Mangan (chemický prvek): vlastnosti, použití, označení, stupeň oxidace, zajímavé fakty

Jedním z nejdůležitějších kovů pro metalurgii je mangan. Kromě toho je obecně zcela neobvyklým prvkem, s čímž souvisí zajímavé skutečnosti. Důležité pro živé organismy, nezbytné pro získání mnoha slitin, chemikálií. Mangan - chemický prvek,

Charakteristika chemického prvku

Pokud mluvíme o manganu jako o prvku periodický systém, pak je nejprve nutné charakterizovat jeho postavení v něm.

1. Je umístěn ve čtvrtém velkém období, sedmá skupina, pomocná podskupina.
2. Sériové číslo je 25. Mangan je chemický prvek, jaderný náboj jejichž atomy jsou +25. Počet elektronů je stejný, neutrony - 30.
3. Atomová hmotnost je 54,938.
4. Označení chemického prvku manganu je Mn.
5. Latinský název je mangan.

Mezi chromem a železem, který vysvětluje jeho podobnost ve fyzikálních a chemických vlastnostech.

Mangan - chemický prvek: přechodový kov

Pokud zvážíme elektronickou konfiguraci redukovaného atomu, pak jeho vzorec bude mít formu: 1s²2s²2p^6.3s²3p^6.4s²3d⁵. Je zřejmé, že prvek, který uvažujeme, je přechodový kov z d-rodiny. Pět elektronů na 3d podloubí mluví o stabilitě atomu, což se projevuje jeho chemickými vlastnostmi.

Jako kov je mangan redukčním činidlem, ale většina jeho sloučenin je schopná vykazovat dostatečně silné oxidační schopnosti. To je způsobeno různými stupni oxidace a valencí, které tento prvek má. To je zvláštnost všech kovů této rodiny.

Mangan je tedy chemický prvek, který se nachází mezi jinými atomy a má své vlastní specifické vlastnosti. Zvažme, jaké jsou tyto vlastnosti podrobněji.

Mangan je chemický prvek. Stupeň oxidace

Již jsme citovali elektronický vzorec atomu. Podle něho je tento prvek schopen vykazovat několik pozitivních stupňů oxidace. Jedná se o:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valencí atomu je IV. Nejstabilnější jsou ty sloučeniny, ve kterých se v manganu objevují hodnoty +2, +4, +6. Nejvyšší stupeň oxidace umožňuje sloučeninám působit jako nejsilnější oxidanty. Například: KMnO₄, Mn₂O_7..

Sloučeniny s +2 jsou redukční činidla, hydroxid manganitý má amfoterní vlastnosti s převahou základních. Meziproduktové ukazatele stupňů oxidace z amfoterních sloučenin.

Historie objevu

Mangan je chemický prvek, který nebyl objeven okamžitě, ale postupně od různých vědců. Lidé ji však používali od starověku. K roztavení skla byl použit oxid manganitý (IV). Jeden z Italů poznamenal skutečnost, že přidání této sloučeniny v chemické výrobě sklenic skvrny jejich barvu v fialové. Kromě toho tato látka pomáhá eliminovat zákal v barevném skle.

Později v Rakousku vědec Qaim spravuje obdržel kus kovového manganu, působící na vysoké teploty pyurolizit (oxid manganičitý (IV)), potaš a uhlí. Tento vzorek však měl mnoho nečistot, které nedokázal odstranit, takže objev se neuskutečnil.

Dokonce později, jiný vědec také syntetizoval směs, ve kterém velká část představovala čistý kov. Byl to Bergman, který dříve objevil prvek niklu. Nicméně to nebylo předurčeno k tomu, aby to skončilo.

Mangan - chemický prvek pro získání a izolaci, který ve formě jednoduché látky nejprve vytvořil Karl Scheele v roce 1774. Dělal to společně s I. Ghany, který dokončil proces tavení kovového kusu. Dokonce ani oni nedokázali úplně odstranit z nečistot a získat 100% výtěžek produktu.

Přesto se právě tentokrát objevil tento atom. Tito vědci se pokoušeli dát jméno jako průkopníci. Vybrali si termín mangan. Nicméně poté, co objev hořčíku začal zmatek a název manganu byl změněn na proudu (H. David, 1908).

Vzhledem k tomu, mangan - chemický prvek, jehož vlastnosti jsou velmi cenné pro mnoho metalurgické procesy, v průběhu času bylo nutné ještě najít způsob, jak ji vyrábět ve většině čisté formě. Tento problém byl vyřešen vědci po celém světě, ale byl schopen být vyřešen pouze v roce 1919 při práci R. Agladze - sovětského vědce a lékárnou. To znamená, že nalezli způsob, který může být ze síranů a chloridů manganu elektrolýzou získat Content čistý kov látka 99,98%. Nyní se tato metoda používá po celém světě.

Bytí v přírodě

Mangan - chemický prvek, fotka jednoduché látky, kterou vidíme níže. V přírodě existuje množství izotopů tohoto atomu, počet neutronů, ve kterých silně kolísá. Hmotnostní čísla se tedy pohybují od 44 do 69. Jediný stabilní izotop je však prvek s hodnotou ⁵⁵Mn, všechny ostatní mají buď zanedbatelný poločas nebo existují v příliš malých množstvích.

Protože mangan je chemický prvek, jehož stupeň oxidace je velmi odlišný, vytváří také mnoho přírodních sloučenin. Ve své čisté podobě se tento prvek vůbec nevyskytuje. V nerumech a rudách je jeho stálým sousedem železo. Celkem můžete identifikovat několik nejdůležitějších hornin, mezi něž patří mangan.

1. Pyrolusitida. Vzorec sloučeniny: MnO₂* nH₂O.
2. Psilomelan, molekula MnO2 * mMnO * nH2O.
3. Manganit, vzorec MnO * OH.
4. Brownové jsou méně časté než ostatní. Vzorec Mn₂O₃.
5. Hausmanit, vzorec Mn * Mn₂O_4.
6. Rhodonit Mn₂(SiO₃).₂.
7. Uhlíkové rudy manganu.
8. Crimson Spar nebo Rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purple - Mn₃PO₄.

Dále je možné označit několik dalších minerálů, které obsahují i ​​zvažovaný prvek. Jedná se o:

• kalcit;
• siderit;
• jílové minerály;
• chalcedonie;
• opal;
• pískově-silné sloučeniny.

Kromě horských a sedimentárních hornin, minerálů, manganu je chemický prvek, který je součástí následujících objektů:

1. Rostlinné organismy. Největšími akumulátory tohoto prvku jsou: ořech, kachníček, křovinořezy.
2. Rusty houby.
3. Některé druhy bakterií.
4. Následující zvířata: červené mravence, korýši, měkkýši.
5. Lidé denně potřebují asi 3-5 mg.
6. Vody Světového oceánu obsahují 0,3% tohoto prvku.
7. Celkový obsah zemské kůry je 0,1% hmotnostních.

Obecně je to 14. nejvíce obyčejný prvek všech na naší planetě. Mezi těžkými kovy je druhý po železe.

Fyzikální vlastnosti

Z pohledu vlastností manganu jako jednoduché látky můžeme pro ni rozlišit několik základních fyzikálních vlastností.

1. Ve formě jednoduché látky je to poměrně tvrdý kov (na stupnici Mohs, číslo je 4). Barva - stříbřitě bílá, vzduchem potažená ochrannou vrstvou oxidu, leskne na řezu.
2. Bod tání je 1246⁰C.
3. Varu - 2061⁰C.
4. Vlastnosti vodičů jsou dobré, je to paramagnet.
5. Hustota kovu je 7,44 g / cm³.
6. Existují čtyři polymorfní modifikace (alfa-, beta-, gama-, sigma-), lišící se strukturou a formou krystalové mřížky a v hustotě atomů. Jejich bod tání se také liší.

Tři hlavní formy manganu se používají v metalurgii: beta-, gama-, sigma-. Alpha je méně častá, protože je ve svých vlastnostech příliš křehká.

Chemické vlastnosti

Z hlediska chemie je mangan chemický prvek, jehož iontový náboj se značně liší od +2 do +7. To zanechává svůj vliv na svou činnost. Ve volné formě ve vzduchu, mangan reaguje velmi slabě s vodou, rozpouští se ve zředěných kyselinách. Nicméně je nutné pouze zvýšit teplotu, protože aktivita kovu se prudce zvyšuje.

Takže je schopen komunikovat s:

• dusík;
• uhlík;
• halogeny;
• křemík;
• fosfor;
• šedé a jiné nekovy.

Když se zahřeje bez vzduchu, kov snadno pronikne do stavu par. V závislosti na stupni oxidace, který mangan vykazuje, mohou být jeho sloučeniny buď redukčními činidly nebo oxidačními činidly. Některé vykazují amfoterní vlastnosti. Takže hlavní charakteristika sloučenin, ve kterých je +2. Amfoterní - +4 a kyselé a silné oxidace v nejvyšší hodnotě +7.

Navzdory skutečnosti, že mangan je přechodný kov, komplexní sloučeniny pro něj jsou málo. To je způsobeno stabilním elektronickým uspořádáním atomu, protože jeho 3d podvrstvení obsahuje 5 elektronů.

Metody získání

Existují tři hlavní způsoby, jak se v průmyslu získává mangan (chemický prvek). Jak jsme četli latinské jméno, jsme již označili - manganum. Pokud ji přeložíte do ruštiny, bude to "ano, opravdu jasné, změna barvy". Podle svého názvu mangan dluží své vlastnosti vlastnostem známým od antiky.

Nicméně, navzdory popularitě, to bylo jen v roce 1919, že to bylo k dispozici pro použití v čisté formě k použití. Provádí se následujícími způsoby.

1. Elektrolýzou je výtěžek produktu 99,98%. Tímto způsobem se mangan vyrábí v chemickém průmyslu.
2. Silikothermická nebo křemíková regenerace. Tímto způsobem dochází k fúzi křemíku a oxidu manganičitého (IV), což vede k tvorbě čistého kovu. Výtěžek je asi 68%, jelikož kombinace manganu a křemíku je vedlejším účinkem silicidu. Tato metoda se používá v metalurgickém průmyslu.
3. Aluminothermická metoda - regenerace hliníkem. Také výstup produktu není příliš vysoký, vzniká mangan kontaminovaný nečistotami.

Výroba tohoto kovu je důležitá pro mnoho procesů prováděných v metalurgii. I malé množství manganu může silně ovlivnit vlastnosti slitin. Je dokázáno, že se v něm rozpouští mnoho kovů, které vyplňují svou krystalickou mřížku.

Pokud jde o výrobu a výrobu tohoto prvku, Rusko je na prvním místě ve světě. Tento proces se také provádí v zemích, jako jsou:

• Čína.
• Jižní Afrika.
• Kazachstán.
• Gruzie.
• Ukrajina.

Použití v průmyslu

Mangan je chemický prvek, jehož použití je důležité nejen v metalurgii. ale i v jiných oblastech. Kromě kovu v čisté formě mají různé sloučeniny tohoto atomu velkou důležitost. Označme jejich hlavní.

1. Existuje několik typů slitin, které mají díky manganu jedinečné vlastnosti. Například, Hadfieldova ocel tak pevné a odolné, že se používá k roztavení části rypadla, kámen zpracování stroje, drtiče, kulové mlýny, brnění částí.
2. Oxid manganičitý je povinným oxidačním prvkem galvanického pokovování, který se používá k vytvoření depolarizátorů.
3. Pro realizaci organických syntéz různých látek je zapotřebí mnoha sloučenin manganu.
4. Manganistan draselný (nebo mangan) se používá v medicíně jako silný dezinfekční prostředek.
5. Tento prvek je součástí složení bronzu, mosazi, tvoří vlastní slitiny s mědí, která slouží k výrobě letadel turbíny, lopatky a další součásti.

Biologická role

Denní požadavek na člověka v manganu je 3-5 mg. Nedostatek tohoto prvku vede k depresi nervového systému, poruchám spánku a úzkosti, závratě. Její úloha ještě není plně pochopena, ale je zřejmé, že to ovlivňuje především:

• růst;
• činnost gonád;
• práce hormonů;
• tvorba krve.

Tento prvek je přítomen ve všech rostlinách, zvířatech, člověku, což dokazuje jeho důležitou biologickou roli.

Zajímavé informace o prvku

Mangan je chemický prvek, zajímavé fakty, které mohou zapůsobit na jakoukoli osobu, stejně jako jasné, jak důležité je. Zde jsou ty nejzákladnější z nich, které našly svou stopu v historii tohoto kovu.

1. V těžkých dobách občanské války v SSSR byl jedním z prvních exportních produktů ruda, která obsahovala velké množství manganu.
2. Pokud je oxid manganičitý legován hydroxid draselný a dusičnan, a pak rozpusťte produkt ve vodě, pak začnou úžasné transformace. Nejprve se roztok změní na zelenou, pak se změní barva na modrou, pak na fialovou. Konečně se změní na karmín a hnědá sraženina se postupně rozpadne. Pokud je směs otřesena, obnoví se zelená barva a vše se stane znovu. Právě proto má manganistan draselný své jméno, což znamená "minerální chameleon".
3. Pokud se do půdy přidá hnojiva obsahující mangan, zvýší se produktivita rostlin a rychlost fotosyntézy se zvýší. Zimní pšenice bude lépe tvarovat zrno.
4. Největší blok minerálu manganového rhodonitu vážel 47 tun a byl nalezen v Uralu.
5. Existuje trojitá slitina nazvaná manganin. Skládá se z prvků jako měď, mangan a nikl. Jeho jedinečnost spočívá v tom, že má velký elektrický odpor, který nezávisí na teplotě, ale je ovlivněn tlakem.

Samozřejmě, toto není všechno, co lze o tomto kovu říct. Mangan je chemický prvek, zajímavé fakty, které jsou poměrně rozmanité. Zvláště pokud mluvíme o vlastnostech, které dává různým slitinám.