Manganèse (élément chimique): propriétés, application, désignation, état d'oxydation, faits intéressants

L'un des métaux les plus importants pour la métallurgieest le manganèse. De plus, il est généralement un élément assez inhabituel, auquel sont associés des faits intéressants. Important pour les organismes vivants, requis dans la production de nombreux alliages, produits chimiques. Le manganèse est un élément chimique, dont une photo peut être vue ci-dessous. Ce sont ses propriétés et caractéristiques que nous examinerons dans cet article.

Caractéristiques d'un élément chimique

Si nous parlons du manganèse en tant qu'élément du tableau périodique, il est tout d'abord nécessaire de caractériser sa position dans celui-ci.

1. Situé dans la quatrième grande période, septième groupe, côté sous-groupe.
2. Le numéro de série est 25. Le manganèse est un élément chimique dont la charge des noyaux est +25. Le nombre d'électrons est le même, les neutrons - 30.
3. La valeur de la masse atomique est 54,938.
4. La désignation de l'élément chimique manganèse est Mn.
5. Le nom latin est le manganèse.

Il se situe entre le chrome et le fer, ce qui explique sa similitude avec eux en termes de caractéristiques physiques et chimiques.

Manganèse - élément chimique: métal de transition

Si nous considérons la configuration électronique de l'atome réduit, alors sa formule aura la forme: 1s²2 s²2p⁶3 s²sn⁶une heure²3d⁵... Il devient évident que lel'élément est un métal de transition de la famille d. Cinq électrons sur le sous-niveau 3d indiquent la stabilité de l'atome, qui se manifeste dans ses propriétés chimiques.

En tant que métal, le manganèse est un agent réducteur,cependant, la plupart de ses composés sont capables de présenter des propriétés oxydantes assez fortes. Cela est dû aux différents états d'oxydation et valences de cet élément. C'est la particularité de tous les métaux de cette famille.

Ainsi, le manganèse est un élément chimique situé parmi d'autres atomes et ayant ses propres caractéristiques particulières. Examinons plus en détail ces propriétés.

Le manganèse est un élément chimique. État d'oxydation

Nous avons déjà donné la formule électronique de l'atome. Selon elle, cet élément est capable de présenter plusieurs états d'oxydation positifs. Il:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

La valence de l'atome est IV. Les plus stables sont les composés dans lesquels les valeurs de +2, +4, +6 apparaissent dans le manganèse. L'état d'oxydation le plus élevé permet aux composés d'agir comme les agents oxydants les plus puissants. Par exemple: KMnO₄, Mn₂Oh₇.

Les composés avec +2 sont des agents réducteurs,l'hydroxyde de manganèse (II) a des propriétés amphotères, avec une prédominance de propriétés basiques. Les états d'oxydation intermédiaires forment des composés amphotères.

Histoire de la découverte

Le manganèse est un élément chimique qui a été découvertpas immédiatement, mais progressivement et par différents scientifiques. Cependant, les gens utilisent ses composés depuis l'Antiquité. L'oxyde de manganèse (IV) a été utilisé pour fondre le verre. Un Italien a déclaré que l'ajout de ce composé dans la production chimique de verres teintait leur couleur pourpre. Parallèlement à cela, la même substance aide à éliminer la turbidité dans les verres colorés.

Plus tard en Autriche, le scientifique Keim a réussi à obtenir une piècele manganèse métallique, agissant à haute température sur le purolysite (oxyde de manganèse (IV)), la potasse et le charbon. Cependant, cet échantillon contenait de nombreuses impuretés, qu'il ne pouvait pas éliminer, de sorte que la découverte n'a pas eu lieu.

Plus tard encore, un autre scientifique a également synthétisé un mélange,dans laquelle une proportion significative était représentée par le métal pur. C'était Bergman, qui avait précédemment découvert l'élément nickel. Cependant, il n'était pas destiné à terminer l'affaire.

Le manganèse est un élément chimique, obtenir etKarl Scheele a été le premier à l'isoler sous la forme d'une substance simple en 1774. Cependant, il l'a fait avec I. Gan, qui a terminé le processus de fusion d'un morceau de métal. Mais même ils n'ont pas réussi à le débarrasser complètement des impuretés et à obtenir un rendement de produit de 100%.

Néanmoins, c'est cette fois-ci qu'est devenue la découverted'un atome donné. Les mêmes scientifiques ont tenté de donner le nom, comme les découvreurs. Ils ont choisi le terme manganèse. Cependant, après la découverte du magnésium, la confusion a commencé et le nom du manganèse a été changé pour le nom moderne (H. David, 1908).

Le manganèse étant un élément chimique, les propriétésqui sont très précieux pour de nombreux procédés métallurgiques, il est devenu au fil du temps nécessaire de trouver un moyen de l'obtenir sous la forme la plus pure possible. Ce problème a été résolu par des scientifiques du monde entier, mais n'a pu être résolu qu'en 1919 grâce aux travaux de R. Agladze, un chimiste soviétique. C'est lui qui a trouvé un moyen d'obtenir du métal pur avec une teneur en substance de 99,98% à partir des sulfates et chlorures de manganèse par électrolyse. Maintenant, cette méthode est utilisée partout dans le monde.

Être dans la nature

Le manganèse est un élément chimique, photo d'un simpledont les substances peuvent être vues ci-dessous. Dans la nature, il y a beaucoup d'isotopes de cet atome, dont le nombre de neutrons varie énormément. Ainsi, les nombres de masse varient de 44 à 69. Cependant, le seul isotope stable est l'élément avec la valeur ⁵⁵Mn, tous les autres ont soit une demi-vie négligeable, soit existent en trop petites quantités.

Le manganèse étant un élément chimique, le degrédont l'oxydation est très différente, il forme également de nombreux composés dans la nature. Dans sa forme pure, cet élément ne se produit pas du tout. Dans les minéraux et les minerais, son voisin constant est le fer. Au total, plusieurs des roches les plus importantes peuvent être identifiées, dont le manganèse.

1. Pyrolusite. Formule composée: MnO₂* nH₂O.
2. Psilomelan, une molécule de MnO2 * mMnO * nH2O.
3. Manganite, formule MnO * OH.
4. La brownite est moins commune que les autres. Formule Mn₂Oh₃.
5. Gausmanite, formule Mn * Mn₂Oh_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Minerais de carbonate de manganèse.
8. Framboise Spar ou Rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

En outre, plusieurs autres minéraux peuvent être désignés, qui incluent également l'élément en question. Il:

• calcite;
• sidérite;
• des minéraux argileux;
• calcédoine;
• opale;
• composés sablo-limoneux.

Outre les roches et les roches sédimentaires, les minéraux, le manganèse est un élément chimique qui fait partie des objets suivants:

1. Organismes végétaux. Les plus gros accumulateurs de cet élément sont: la noix d'eau, la lentille d'eau et les diatomées.
2. Champignons rouillés.
3. Certains types de bactéries.
4. Les animaux suivants: fourmis rouges, crustacés, mollusques.
5. Humains - Les besoins quotidiens sont d'environ 3 à 5 mg.
6. Les eaux de l'océan mondial contiennent 0,3% de cet élément.
7. La teneur totale de la croûte terrestre est de 0,1% en poids.

En général, c'est le 14e élément le plus commun de tous sur notre planète. Parmi les métaux lourds, c'est le deuxième après le fer.

Propriétés physiques

Du point de vue des propriétés du manganèse en tant que substance simple, plusieurs caractéristiques physiques de base peuvent être distinguées pour lui.

1. Sous la forme d'une substance simple, c'estun métal suffisamment dur (sur l'échelle de Mohs, l'indicateur est 4). Couleur - blanc argenté, recouvert d'un film d'oxyde protecteur dans l'air, brille sur la coupe.
2. Le point de fusion est 1246⁰C.
3. Ébullition - 2061⁰C.
4. Il a de bonnes propriétés conductrices et est paramagnétique.
5. La densité du métal est de 7,44 g / cm³.
6. Il existe sous la forme de quatre modifications polymorphes (α, β, γ, σ), différant par la structure et la forme du réseau cristallin et la densité de tassement des atomes. Leur point de fusion diffère également.

En métallurgie, trois formes principales de manganèse sont utilisées: β, γ, σ. L'alpha est moins courant, car ses propriétés sont trop fragiles.

Propriétés chimiques

Chimiquement parlant, le manganèse est un produit chimiqueun élément dont la charge ionique varie fortement de +2 à +7. Cela laisse sa marque sur son activité. Sous forme libre dans l'air, le manganèse réagit très faiblement avec l'eau et se dissout dans les acides dilués. Cependant, dès que la température est augmentée, l'activité du métal augmente fortement.

Ainsi, il est capable d'interagir avec:

• azote;
• carbone;
• les halogènes;
• silicium;
• phosphore;
• gris et autres non-métaux.

Lorsqu'il est chauffé sans accès à l'air, le métal facilementpasse dans un état vaporeux. Selon l'état d'oxydation que présente le manganèse, ses composés peuvent être à la fois des agents réducteurs et oxydants. Certains présentent des propriétés amphotères. Ainsi, les principaux sont typiques des composés dans lesquels il est +2. Amphotère - +4, et oxydant acide et fort dans la valeur la plus élevée +7.

Malgré le fait que le manganèse est une transitionmétal, les composés complexes sont rares. Cela est dû à la configuration électronique stable de l'atome, car son sous-niveau 3d contient 5 électrons.

Méthodes d'obtention

Il existe trois façons principalesles industries reçoivent du manganèse (élément chimique). Comme son nom l'indique en latin, nous avons déjà désigné - manganum. Si vous le traduisez en russe, alors ce sera «oui, je clarifie, décolore». Le manganèse doit ce nom aux propriétés manifestées connues depuis l'antiquité.

Cependant, malgré la renommée, ils ont réussi à l'obtenir dans sa forme pure pour une utilisation seulement en 1919. Cela se fait par les méthodes suivantes.

1. Electrolyse, le rendement du produit est de 99,98%. Le manganèse est obtenu de cette manière dans l'industrie chimique.
2. Silicothermique, ou récupération parsilicium. Cette méthode fusionne le silicium et l'oxyde de manganèse (IV), ce qui donne un métal pur. Le rendement est d'environ 68%, car le composé de manganèse avec du silicium pour former du siliciure est un processus secondaire. Cette méthode est utilisée dans l'industrie métallurgique.
3. Méthode aluminothermique - récupération avec de l'aluminium. Ne donne pas non plus un rendement en produit trop élevé, il se forme du manganèse contaminé par des impuretés.

La production de ce métal est importanteimportance pour de nombreux procédés de la métallurgie. Même une petite addition de manganèse peut grandement affecter les propriétés des alliages. Il a été prouvé que de nombreux métaux s'y dissolvent, remplissant son réseau cristallin.

Pour l'extraction et la production de cet élément, la Russie se classe au premier rang mondial. En outre, ce processus est effectué dans des pays tels que:

• Chine
• Afrique du sud
• Kazakhstan
• Georgia
• L'Ukraine

Usage industriel

Manganèse - élément chimique, applicationce qui est important non seulement en métallurgie. mais aussi dans d'autres domaines. En plus du métal pur, divers composés d'un atome donné sont également d'une grande importance. Marquons les principaux.

1. Il existe plusieurs types d'alliages qui,grâce au manganèse, ils ont des propriétés uniques. Par exemple, l'acier Hadfield est si solide et résistant à l'usure qu'il est utilisé pour fondre des pièces d'excavatrice, des machines de traitement de la pierre, des concasseurs, des broyeurs à boulets et des pièces d'armure.
2. Le dioxyde de manganèse est un élément oxydant indispensable de la galvanoplastie; il est utilisé pour créer des dépolarisants.
3. De nombreux composés du manganèse sont nécessaires à la synthèse organique de diverses substances.
4. Le permanganate de potassium (ou permanganate de potassium) est utilisé en médecine comme désinfectant puissant.
5. Cet élément fait partie du bronze, du laiton, forme son propre alliage avec le cuivre, qui est utilisé pour la fabrication de turbines d'avion, de pales et d'autres pièces.

Rôle biologique

Besoin quotidien de manganèse pour l'hommeest de 3 à 5 mg. Une carence en cet élément entraîne une dépression du système nerveux, des troubles du sommeil et de l'anxiété, des étourdissements. Son rôle n'est pas encore pleinement compris, mais il est clair que, tout d'abord, il influence:

• croissance;
• activité des glandes sexuelles;
• le travail des hormones;
• formation de sang.

Cet élément est présent dans toutes les plantes, animaux, humains, ce qui prouve son rôle biologique important.

Informations intéressantes sur l'article

Le manganèse est un élément chimique, des faits intéressants surqui peut impressionner n'importe qui et lui faire comprendre à quel point il est important. Voici les plus basiques d'entre eux qui ont trouvé leur empreinte dans l'histoire de ce métal.

1. Pendant les périodes difficiles de la guerre civile en URSS, l'un des premiers produits d'exportation était le minerai contenant de grandes quantités de manganèse.
2. Si le dioxyde de manganèse est fusionné avec de l'hydroxydepotassium et nitrate, puis dissoudre le produit dans l'eau, puis des transformations étonnantes commenceront. Tout d'abord, la solution deviendra verte, puis la couleur passera au bleu, puis au violet. Enfin, il deviendra cramoisi et un précipité brun graduellement tombera. Si le mélange est secoué, la couleur verte sera à nouveau restaurée et tout se reproduira. C'est pour cela que le permanganate de potassium tire son nom, qui se traduit par «caméléon minéral».
3. Si des engrais contenant du manganèse sont appliqués au sol, la productivité des plantes augmentera et le taux de photosynthèse augmentera. Le blé d'hiver formera de meilleurs grains.
4. Le plus gros morceau de rhodonite minérale de manganèse pesait 47 tonnes et a été trouvé dans l'Oural.
5. Il existe un alliage ternaire appelémanganine. Il est composé d'éléments tels que le cuivre, le manganèse et le nickel. Sa particularité est qu'il possède une résistance électrique élevée, qui ne dépend pas de la température, mais est influencée par la pression.

Bien sûr, ce n'est pas tout ce qu'il y a à dire à ce sujet.métal. Le manganèse est un élément chimique dont les faits intéressants sont assez divers. Surtout quand on parle des propriétés qu'il confère à divers alliages.