Mangaan (chemiese element): eienskappe, toepassing, benaming, oksidasietoestand, interessante feite

2024 Outeur: Angel Austin | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 05:14

Een van die belangrikste metale vir metallurgie is mangaan. Boonop is dit oor die algemeen 'n taamlik ongewone element waarmee interessante feite geassosieer word. Belangrik vir lewende organismes, wat nodig is in die vervaardiging van baie legerings, chemikalieë. Mangaan is 'n chemiese element, waarvan 'n foto hieronder gesien kan word. Dit is sy eienskappe en kenmerke wat ons in hierdie artikel sal oorweeg.

Kenmerk van 'n chemiese element

As ons praat van mangaan as 'n element van die periodieke stelsel, dan moet ons eerstens sy posisie daarin karakteriseer.

1. Gelee in die vierde hoofperiode, die sewende groep, sekondêre subgroep.
2. Ordinale getal - 25. Mangaan is 'n chemiese element, waarvan die lading van die kerne van atome +25 is. Die aantal elektrone is dieselfde, neutrone - 30.
3. Die waarde van die atoommassa is 54, 938.
4. Benaming van die chemiese element mangaan - Mn.
5. Latynse naam - mangaan.

Gelee tussen chroom en yster, wat die ooreenkoms met hulle in fisiese en chemiese eienskappe verduidelik.

Mangaan - chemiese element: oorgangsmetaal

As ons die elektroniese konfigurasie van 'n gereduseerde atoom oorweeg, sal die formule daarvan lyk: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Dit word duidelik dat die element wat ons oorweeg 'n oorgangsmetaal van die d-familie is. Vyf elektrone op die 3d subvlak dui die stabiliteit van die atoom aan, wat in sy chemiese eienskappe gemanifesteer word.

As 'n metaal is mangaan 'n reduseermiddel, maar die meeste van sy verbindings is in staat om redelik sterk oksiderende vermoëns te toon. Dit is as gevolg van die verskillende oksidasietoestande en valensies wat hierdie element het. Dit is die eienaardigheid van alle metale van hierdie familie.

Dus, mangaan is 'n chemiese element wat tussen ander atome geleë is en het sy eie spesiale eienskappe. Kom ons kyk in meer besonderhede na wat hierdie eiendomme is.

Mangaan is 'n chemiese element. Oksidasietoestand

Ons het reeds die elektroniese formule van die atoom gegee. Volgens haar is hierdie element in staat om verskeie positiewe oksidasietoestande te vertoon. Dit is:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Die valensie van 'n atoom is IV. Die mees stabiele is die verbindings waarin mangaan die waardes +2, +4, +6 het. Die hoogste graad van oksidasie laat verbindings toe om as die sterkste oksideermiddels op te tree. Byvoorbeeld: KMnO₄, Mn₂O₇.

Verbindings met +2 is reduseermiddels, mangaan (II) hidroksied het amfoteriese eienskappe, met 'n oorheersing van basiese eienskappe. Intermediêre oksidasietoestande vorm amfoteriese verbindings.

Ontdekkinggeskiedenis

Mangaan is 'n chemiese element wat nie onmiddellik ontdek is nie, maar geleidelik en deur verskillende wetenskaplikes. Die verbindings daarvan is egter sedert antieke tye deur mense gebruik. Mangaan (IV) oksied is gebruik vir glas smelt. Een Italianer het gesê dat die byvoeging van hierdie verbinding in die chemiese produksie van glase hul kleur pers verander. Hiermee saam help dieselfde stof om waas in gekleurde glase uit te skakel.

Later in Oostenryk het die wetenskaplike Kaim daarin geslaag om 'n stuk metaalmangaan te bekom deur pirolisiet (mangaan (IV) oksied), potas en steenkool aan hoë temperature bloot te stel. Hierdie monster het egter baie onsuiwerhede gehad, wat hy nie kon uitskakel nie, dus het die ontdekking nie plaasgevind nie.

Selfs later het 'n ander wetenskaplike ook 'n mengsel gesintetiseer waarin 'n aansienlike deel suiwer metaal was. Dit was Bergman, wat voorheen die element nikkel ontdek het. Hy was egter nie bestem om die werk klaar te maak nie.

Mangaan is 'n chemiese element wat die eerste keer in 1774 deur Karl Scheele in die vorm van 'n eenvoudige stof verkry en geïsoleer is. Hy het dit egter saam met I. Gan gedoen, wat die proses voltooi het om 'n stuk metaal te smelt. Maar selfs hulle het nie daarin geslaag om dit heeltemal van onsuiwerhede te ontslae te raak en 'n 100% produkopbrengs te kry nie.

Desnieteenstaande het hierdie tyd geworddie ontdekking van hierdie atoom. Dieselfde wetenskaplikes het probeer om 'n naam te gee as die ontdekkers. Hulle het die term mangaan gekies. Na die ontdekking van magnesium het verwarring egter begin, en die naam van mangaan is verander na die moderne een (H. David, 1908).

Aangesien mangaan 'n chemiese element is wie se eienskappe baie waardevol is vir baie metallurgiese prosesse, het dit mettertyd nodig geword om 'n manier te vind om dit in die suiwerste vorm te verkry. Hierdie probleem is deur wetenskaplikes regoor die wêreld opgelos, maar kon eers in 1919 opgelos word danksy die werk van R. Agladze, 'n Sowjet-chemikus. Dit was hy wat 'n metode gevind het waarmee dit moontlik is om suiwer metaal met 'n stofinhoud van 99,98% uit sulfate en chloriede van mangaan deur elektrolise te verkry. Nou word hierdie metode oor die hele wêreld toegepas.

Being in die natuur

Mangaan is 'n chemiese element, waarvan 'n foto van 'n eenvoudige stof hieronder gesien kan word. In die natuur is daar baie isotope van hierdie atoom, die aantal neutrone waarin baie verskil. Dus wissel die massagetalle van 44 tot 69. Die enigste stabiele isotoop is egter die element met die waarde ⁵⁵Mn, al die res het óf 'n weglaatbaar kort halfleeftyd óf bestaan in te klein hoeveelhede.

Aangesien mangaan 'n chemiese element is waarvan die oksidasietoestand baie anders is, vorm dit ook baie verbindings in die natuur. In sy suiwer vorm kom hierdie element glad nie voor nie. In minerale en ertse is sy konstante buurman yster. In totaal kan verskeie van die belangrikste gesteentes, wat mangaan insluit, geïdentifiseer word.

1. Pyrolusiet. Saamgestelde formule: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelane, MnO2mMnOnH2O-molekule.
3. Manganiet, formule MnOOH.
4. Brownite is skaarser as die res. Formule Mn₂O₃.
5. Gausmanite, formule MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Karbonaaterts van mangaan.
8. Raspberry spar of rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Benewens dit, kan jy nog 'n paar minerale aanwys, wat ook die betrokke element insluit. Dit is:

• kalsiet;
• siderite;
• kleiminerale;
• chalcedony;
• opaal;
• sand-slibagtige verbindings.

Benewens gesteentes en sedimentêre gesteentes, minerale, is mangaan 'n chemiese element wat deel is van die volgende voorwerpe:

1. Plantorganismes. Die grootste akkumuleerders van hierdie element is: waterkastaiingbruin, eendekroos, diatomeë.
2. Roessampioene.
3. Sommige soorte bakterieë.
4. Volgende diere: rooimiere, skaaldiere, weekdiere.
5. Mense - die daaglikse behoefte is ongeveer 3-5 mg.
6. Die waters van die oseane bevat 0,3% van hierdie element.
7. Totale inhoud in die aardkors 0,1% volgens massa.

In die algemeen is dit die 14de volopste element van almal op ons planeet. Onder swaar metale is dit die tweede daarnayster.

Fisiese eienskappe

Vanuit die oogpunt van die eienskappe van mangaan, as 'n eenvoudige stof, kan verskeie basiese fisiese eienskappe daarvoor onderskei word.

1. In die vorm van 'n eenvoudige stof is dit 'n redelik soliede metaal (op die Mohs-skaal is die aanwyser 4). Kleur - silwerwit, bedek met 'n beskermende oksiedfilm in die lug, blink in die snit.
2. Die smeltpunt is 1246⁰C.
3. Kook - 2061⁰C.
4. Geleier-eienskappe is goed, dit is paramagneties.
5. Metaaldigtheid is 7,44 g/cm³.
6. Bestaan in die vorm van vier polimorfiese modifikasies (α, β, γ, σ), wat verskil in die struktuur en vorm van die kristalrooster en die pakkingsdigtheid van atome. Hulle smeltpunt is ook anders.

Daar is drie hoofvorme van mangaan wat in metallurgie gebruik word: β, γ, σ. Alfa is skaarser, want dit is te broos in sy eienskappe.

Chemiese eienskappe

Vanuit die oogpunt van chemie is mangaan 'n chemiese element waarvan die ioonlading baie wissel van +2 tot +7. Dit laat sy stempel op sy aktiwiteit. In vrye vorm in lug reageer mangaan baie swak met water en los op in verdunde sure. Sodra die temperatuur egter verhoog word, neem die aktiwiteit van die metaal dramaties toe.

So, hy kan interaksie hê met:

• stikstof;
• koolstof;
• halogene;
• silikon;
• fosfor;
• swael en ander nie-metale.

Wanneer dit sonder lug verhit word, gaan die metaal maklik oor in 'n damptoestand. Afhangende van die oksidasietoestand wat mangaan vertoon, kan sy verbindings beide reduseermiddels en oksideermiddels wees. Sommige vertoon amfoteriese eienskappe. Dus, die belangrikstes is kenmerkend van verbindings waarin dit +2 is. Amfoteries - +4, en suur en sterk oksiderend in die hoogste waarde +7.

Ondanks die feit dat mangaan 'n oorgangsmetaal is, is komplekse verbindings daarvoor min. Dit is as gevolg van die stabiele elektroniese konfigurasie van die atoom, want sy 3d subvlak bevat 5 elektrone.

Metodes om te verkry

Daar is drie hoof maniere waarop mangaan ('n chemiese element) in die industrie verkry word. Soos die naam in Latyn gelees word, het ons reeds - manganum aangewys. As jy dit in Russies vertaal, dan sal dit wees "ja, ek verduidelik regtig, ek verkleur." Mangaan het sy naam te danke aan die manifeste eienskappe wat sedert die oudheid bekend is.

Hulle het egter, ten spyte van die roem, daarin geslaag om dit in sy suiwer vorm te kry vir gebruik eers in 1919. Dit word deur die volgende metodes gedoen.

1. Elektrolise, produkopbrengs is 99,98%. Sodoende word mangaan in die chemiese industrie verkry.
2. Silikotermiese, of silikonreduksie. Met hierdie metode word silikon en mangaan (IV) oksied saamgesmelt, wat lei tot die vorming van 'n suiwer metaal. Die opbrengs is ongeveer 68%, aangesien 'n newe-effek die kombinasie van mangaan met silikon is om silicide te vorm. Diedie metode word in die metallurgiese industrie gebruik.
3. Aluminiumtermiese metode - herstel met aluminium. Gee ook nie te hoë produkopbrengs nie, mangaan word gevorm besmet met onsuiwerhede.

Die vervaardiging van hierdie metaal is belangrik vir baie prosesse wat in metallurgie uitgevoer word. Selfs 'n klein byvoeging van mangaan kan die eienskappe van legerings grootliks beïnvloed. Dit is bewys dat baie metale daarin oplos en sy kristalrooster vul.

Wat die ontginning en produksie van hierdie element betref, is Rusland eerste in die wêreld. Hierdie proses word ook uitgevoer in lande soos:

• China.
• Suid-Afrika.
• Kazachstan.
• Georgië.
• Oekraïne.

Industriële gebruik

Mangaan is 'n chemiese element, waarvan die gebruik nie net in metallurgie belangrik is nie. maar ook op ander gebiede. Benewens die metaal in sy suiwer vorm, is verskeie verbindings van hierdie atoom ook van groot belang. Kom ons wys die belangrikstes aan.

1. Daar is verskeie soorte legerings wat, danksy mangaan, unieke eienskappe het. So, byvoorbeeld, is Hadfield-staal so sterk en slytvast dat dit gebruik word vir die smelt van onderdele vir graafmasjiene, klipverwerkingsmasjiene, brekers, balmeulens en gepantserde onderdele.
2. Mangaandioksied is 'n verpligte oksiderende element van elektroplatering, dit word gebruik om depolarisators te skep.
3. Mangaanverbindings word benodig vir die implementering van organiesesinteses van verskeie stowwe.
4. Kaliumpermanganaat (of kaliumpermanganaat) word in medisyne as 'n sterk ontsmettingsmiddel gebruik.
5. Hierdie element is deel van brons, koper, vorm sy eie legering met koper, wat gebruik word om vliegtuigturbines, lemme en ander dele te maak.

Biologiese rol

Die daaglikse behoefte aan mangaan vir 'n persoon is 3-5 mg. Tekort aan hierdie element lei tot depressie van die senuweestelsel, slaapstoornis en angs, duiseligheid. Die rol daarvan is nog nie volledig bestudeer nie, maar dit is duidelik dat dit eerstens 'n impak het op:

• groei;
• aktiwiteit van die gonades;
• hormoonwerk;
• bloedvorming.

Hierdie element is teenwoordig in alle plante, diere, mense, wat sy belangrike biologiese rol bewys.

Interessante itembesonderhede

Mangaan is 'n chemiese element, interessante feite waaroor enige persoon kan beïndruk, asook jou laat verstaan hoe belangrik dit is. Hier is die mees basiese van hulle, wat hul merk gevind het in die geskiedenis van hierdie metaal.

1. Gedurende die moeilike tye van die burgeroorlog in die USSR was een van die eerste uitvoerprodukte erts wat 'n groot hoeveelheid mangaan bevat het.
2. As mangaandioksied met kaliumhidroksied en salpeter saamgesmelt word, en dan word die produk in water opgelos, sal wonderlike transformasies begin. Die oplossing sal eers groen word, dan sal die kleur na blou verander.na - pers. Uiteindelik sal dit bloedrooi word en 'n bruin neerslag sal geleidelik uitval. As die mengsel geskud word, sal die groen kleur weer herstel word en alles sal weer gebeur. Dit is hiervoor dat kaliumpermanganaat sy naam gekry het, wat vertaal word as "minerale verkleurmannetjie".
3. As kunsmis wat mangaan bevat op die grond toegedien word, sal die produktiwiteit van plante toeneem en die tempo van fotosintese sal toeneem. Winterkoring sal korrels beter vorm.
4. Die grootste blok van die mangaanmineraal rhodoniet het 47 ton geweeg en is in die Oeral gevind.
5. Daar is 'n drieledige legering genaamd manganien. Dit bestaan uit elemente soos koper, mangaan en nikkel. Die uniekheid daarvan is dat dit 'n hoë elektriese weerstand het, wat onafhanklik van temperatuur is, maar deur druk beïnvloed word.

Natuurlik, dis nie al wat daar oor hierdie metaal te sê is nie. Mangaan is 'n chemiese element, interessante feite oor wat baie uiteenlopend is. Veral as ons praat oor die eienskappe wat hy aan verskeie legerings gee.