Mangaani (kemiallinen elementti): ominaisuudet, käyttö, nimitys, hapettumisaste, mielenkiintoiset tosiasiat

Yksi metallurgian tärkeimmistä metalleista on mangaani. Lisäksi se on yleensä varsin epätavallinen elementti, johon liittyy mielenkiintoisia tosiasioita. Tärkeää eläville organismeille, joka tarvitaan monien seosten, kemikaalien, tuottamiseen. Mangaani on kemiallinen elementti, jonka kuva on nähtävissä alla. Se on hänen ominaisuutensa ja ominaisuutensa, joita tarkastellaan tässä artikkelissa.

Kemiallisen elementin ominaisuudet

Jos puhumme mangaanista jaksollisen järjestelmän elementtinä, on ensin määriteltävä sen asema siinä.

1. Se sijaitsee neljännellä suurella jaksolla, seitsemäs ryhmä, joka on ylimääräinen alaryhmä.
2. Järjestysnumero on 25. Mangaani on kemiallinen elementti, jonka atomien ytimestä vastaa +25. Elektronien määrä on sama, neutronit - 30.
3. Atomin paino on 54 938.
4. Mangaanin kemiallisen elementin nimi on Mn.
5. Latinan nimi on mangaani.

Kromin ja raudan välissä, mikä selittää niiden samankaltaisuuden fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa.

Mangaani - kemiallinen elementti: siirtymämetalli

Jos tarkastellaan pelkistetyn atomin elektronista konfiguraatiota, sen kaava on muotoa: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁵ . On ilmeistä, että elementti, jota harkitsemme, on siirtymämetalli d-perheestä. Viisi elektronia 3d-alamäessä puhuvat atomin stabiilisuudesta, joka ilmenee sen kemiallisissa ominaisuuksissa.

Metallina mangaani on pelkistin, mutta useimmat sen yhdisteet kykenevät osoittamaan ja riittävän voimakkaasti hapettavaa kykyä. Tämä johtuu eriasteisista hapettumisasteista ja valenssit, joita tällä elementillä on. Tämä on ominaisuus kaikille tämän metallin metalleille.

Niinpä mangaani on kemiallinen elementti, joka sijaitsee muiden atomien joukossa ja jolla on omat ominaisuutensa. Tarkastellaan, mitä nämä ominaisuudet ovat tarkemmin.

Mangaani on kemiallinen elementti. Hapetusaste

Olemme jo antaneet atomin elektronin kaavan. Hänen mukaansa tämä elementti pystyy osoittamaan useita positiivisia hapettumisasteita. Nämä ovat:

• 0;
• +2;
• 3;
• 4;
• 6;
• 7.

Atomin valenssi on IV. Vakaimmat ovat ne yhdisteet, joissa +2, +4, +6 arvot esiintyvät mangaanissa. Korkein hapetusaste mahdollistaa yhdisteiden toimivan voimakkaimpina hapettimina. Esimerkiksi: KMnO ₄ , Mn ₂ O ₇ .

Yhdisteet, joilla on +2, ovat pelkistäviä aineita, mangaani (II) hydroksidilla on amfoteeriset ominaisuudet, ja ne ovat pääasiassa emäksisiä. Amfoteeristen yhdisteiden väliset oksidoitumisasteen indikaattorit.

Löydön historia

Mangaani on kemiallinen tekijä, joka ei ole löytänyt välittömästi vaan vähitellen eri tiedemiehiä. Sen yhdisteitä on kuitenkin käytetty antiikin ajoista lähtien. Mangaanin (IV) oksidia käytettiin lasin sulattamiseen. Yksi italialainen totesi, että tämän yhdisteen lisääminen lasien kemialliseen tuotantoon tahraa niiden väriä violettiin. Tämän lisäksi tämä sama aine auttaa poistamaan sameuden värillisissä lasissa.

Myöhemmin Itävallassa tiedemies Kaim onnistui hankkimaan metallimangaanin osan, joka vaikutti korkeaan lämpötilaan pyurylisitiinille (mangaanioksidi (IV)), kaliumia ja hiiltä. Tässä näytteessä oli kuitenkin paljon epäpuhtauksia, joita hän ei voinut poistaa, joten löytö ei tapahtunut.

Jopa myöhemmässä vaiheessa toinen tiedemies syntetisoi myös seoksen, jossa suuri osa muodosti puhtaan metallin. Se oli Bergman, joka oli aiemmin löytänyt nikkelin elementin. Kuitenkaan se ei ollut tarkoitus tuoda sen loppuun.

Mangaani - kemiallinen elementti, jolla saadaan ja eristetään, joka yksinkertaisen aineen muodossa teki Karl Scheele vuonna 1774. Hän kuitenkin teki sen yhdessä I. Ghanan kanssa, joka sai valmiiksi metallin sulattamisen prosessin. Mutta he eivät myöskään kyenneet täysin poistamaan epäpuhtauksia ja saamaan tuotteen 100 prosentin saannon.

Kuitenkin juuri tällä kertaa se oli tämän atomin löytäminen. Nämä samat tutkijat yrittivät antaa nimen pioneereiksi. He valitsivat termi mangaani. Magnesiumin löytymisen jälkeen kuitenkin alkoi sekaannusta, ja mangaanin nimi muutettiin nykyaikaiseksi (H. David, 1908).

Koska mangaani on kemiallinen elementti, jonka ominaisuudet ovat erittäin arvokkaita monille metallurgisille prosesseille, ajan myötä on tullut tarpeellinen löytää tapa saada se puhtaimmassa muodossa. Tämä ongelma ratkaistiin tutkijoilta eri puolilta maailmaa, mutta se onnistui ratkaisemaan sen vasta vuonna 1919, kun R. Agladze - Neuvostoliiton tutkija-kemisti. Hän löysi menetelmän, jolla sulfaatista ja mangaaniklorideista saadaan elektrolyysi puhtaalla elektrolyysillä, jonka ainepitoisuus on 99,98%. Tätä menetelmää käytetään kaikkialla maailmassa.

Luonnossa

Mangaani on kemiallinen elementti, jonka kuva yksinkertainen aine on nähtävissä alla. Luonnossa on tämän atomin isotooppien massa, neutronien määrä, joka voimakkaasti vaihtelee. Siten massanumerot vaihtelevat välillä 44 - 69. Kuitenkin ainoa stabiili isotooppi on elementti, jonka arvo on ⁵⁵ Mn, kaikki muut ovat joko vähäpätöisiä puoliintumisaikaa tai ovat liian pienissä määrissä.

Koska mangaani on kemiallinen elementti, jonka hapetusaste on hyvin erilainen, se muodostaa myös monia luonnossa esiintyviä yhdisteitä. Sen puhtaassa muodossa tämä elementti ei ole lainkaan. Mineraaleissa ja malmeissa hänen jatkuva naapuri on rautaa. Kaiken kaikkiaan voit valita useita tärkeimpiä kiviä, jotka sisältävät mangaania.

1. Pyrolusite. Yhdisteen kaava on MnO ₂ * nH 2O.
2. Psilomelaani, MnO2 * mMnO * nH2O-molekyyli.
3. Mangaani, kaava MnO * OH.
4. Ruskeat ovat harvinaisempia kuin toiset. Kaava Mn ₂ O ₃ .
5. Gaussmanite, kaava Mn * Mn ₂ O _4.
6. Rodoniitti Mn ₂ (SiO ₃ ) ₂ .
7. Mangaanin karbonaattimalmit.
8. Vadelma tai rodokorreli - MnCO ₃ .
9. Purpuriitti - Mn ₃ PO ₄ .

Lisäksi on mahdollista nimetä useita muita mineraaleja, joihin kuuluu myös käsiteltävä elementti. Nämä ovat:

• kalsiitti;
• sideriitti;
• Savi mineraalit;
• kalkedon
• opal;
• Sandy-silty yhdisteet.

Lisäksi vuoristo- ja sedimenttikiveä, mineraaleja, mangaani on kemiallinen elementti, joka on osa seuraavia kohteita:

1. Kasvien organismit. Tämän elementin suurimmat akut ovat: vesimylly, ankerias, diatomit.
2. Rusty sienet.
3. Jotkut bakteerit.
4. Seuraavat eläimet: punainen muurahaiset, äyriäiset, nilviäiset.
5. Ihmiset - tarvitsevat päivittäin noin 3-5 mg.
6. Maailman valtameren vedet sisältävät 0,3 prosenttia tästä osasta.
7. Maapallon kokonaispitoisuus on 0,1 massa-%.

Yleensä tämä on 14. kaikkein yleisin elementti planeetallamme. Raskasmetallien joukossa se on toinen raudan jälkeen.

Fysikaaliset ominaisuudet

Mangaanin ominaisuuksien kannalta yksinkertaisena aineena voidaan erottaa useita perusfyysisiä ominaisuuksia sille.

1. Yksinkertaisen aineen muodossa se on melko kiinteä metalli (Mohsin asteikolla, luku on 4). Väri - hopea-valkoinen, ilmastopinnoitettu suojaavalla oksidikalvolla, liimautuu leikkaukseen.
2. Sulamispiste on 1246 ^° C.
3. Kiehumispiste on 2061 ^° C.
4. Johdinominaisuudet ovat hyvät, se on paramagneetti.
5. Metallin tiheys on 7,44 g / cm3.
6. Se on neljää polymorfista modifikaatiota (α, β, γ, σ), jotka eroavat kidehilan rakenteesta ja muodosta ja atomien pakkaustiheydestä. Niiden sulamispiste vaihtelee myös.

Metallurgian yhteydessä käytetään kolmea mangaanin perusmuotoa: β, γ, σ. Alfa on harvinaisempi, koska se on liian hauras sen ominaisuuksissa.

Kemialliset ominaisuudet

Kemian näkökulmasta mangaani on kemiallinen elementti, jonka ionipaino vaihtelee suuresti välillä +2 ja +7. Tämä jättää sen vaikutuksen sen toimintaan. Ilmassa vapaana muodossa mangaani reagoi hyvin vähän veteen, liukenee laimeissa hapoissa. Kuitenkin vain lämpötilan nostaminen on tarpeen, koska metallin aktiivisuus kasvaa jyrkästi.

Joten hän pystyy vuorovaikutuksessa:

• typpi;
• hiili;
• halogeenit;
• pii;
• fosfori;
• Harmaa ja muut ei-metallit.

Kuumennettaessa ilman ilmaa, metalli kulkeutuu helposti höyryn tilaan. Riippuen mangaanin hapettumisasteesta, sen yhdisteet voivat olla joko pelkistäviä aineita tai hapettavia aineita. Joissakin on amfoteeriset ominaisuudet. Täten pääominaisuudet ovat yhdisteille, joissa se on +2. Amfoteerinen - +4, hapan ja voimakkaan hapettumisen korkeimmassa arvossa +7.

Huolimatta siitä, että mangaani on siirtymämetalli, siihen on monimutkaisia yhdisteitä. Tämä johtuu atomin stabiilista elektronisesta konfiguraatiosta, koska sen kolmiulotteinen subwoofer sisältää 5 elektronia.

Menetelmät

On olemassa kolme pääasiallista tapaa, joilla mangaani (kemiallinen elementti) tuotetaan teollisuudessa. Kun luemme latinaa, nimi jo merkitsi - mangaania. Jos kääntät sen venäjäksi, se on "kyllä, todella selkeä, värimalli". Nimensä mukaisesti mangaanilla on sen ominaisuuksia antiikin tuntemilla ominaisuuksilla.

Suositusta huolimatta vain vuonna 1919 se oli käytettävissä puhtaassa muodossa käytettäväksi. Se tehdään seuraavilla menetelmillä.

1. Elektrolyysi tuotteen saanto on 99,98%. Tällä tavoin mangaania tuotetaan kemianteollisuudessa.
2. Silikoterminen tai piin talteenotto. Tällä menetelmällä syntyy piin ja mangaanioksidin (IV) fuusio, mikä johtaa puhtaan metallin muodostumiseen. Sato on noin 68%, koska mangaanin ja piin yhdistelmä silisidin kanssa kulkee vierekkäin. Tätä menetelmää käytetään metallurgisessa teollisuudessa.
3. Aluminoterminen menetelmä - talteenotto alumiinilla. Ei myöskään anna tuotteen liian suurta saantoa, mangaani muodostuu epäpuhtauksista.

Tämän metallin tuotanto on tärkeää monissa metallurgian prosesseissa. Jopa pieni mangaanin lisäys voi vaikuttaa suuresti metalliseosten ominaisuuksiin. On osoitettu, että monet metallit liukenevat siihen ja täyttävät sen kidehilaan.

Tämän elementin tuotannossa ja tuotannossa Venäjä on ensimmäistä maailmassa. Tämä prosessi toteutetaan myös seuraavissa maissa:

• Kiina.
• Etelä-Afrikka.
• Kazakstanissa.
• Georgiassa.
• Ukrainassa.

Käyttö teollisuudessa

Mangaani on kemiallinen elementti, jonka käyttö on tärkeä paitsi metallurgia. Mutta myös muilla aloilla. Puhtaassa muodossa olevan metallin lisäksi tämän atomin eri yhdisteet ovat erittäin tärkeitä. Merkitään tärkeimmät.

1. On olemassa useita erilaisia seoksia, jotka mangaanin ansiosta ovat ainutlaatuisia ominaisuuksia. Esimerkiksi Hadfieldin teräs on niin kestävä ja kulutusta kestävä, että sitä käytetään sulattamaan kaivukoneiden, kivenkäsittelykoneiden, murskainten, pallomyllyjen ja panssarikomponenttien osia.
2. Mangaanidioksidi on galvaanisesti pakollinen hapettava elementti, jota käytetään depolarisaattoreiden luomiseen.
3. Monet mangaanin yhdisteet ovat tarpeen erilaisten aineiden orgaanisten synteesien toteuttamiseksi.
4. Kaliumpermanganaattia (tai mangaania) käytetään lääketieteessä vahvaan desinfiointiaineena.
5. Tämä elementti on osa pronssia, messinkiä, muodostaa oman metalliseoksen kuparin kanssa, joka toimii ilma-turbiinien, terien ja muiden osien valmistukseen.

Biologinen rooli

Päivittäinen vaatimus mangaania varten on 3-5 mg. Tämän elementin puute johtaa hermoston masennukseen, unihäiriöön ja ahdistuneisuuteen, huimaukseen. Sen roolia ei ole vielä täysin ymmärretty, mutta on selvää, että ensinnäkin se vaikuttaa:

• kasvua;
• Gonadien aktiivisuus;
• Hormonien työ;
• Veren muodostuminen.

Tämä elementti on läsnä kaikissa kasveissa, eläimissä, ihmisissä, mikä osoittaa hänen tärkeän biologisen roolinsa.

Mielenkiintoisia tietoja elementistä

Mangaani on kemiallinen elementti, mielenkiintoisia faktoja, jotka voivat vaikuttaa jokaiseen henkilöön, sekä selventää, kuinka tärkeää se on. Tässä on kaikkein yksinkertaisin niistä, jotka löysivät merkin tämän metallin historiasta.

1. Neuvostoliiton sisällissodan vaikeina aikoina yksi ensimmäisistä vientituotteista oli malmia, joka sisälsi suuren määrän mangaania.
2. Jos mangaanidioksidia fuusioidaan kaliumhydroksidin ja nitraatin kanssa, ja sitten tuote liuotetaan veteen, niin hämmästyttävät muutokset alkavat. Ensin ratkaisu muuttuu vihreäksi, sitten väri muuttuu siniseksi, sitten violetti. Lopuksi se muuttuu harmaaksi ja vähitellen ruskea sakka putoaa. Jos seosta ravistellaan, niin vihreä väri palaa ja kaikki tapahtuu uudelleen. Tämän vuoksi kaliumpermanganaatilla on nimensä, mikä tarkoittaa "mineraalikameleontti".
3. Jos maaperään lisätään mangaania sisältäviä lannoitteita, kasvien tuottavuus kasvaa ja fotosynteesin nopeus lisääntyy. Talvi vehnä paranee viljaa.
4. Suurimman mangaanin rodoniitti-mineraalin paino oli 47 tonnia ja se löytyi Uralsista.
5. On mangaanin kaltainen kolminkertainen seos. Se koostuu elementeistä, kuten kuparista, mangaanista ja nikkelistä. Sen ainutlaatuisuus on siinä, että sillä on suuri sähkövastus, joka ei ole riippuvainen lämpötilasta, vaan se vaikuttaa paineeseen.

Tietenkin tämä ei ole kaikki mitä voidaan sanoa tästä metallista. Mangaani on kemiallinen elementti, mielenkiintoiset faktoja, jotka ovat melko erilaisia. Erityisesti puhumme ominaisuuksista, jotka antavat erilaisille seoksille.