Mangāns (ķīmiskais elements): īpašības, pielietojums, apzīmējums, oksidācijas pakāpe, interesanti fakti

Viens no svarīgākajiem metalurģijas metāliemir mangāns. Turklāt viņš parasti ir diezgan neparasts elements, kas saistīts ar interesantiem faktiem. Svarīgi dzīviem organismiem, kas nepieciešami daudzu sakausējumu, ķīmisko vielu iegūšanai. Mangāns ir ķīmiskais elements, kura fotoattēlu var redzēt zemāk. Šajā rakstā mēs ņemam vērā tās īpašības un īpašības.

Ķīmiskā elementa raksturojums

Ja mēs runājam par mangānu kā periodiskās sistēmas elementu, tad vispirms ir nepieciešams raksturot tās pozīciju tajā.

1. Atrodas ceturtajā galvenajā periodā - septītajā grupā - apakšgrupā.
2. Secības numurs ir 25. Mangāns ir ķīmiskais elements, atomu kodolu lādiņš ir +25. Elektronu skaits ir vienāds, neitroni - 30.
3. Atomu masas vērtība ir 54,938.
4. Ķīmiskā elementa mangāna - Mn.
5. Latīņu nosaukums ir mangāns.

Atrodas starp hromu un dzelzi, kas izskaidro tās līdzību ar tām fizikālās un ķīmiskās īpašības.

Mangāns - ķīmiskais elements: pārejas metāls

Ja ņemam vērā reducētā atoma elektronu konfigurāciju, tad tā formula būs: 1s²2²2n⁶zs²sn⁶chs²šeit⁵. Ir skaidrs, ka mēs apsveramelements ir pārejas metāls no d-ģimenes. Pieci elektroni 3d-sublevel runā par atoma stabilitāti, kas izpaužas tās ķīmiskās īpašības.

Kā metāls mangāns ir reducējošs līdzeklistomēr liela daļa no tā savienojumiem var arī radīt diezgan spēcīgas oksidējošas spējas. Tas ir saistīts ar dažādām oksidācijas pakāpēm un ar šo elementu saistītajām valencēm. Tas ir raksturīgs visiem šīs ģimenes metāliem.

Tādējādi mangāns ir ķīmiskais elements, kas atrodas starp citiem atomiem un kam ir savas īpašās īpašības. Apsveriet, kādas ir šīs īpašības.

Mangāns ir ķīmiskais elements. Oksidācijas stāvoklis

Mēs jau esam devuši atomu elektronisko formulu. Pēc viņas domām, šis elements spēj parādīt vairākas pozitīvas oksidācijas pakāpes. Tas ir:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Atoma valence ir IV.Visstabilākie ir tie savienojumi, kuros +2, +4, +6 vērtības parādās mangānā. Augstākais oksidācijas stāvoklis ļauj savienojumiem darboties kā spēcīgākajiem oksidētājiem. Piemēram: KMnO₄, Mn₂Par₇.

Savienojumi ar +2 ir reducētāji,mangāna (II) hidroksīdam ir amfoteriskās īpašības, pārsvarā ir bāzes. Starpposma oksidēšanās stāvokļi veido amfoteriskus savienojumus.

Discovery vēsture

Mangāns ir atklāts ķīmiskais elementsnevis uzreiz, bet gan pakāpeniski un dažādu zinātnieku vadībā. Tomēr cilvēki kopš seniem laikiem ir lietojuši tā savienojumus. Stikla kausēšanai tika izmantots mangāna (IV) oksīds. Kāds itālietis paziņoja, ka, pievienojot šo savienojumu brilles ķīmiskajā ražošanā, to krāsa ir violeta. Kopā ar to pašu vielu palīdz novērst krāsu stiklu duļķainību.

Vēlāk Austrijā zinātniekam Keimam izdevās iegūt gabalumetāla mangāns, kas ar augstu temperatūru iedarbojas uz purolizītu (mangāna (IV) oksīdu), potašu un oglēm. Tomēr šim paraugam bija daudz piemaisījumu, kurus viņš nevarēja novērst, tāpēc atklājums nenotika.

Vēlāk cits zinātnieks arī sintezēja maisījumu,kurā ievērojamu daļu veidoja tīrs metāls. Tas bija Bergmans, kurš iepriekš bija atklājis niķeļa elementu. Tomēr viņam nebija lemts pabeigt šo lietu.

Mangāns ir ķīmiskais elements, iegūstiet unKarls Šeils pirmais to izolēja vienkāršas vielas veidā 1774. gadā. Tomēr viņš to darīja kopā ar I. Ganu, kurš pabeidza metāla gabala kausēšanas procesu. Bet pat viņiem neizdevās pilnībā atbrīvoties no piemaisījumiem un iegūt 100% produkcijas ražu.

Neskatoties uz to, tieši šis laiks kļuva par atklājumunoteiktā atoma. To pašu zinātnieki mēģināja dot vārdu kā atklājēji. Viņi izvēlējās terminu manganesium. Tomēr pēc magnija atklāšanas sākās neskaidrības, un mangāna nosaukums tika mainīts uz mūsdienu (H. David, 1908).

Tā kā mangāns ir ķīmiskais elements, īpašībaskas ir ļoti vērtīgi daudziem metalurģijas procesiem, laika gaitā radās nepieciešamība atrast veidu, kā to iegūt pēc iespējas tīrākā formā. Šo problēmu atrisināja zinātnieki no visas pasaules, taču to izdevās atrisināt tikai 1919. gadā, pateicoties padomju ķīmiķa R. Agladzes darbiem. Tas bija tas, kurš elektrolīzes ceļā atrada veidu, kā no mangāna sulfātiem un hlorīdiem iegūt tīru metālu ar vielas saturu 99,98%. Tagad šo metodi izmanto visā pasaulē.

Būt dabā

Mangāns ir ķīmisks elements, vienkārša fotovielas, kuras var redzēt zemāk. Dabā ir daudz šī atoma izotopu, kuru neitronu skaits ir ļoti atšķirīgs. Tādējādi masas skaitļi svārstās no 44 līdz 69. Tomēr vienīgais stabilais izotops ir elements ar vērtību ⁵⁵Mn, visiem pārējiem ir vai nu nenozīmīgs pusperiods, vai arī tie pastāv pārāk mazos daudzumos.

Tā kā mangāns ir ķīmiskais elements, pakāpekuru oksidēšanās ir ļoti atšķirīga, tad tā dabā veido arī daudz savienojumu. Tīrā veidā šis elements vispār nenotiek. Minerālos un rūdās tā pastāvīgais kaimiņš ir dzelzs. Kopumā var identificēt vairākus svarīgākos iežus, tostarp mangānu.

1. Pirolusīts. Savienojuma formula: MnO₂* nH₂O.
2. Psilomelāns, MnO2 * mMnO * nH2O molekula.
3. Manganīts, formula MnO * OH.
4. Brownite ir retāk sastopama nekā pārējā. Formula Mn₂Par₃.
5. Gausmanīts, formula Mn * Mn₂Par_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Mangāna karbonāta rūdas.
8. Aveņu spars vai rodohrozīts - MnCO₃.
9. Purpurīts - Mn₃PO₄.

Turklāt var noteikt vēl vairākas minerālvielas, kurās ietilpst arī attiecīgais elements. Tas:

• kalcīts;
• siderīts;
• māla minerāli;
• halcedons;
• opāls;
• smilšainu-dūņu savienojumi.

Papildus akmeņiem un nogulsnēm, minerāliem, mangāns ir ķīmiskais elements, kas ir daļa no šādiem objektiem:

1. Augu organismi. Lielākie šī elementa akumulatori ir: ūdens valrieksts, pīlēns un diatomi.
2. Sarūsējušas sēnes.
3. Daži baktēriju veidi.
4. Šādi dzīvnieki: sarkanās skudras, vēžveidīgie, mīkstmieši.
5. Cilvēki - dienas nepieciešamība ir aptuveni 3-5 mg.
6. Pasaules okeāna ūdeņos ir 0,3% šī elementa.
7. Kopējais saturs zemes garozā ir 0,1% no svara.

Kopumā tas ir 14. visizplatītākais elements uz mūsu planētas. Starp smagajiem metāliem tas ir otrais pēc dzelzs.

Fizikālās īpašības

No mangāna kā vienkāršas vielas īpašību viedokļa tam var atšķirt vairākas fizikālās pamatīpašības.

1. Vienkāršas vielas veidā tā irpietiekami ciets metāls (pēc Mosa skalas rādītājs ir 4). Krāsa - sudrabaini balta, pārklāta ar aizsargājošu oksīda plēvi gaisā, spīd uz griezuma.
2. Kušanas temperatūra ir 1246⁰C.
3. Vārīšanās - 2061⁰C.
4. Tam ir labas vadošās īpašības un tas ir paramagnētisks.
5. Metāla blīvums ir 7,44 g / cm³.
6. Tas pastāv četru polimorfu modifikāciju veidā (α, β, γ, σ), kas atšķiras pēc kristāla režģa uzbūves un formas un atomu iesaiņojuma blīvuma. Atšķiras arī to kušanas temperatūra.

Metalurģijā tiek izmantotas trīs galvenās mangāna formas: β, γ, σ. Alfa ir retāk sastopama, jo tā īpašības ir pārāk trauslas.

Ķīmiskās īpašības

Ķīmiski runājot, mangāns ir ķīmiska vielaelements, kura jonu lādiņš stipri svārstās no +2 līdz +7. Tas atstāj pēdas viņa darbībā. Brīvā formā gaisā mangāns ļoti vāji reaģē ar ūdeni un izšķīst atšķaidītās skābēs. Tomēr, tiklīdz temperatūra tiek paaugstināta, metāla aktivitāte strauji palielinās.

Tātad, viņš spēj mijiedarboties ar:

• slāpeklis;
• ogleklis;
• halogēni;
• silīcijs;
• fosfors;
• pelēks un citi nemetāli.

Sildot bez gaisa piekļuves, metāls ir vieglipāriet tvaika stāvoklī. Atkarībā no mangāna oksidācijas stāvokļa tā savienojumi var būt gan reducētāji, gan oksidētāji. Dažiem piemīt amfoteriskās īpašības. Tātad galvenie ir raksturīgi savienojumiem, kuros tas ir +2. Amfoterisks - +4, un skābs un spēcīgs oksidētājs augstākajā vērtībā +7.

Neskatoties uz to, ka mangāns ir pārejas periodsmetāla, tā kompleksu savienojumu ir maz. Tas ir saistīts ar stabilu elektronisko atoma konfigurāciju, jo tā 3d apakšlīmenī ir 5 elektroni.

Iegūšanas metodes

Ir trīs galvenie veidi, kā to izdarītrūpniecība saņem mangānu (ķīmisko elementu). Tā kā nosaukums skan latīņu valodā, mēs jau esam noteikuši - manganum. Ja jūs to pārtulkosit krievu valodā, tad tas būs "jā, es tomēr precizēju, mainu krāsu". Mangāns ir parādā šo vārdu par manifestētajām īpašībām, kas bija zināmas kopš senatnes.

Tomēr, neskatoties uz slavu, to izdevās iegūt tīrā veidā, lai to izmantotu tikai 1919. gadā. To veic ar šādām metodēm.

1. Elektrolīze, produkta raža ir 99,98%. Šādā veidā mangānu iegūst ķīmijas rūpniecībā.
2. Silicotermic vai atgūšana, izmantojotsilīcijs. Šī metode apvieno silīciju un mangāna (IV) oksīdu, kā rezultātā iegūst tīru metālu. Ienesīgums ir aptuveni 68%, jo mangāna savienojums ar silīciju silīcija veidošanai ir blakus process. Šo metodi izmanto metalurģijas nozarē.
3. Aluminotermiskā metode - reģenerācija ar alumīniju. Arī nedod pārāk lielu produkta ražu, mangāns veidojas piesārņots ar piemaisījumiem.

Šī metāla ražošana ir svarīganozīme daudziem metalurģijas procesiem. Pat neliels mangāna pievienojums var ļoti ietekmēt sakausējumu īpašības. Ir pierādīts, ka tajā izšķīst daudzi metāli, aizpildot tā kristālisko režģi.

Šī elementa ieguvei un ražošanai Krievija ieņem pirmo vietu pasaulē. Šis process tiek veikts arī tādās valstīs kā:

• Ķīna.
• DIENVIDĀFRIKA.
• Kazahstāna.
• Gruzija.
• Ukraina.

Rūpnieciska izmantošana

Mangāns - ķīmiskais elements, pielietojumskas ir svarīgi ne tikai metalurģijā. bet arī citās jomās. Papildus tīram metālam liela nozīme ir arī dažādiem konkrētā atoma savienojumiem. Atzīmēsim galvenos.

1. Ir vairāki sakausējumu veidi,pateicoties mangānam, tiem piemīt unikālas īpašības. Piemēram, Hadfield tērauds ir tik izturīgs un izturīgs pret nodilumu, ka to izmanto ekskavatoru detaļu, akmens apstrādes mašīnu, drupinātāju, lodīšu dzirnavu un bruņu detaļu kausēšanai.
2. Mangāna dioksīds ir neaizstājams oksidējošs galvanizācijas elements; to izmanto depolarizatoru veidošanai.
3. Dažādu vielu organiskai sintēzei nepieciešami daudzi mangāna savienojumi.
4. Kālija permanganātu (vai kālija permanganātu) medicīnā izmanto kā spēcīgu dezinfekcijas līdzekli.
5. Šis elements ir daļa no bronzas, misiņa, veido savu sakausējumu ar varu, ko izmanto lidmašīnu turbīnu, lāpstiņu un citu daļu ražošanai.

Bioloģiskā loma

Ikdienas nepieciešamība pēc mangāna cilvēkiemir 3-5 mg. Šī elementa trūkums izraisa nervu sistēmas nomākumu, miega traucējumus un trauksmi, reiboni. Tās loma vēl nav pilnībā izprasta, taču ir skaidrs, ka, pirmkārt, tā ietekmē:

• izaugsme;
• dzimumdziedzeru darbība;
• hormonu darbs;
• asins veidošanās.

Šis elements ir visos augos, dzīvniekos, cilvēkos, kas pierāda tā svarīgo bioloģisko lomu.

Interesanta informācija par preci

Mangāns ir ķīmiskais elements, interesanti fakti parkas var atstāt iespaidu uz jebkuru cilvēku, kā arī likt saprast, cik viņi ir svarīgi. Šeit ir visvienkāršākie no tiem, kas ir atraduši savu nospiedumu šī metāla vēsturē.

1. PSRS pilsoņu kara smagajos laikos viens no pirmajiem eksporta produktiem bija rūdas, kas satur lielu daudzumu mangāna.
2. Ja mangāna dioksīds ir kausēts ar hidroksīdukāliju un nitrātu, un pēc tam izšķīdiniet produktu ūdenī, tad sāksies pārsteidzošas pārvērtības. Pirmkārt, šķīdums kļūs zaļš, pēc tam krāsa mainīsies uz zilu, pēc tam violetu. Visbeidzot, tas kļūs tumšsarkans un pakāpeniski nokritīs brūnas nogulsnes. Ja maisījums tiek sakratīts, tad zaļā krāsa atkal tiks atjaunota, un viss notiks atkārtoti. Tieši tāpēc kālija permanganāts ieguva savu nosaukumu, kas tulkojumā nozīmē "minerālu hameleons".
3. Ja uz zemes tiek uzklāti mēslojumi, kas satur mangānu, tad palielināsies augu produktivitāte un palielināsies fotosintēzes ātrums. Ziemas kvieši veidos labākus graudus.
4. Lielākais mangāna minerālu rodonīta bloks svēra 47 tonnas un tika atrasts Urālos.
5. Ir saukts trīskāršais sakausējumsmanganīns. To veido tādi elementi kā varš, mangāns un niķelis. Tās unikalitāte ir tā, ka tai ir augsta elektriskā pretestība, kas nav atkarīga no temperatūras, bet to ietekmē spiediens.

Protams, tas vēl nav viss, ko par to teikt.metāls. Mangāns ir ķīmiskais elements, par kuru interesanti fakti ir diezgan dažādi. It īpaši attiecībā uz īpašībām, kuras viņš piešķir dažādiem sakausējumiem.