustote obalov atómov. Ich bod topenia sa líši.

V metalurgii sa používajú tri základné formy mangánu: β, γ, σ. Alfa je menej častá, pretože je príliš krehká svojimi vlastnosťami.

Chemické vlastnosti

Z hľadiska chémie je mangán chemickým prvkom, ktorého iónový náboj sa veľmi líši od +2 do +7. Toto ponecháva svoju stopu na svoju činnosť. Vo voľnej forme vo vzduchu, mangán reaguje veľmi málo s vodou, rozpúšťa sa v zriedených kyselinách. Avšak je potrebné len zvýšiť teplotu, pretože aktivita kovu prudko stúpa.

Takže je schopný komunikovať s:

• dusík;
• uhlíka;
• atómy halogénov;
• kremíka;
• fosforu;
• Šedé a iné nekovy.

Keď sa zahrieva bez vzduchu, kov ľahko prechádza do stavu pary. V závislosti od stupňa oxidácie, ktorý mangán vykazuje, môžu byť jeho zlúčeniny buď redukčné činidlá, alebo oxidačné činidlá. Niektoré vykazujú amfotérne vlastnosti. Hlavné charakteristiky sú preto pre zlúčeniny, v ktorých je +2. Amphoteric - +4, a kyslé a silné oxidovanie v najvyššej hodnote +7.

Napriek skutočnosti, že mangán je prechodový kov, jeho zložené zlúčeniny sú málo. Je to spôsobené stabilnou elektronickou konfiguráciou atómu, pretože jeho 3d podúrovni obsahujú 5 elektrónov.

Metódy získania

Existujú tri hlavné spôsoby, ako sa v priemysle vyrába mangán (chemický prvok). Keď čítame v latinčine meno, už sme označili - manganum. Ak ju preložíte do ruštiny, bude to "áno, naozaj jasné, odfarbené". Svojím menom mangán vďačí svojim vlastnostiam vlastnostiam známym zo staroveku.

Avšak napriek popularite to bolo len v roku 1919, že bol k dispozícii pre použitie v čistej forme na použitie. Vykonáva sa nasledujúcimi spôsobmi.

1. Elektrolýzou je výťažok produktu 99,98%. Týmto spôsobom sa mangán vyrába v chemickom priemysle.
2. Silikotermické alebo obnovenie kremíka. Týmto spôsobom dochádza k fúzii kremíka a oxidu manganičitého (IV), čo vedie k tvorbe čistého kovu. Výťažok je približne 68%, pretože kombinácia mangánu a kremíka je vedľajším účinkom silicidu. Táto metóda sa používa v metalurgickom priemysle.
3. Aluminothermická metóda - regenerácia hliníkom. Nevyžaduje príliš vysoký výťažok produktu, vytvára sa mangán kontaminovaný nečistotami.

Výroba tohto kovu je dôležitá pre mnohé procesy vykonávané v metalurgii. Dokonca aj malé množstvo mangánu môže výrazne ovplyvniť vlastnosti zliatin. Je dokázané, že v ňom sa rozpúšťajú mnohé kovy, ktoré vyplňujú kryštálovú mriežku.

Pokiaľ ide o výrobu a výrobu tohto prvku, Rusko je na prvom mieste na svete. Tento proces sa tiež vykonáva v krajinách, ako sú:

• China.
• Južná Afrika.
• Kazachstan.
• Georgia.
• Ukrajina.

Použitie v priemysle

Mangán je chemický prvok, ktorého použitie je dôležité nielen v metalurgii. Ale aj v iných oblastiach. Okrem kovu v čistej forme majú rôzne zlúčeniny tohto atómu veľký význam. Označujeme ich hlavné.

1. Existuje niekoľko druhov zliatin, ktoré majú vďaka manganu jedinečné vlastnosti. Napríklad oceľ Hadfield je tak odolná a odolná proti opotrebovaniu, že sa používa na tavenie častí rýpadiel, strojov na spracovanie kameňa, drvičov, guľových mlynov, komponentov pancierov.
2. Oxid manganičitý je povinným oxidačným prvkom galvanického pokovovania, ktorý sa používa na tvorbu depolarizátorov.
3. Na uskutočňovanie organických syntéz rôznych látok je potrebných veľa zlúčenín mangánu.
4. Manganistan draselný (alebo mangán) sa používa v medicíne ako silný dezinfekčný prostriedok.
5. Tento prvok je súčasťou bronzu, mosadze, tvorí svoju vlastnú zliatinu s meďou, ktorá slúži na výrobu leteckých turbín, lopatiek a iných častí.

Biologická úloha

Denná potreba človeka v mangáne je 3-5 mg. Nedostatok tohto prvku vedie k depresii nervového systému, poruchám spánku a úzkosti, závratom. Jeho úloha ešte nie je úplne pochopená, ale je jasné, že to v prvom rade ovplyvňuje:

• rast;
• Aktivita gonád;
• Práca hormónov;
• Tvorba krvi.

Tento prvok je prítomný vo všetkých rastlinách, zvieratách, človeku, čo dokazuje jeho dôležitú biologickú úlohu.

Zaujímavé informácie o prvku

Mangán je chemický prvok, zaujímavé fakty, ktoré môžu zapôsobiť na každú osobu, ako aj jasné, aké dôležité je. Tu sú tie najzákladnejšie z nich, ktoré našli svoju stopu v histórii tohto kovu.

1. V ťažkých časoch občianskej vojny v ZSSR bol jedným z prvých exportných produktov ruda, ktorá obsahovala veľké množstvo mangánu.
2. Ak je oxid manganičitý kondenzovaný s hydroxidom draselným a dusičnanom a potom sa produkt rozpustí vo vode, potom začnú úžasné transformácie. Najskôr roztok zmení na zelenú, potom sa farba zmení na modrú, potom fialovú. Nakoniec sa stane karmín a postupne sa vymaže hnedá zrazenina. Ak sa zmes otriasne, zelená farba sa zotaví a všetko sa stane znovu. Preto má manganistan draselný svoje meno, ktoré sa prekladá ako "minerálny chameleón".
3. Ak sa do pôdy zavedú hnojivá obsahujúce mangán, zvýši sa produktivita rastlín a rýchlosť fotosyntézy sa zvýši. Zimná pšenica lepšie tvaruje obilie.
4. Najväčší blok minerálu manganového rhodonitu vážil 47 ton a našiel sa v meste Ural.
5. Existuje trojitá zliatina nazývaná manganín. Skladá sa z prvkov ako je meď, mangán a nikel. Jeho jedinečnosť spočíva v tom, že má veľký elektrický odpor, ktorý nezávisí od teploty, ale je ovplyvňovaný tlakom.

Samozrejme, toto nie je všetko, čo sa dá povedať o tomto kovu. Mangán je chemický prvok, zaujímavé fakty, ktoré sú celkom rozmanité. Najmä ak budeme hovoriť o tých vlastnostiach, ktoré prináša rôzne zliatiny.