Mangan (hemijski element): svojstva, primjena, oznaka, oksidacijsko stanje, zanimljive činjenice

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 05:19

Jedan od najvažnijih metala za metalurgiju je mangan. Osim toga, to je općenito prilično neobičan element s kojim se povezuju zanimljive činjenice. Važan za žive organizme, potreban u proizvodnji mnogih legura, hemikalija. Mangan je hemijski element, čiju fotografiju možete vidjeti u nastavku. Njegova svojstva i karakteristike ćemo razmotriti u ovom članku.

Karakteristika hemijskog elementa

Ako govorimo o manganu kao elementu periodnog sistema, onda prije svega treba okarakterisati njegovu poziciju u njemu.

1. Lociran u četvrtom velikom periodu, sedmoj grupi, sekundarnoj podgrupi.
2. Redni broj - 25. Mangan je hemijski element čiji je naboj jezgra atoma +25. Broj elektrona je isti, neutrona - 30.
3. Vrijednost atomske mase je 54,938.
4. Oznaka hemijskog elementa mangan - Mn.
5. Latinski naziv - mangan.

Smješten između hroma i gvožđa, što objašnjava njegovu sličnost sa njima u fizičkim i hemijskim karakteristikama.

Mangan - hemijski element: prelazni metal

Ako uzmemo u obzir elektronsku konfiguraciju redukovanog atoma, tada će njegova formula izgledati ovako: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Postaje očigledno da je element koji razmatramo prelazni metal iz d-familije. Pet elektrona na 3d podnivou ukazuje na stabilnost atoma, što se manifestuje u njegovim hemijskim svojstvima.

Kao metal, mangan je redukcijski agens, ali većina njegovih spojeva može pokazati prilično jake oksidacijske sposobnosti. To je zbog različitih oksidacijskih stanja i valencija koje ovaj element ima. Ovo je posebnost svih metala ove porodice.

Dakle, mangan je hemijski element koji se nalazi među ostalim atomima i ima svoje posebne karakteristike. Razmotrimo detaljnije koja su to svojstva.

Mangan je hemijski element. Oksidacijsko stanje

Već smo dali elektronsku formulu atoma. Prema njenim riječima, ovaj element može pokazati nekoliko pozitivnih oksidacijskih stanja. Ovo je:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valencija atoma je IV. Najstabilnija su ona jedinjenja u kojima mangan ima vrednosti +2, +4, +6. Najviši stepen oksidacije omogućava jedinjenjima da deluju kao najjači oksidacioni agensi. Na primjer: KMnO₄, Mn₂O₇.

Jedinjenja sa +2 su redukcioni agensi, mangan (II) hidroksid ima amfoterna svojstva, sa dominacijom bazičnih. Srednja oksidaciona stanja formiraju amfoterna jedinjenja.

Historija otkrića

Mangan je hemijski element koji nije otkriven odmah, već postepeno i od strane različitih naučnika. Međutim, njegove spojeve ljudi koriste od davnina. Za topljenje stakla korišten je mangan (IV) oksid. Jedan Italijan je naveo činjenicu da dodavanjem ovog spoja u hemijsku proizvodnju čaša njihova boja postaje ljubičasta. Uz to, ista supstanca pomaže u uklanjanju zamagljenja u naočalama u boji.

Kasnije u Austriji, naučnik Kaim je uspeo da dobije komad metalnog mangana izlažući pirolizit (mangan (IV) oksid), potašu i ugalj visokim temperaturama. Međutim, ovaj uzorak je imao mnogo nečistoća, koje nije mogao eliminirati, pa do otkrića nije došlo.

Čak kasnije, drugi naučnik je takođe sintetizovao mešavinu u kojoj je značajan udeo bio čisti metal. Bio je to Bergman, koji je prethodno otkrio element nikal. Međutim, nije mu bilo suđeno da završi posao.

Mangan je hemijski element, koji je prvi dobio i izolovao u obliku jednostavne supstance Karl Scheele 1774. godine. Međutim, to je učinio zajedno sa I. Ganom, koji je završio proces topljenja komada metala. Ali čak ni oni nisu uspjeli da ga potpuno oslobode nečistoća i dobiju 100% prinos proizvoda.

Ipak, ovo vrijeme je postalootkriće ovog atoma. Isti naučnici su pokušali da daju ime kao pronalazači. Izabrali su termin mangan. Međutim, nakon otkrića magnezijuma, počela je zabuna, pa je naziv mangana promijenjen u moderni (H. David, 1908).

Pošto je mangan hemijski element čija su svojstva veoma vrijedna za mnoge metalurške procese, vremenom je postalo neophodno pronaći način da se dobije u najčistijem obliku. Ovaj problem su rešili naučnici širom sveta, ali je uspeo da bude rešen tek 1919. godine zahvaljujući radu R. Agladzea, sovjetskog hemičara. On je pronašao metodu kojom je moguće elektrolizom dobiti čisti metal sa sadržajem tvari od 99,98% iz sulfata i klorida mangana. Sada se ova metoda primjenjuje u cijelom svijetu.

Biti u prirodi

Mangan je hemijski element, čija se fotografija jednostavne supstance može videti ispod. U prirodi postoji mnogo izotopa ovog atoma, broj neutrona u kojima se jako razlikuje. Dakle, maseni brojevi se kreću od 44 do 69. Međutim, jedini stabilni izotop je element sa vrijednošću ⁵⁵Mn, svi ostali imaju ili zanemarljivo kratko vrijeme poluraspada ili postoje u premale količine.

Pošto je mangan hemijski element čije je oksidaciono stanje veoma različito, on takođe formira mnoga jedinjenja u prirodi. U svom čistom obliku, ovaj element se uopće ne pojavljuje. U mineralima i rudama, njegov stalni susjed je željezo. Ukupno se može identificirati nekoliko najvažnijih stijena, koje uključuju mangan.

1. Pyrolusite. Složena formula: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelan, MnO2mMnOnH2O molekul.
3. Manganit, formula MnOOH.
4. Brownite je rjeđi od ostalih. Formula Mn₂O₃.
5. Gausmanit, formula MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Karbonatne rude mangana.
8. Raspberry spar ili rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Osim ovoga, možete odrediti još nekoliko minerala, koji također uključuju predmetni element. Ovo je:

• kalcit;
• siderite;
• minerali gline;
• kalcedon;
• opal;
• pješčano-muljevite smjese.

Pored stena i sedimentnih stena, minerala, mangan je hemijski element koji je deo sledećih objekata:

1. Biljni organizmi. Najveći akumulatori ovog elementa su: vodeni kesten, leća patka, dijatomeja.
2. Gljive hrđe.
3. Neke vrste bakterija.
4. Sljedeće životinje: crveni mravi, rakovi, mekušci.
5. Ljudi - dnevna potreba je otprilike 3-5 mg.
6. Vode okeana sadrže 0,3% ovog elementa.
7. Ukupni sadržaj u zemljinoj kori 0,1% mase.

Uopšteno govoreći, to je 14. najzastupljeniji element od svih na našoj planeti. Među teškim metalima je drugi izaželjezo.

Fizička svojstva

Sa stanovišta svojstava mangana, kao jednostavne supstance, za njega se može izdvojiti nekoliko osnovnih fizičkih karakteristika.

1. U obliku jednostavne supstance, to je prilično čvrst metal (na Mohsovoj skali indikator je 4). Boja - srebrno-bela, prekrivena zaštitnim oksidnim filmom u vazduhu, sjajna u rezu.
2. Tačka topljenja je 1246⁰C.
3. Krivati - 2061⁰C.
4. Svojstva provodnika su dobra, paramagnetna je.
5. Gustoća metala je 7,44 g/cm³.
6. Postoji u obliku četiri polimorfne modifikacije (α, β, γ, σ), koje se razlikuju po strukturi i obliku kristalne rešetke i gustini pakovanja atoma. Njihova tačka topljenja je takođe različita.

Postoje tri glavna oblika mangana koji se koriste u metalurgiji: β, γ, σ. Alfa je rjeđa, jer je previše krhka u svojim svojstvima.

Hemijska svojstva

S tačke gledišta hemije, mangan je hemijski element čiji naboj jona veoma varira od +2 do +7. To ostavlja traga na njegovoj aktivnosti. U slobodnom obliku na zraku, mangan vrlo slabo reagira s vodom i rastvara se u razrijeđenim kiselinama. Međutim, čim se temperatura poveća, aktivnost metala se dramatično povećava.

Dakle, on može komunicirati sa:

• azot;
• karbon;
• halogeni;
• silicijum;
• fosfor;
• sumpor i drugi nemetali.

Kada se zagrije bez zraka, metal lako prelazi u stanje pare. Ovisno o oksidacijskom stanju koje mangan pokazuje, njegovi spojevi mogu biti i redukcijski i oksidacijski agensi. Neki pokazuju amfoterna svojstva. Dakle, glavni su karakteristični za jedinjenja u kojima je +2. Amfoterno - +4, a kiselo i jako oksidirajuće u najvišoj vrijednosti +7.

Uprkos činjenici da je mangan prelazni metal, kompleksna jedinjenja za njega su malobrojna. To je zbog stabilne elektronske konfiguracije atoma, jer njegov 3d podnivo sadrži 5 elektrona.

Načini dobijanja

Postoje tri glavna načina na koje se mangan (hemijski element) dobija u industriji. Kako se naziv čita na latinskom, već smo označili - manganum. Ako ga prevedete na ruski, onda će biti "da, stvarno pojašnjavam, obezbojim." Mangan duguje svoje ime manifestnim svojstvima poznatim od antike.

Međutim, i pored slave, uspeli su da ga u čistom obliku dobiju za upotrebu tek 1919. godine. Ovo se radi na sljedeće metode.

1. Elektroliza, prinos proizvoda je 99,98%. Na ovaj način se mangan dobija u hemijskoj industriji.
2. Silicothermal, ili redukcija silikona. Ovom metodom, silicijum i mangan (IV) oksid se spajaju, što rezultira stvaranjem čistog metala. Prinos je oko 68%, jer je nuspojava kombinacija mangana sa silicijumom da bi se formirao silicid. Themetoda se koristi u metalurškoj industriji.
3. Aluminotermijska metoda - restauracija aluminijumom. Takođe ne daje previsok prinos proizvoda, formira se mangan kontaminiran nečistoćama.

Proizvodnja ovog metala je važna za mnoge procese koji se sprovode u metalurgiji. Čak i mali dodatak mangana može značajno uticati na svojstva legura. Dokazano je da se u njemu rastvaraju mnogi metali, ispunjavajući njegovu kristalnu rešetku.

U pogledu ekstrakcije i proizvodnje ovog elementa, Rusija je na prvom mjestu u svijetu. Ovaj proces se također provodi u zemljama kao što su:

• Kina.
• Južna Afrika.
• Kazahstan.
• Gruzija.
• Ukrajina.

Industrijska upotreba

Mangan je hemijski element čija je upotreba važna ne samo u metalurgiji. ali i u drugim oblastima. Osim metala u čistom obliku, od velikog su značaja i različita jedinjenja ovog atoma. Označimo glavne.

1. Postoji nekoliko vrsta legura koje, zahvaljujući manganu, imaju jedinstvena svojstva. Tako je, na primjer, Hadfield čelik toliko jak i otporan na habanje da se koristi za topljenje dijelova za bagere, strojeve za obradu kamena, drobilice, kuglične mlinove i oklopne dijelove.
2. Manganov dioksid je obavezan oksidirajući element galvanizacije, koristi se za stvaranje depolarizatora.
3. Jedinjenja mangana su potrebna za primenu organskogsinteze raznih supstanci.
4. Kalijev permanganat (ili kalijum permanganat) se koristi u medicini kao jako dezinfekciono sredstvo.
5. Ovaj element je deo bronze, mesinga, formira sopstvenu leguru sa bakrom, koja se koristi za izradu avionskih turbina, lopatica i drugih delova.

Biološka uloga

Dnevne potrebe za manganom za osobu su 3-5 mg. Nedostatak ovog elementa dovodi do depresije nervnog sistema, poremećaja sna i anksioznosti, vrtoglavice. Njegova uloga još nije u potpunosti proučena, ali je jasno da, prije svega, ima utjecaj na:

• rast;
• aktivnost gonada;
• hormonski rad;
• tvorba krvi.

Ovaj element je prisutan u svim biljkama, životinjama, ljudima, što dokazuje njegovu važnu biološku ulogu.

Zanimljivi detalji o artiklu

Mangan je hemijski element, zanimljive činjenice o kojima može impresionirati bilo koju osobu, kao i da shvatite koliko je važan. Evo najosnovnijih od njih, koji su našli svoj trag u istoriji ovog metala.

1. U teškim vremenima građanskog rata u SSSR-u, jedan od prvih izvoznih proizvoda bila je ruda koja je sadržavala veliku količinu mangana.
2. Ako se mangan dioksid spoji sa kalijum hidroksidom i šalitrom, a zatim se proizvod rastvori u vodi, počeće neverovatne transformacije. Rješenje će prvo postati zeleno, a zatim će se boja promijeniti u plavu.posle - ljubičasta. Na kraju će postati grimiz i postepeno će ispasti smeđi talog. Ako se smjesa promućka, tada će se ponovo vratiti zelena boja i sve će se ponoviti. Zbog toga je kalijum permanganat dobio ime, što se prevodi kao "mineralni kameleon".
3. Ako se gnojiva koja sadrže mangan primjenjuju na tlo, tada će se povećati produktivnost biljaka i povećati stopa fotosinteze. Ozima pšenica će bolje formirati zrna.
4. Najveći blok manganskog minerala rodonita težio je 47 tona i pronađen je na Uralu.
5. Postoji ternarna legura koja se zove manganin. Sastoji se od elemenata kao što su bakar, mangan i nikl. Njegova jedinstvenost je u tome što ima visok električni otpor, koji je nezavisan od temperature, ali je pod uticajem pritiska.

Naravno, to nije sve što se može reći o ovom metalu. Mangan je hemijski element, zanimljive činjenice o kojem su prilično raznolike. Pogotovo ako govorimo o svojstvima koja on daje raznim legurama.