Mangaani (kemiallinen alkuaine): ominaisuudet, käyttö, nimitys, hapetusaste, mielenkiintoisia faktoja

2024 Kirjoittaja: Angel Austin | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 05:25

Yksi metallurgian tärkeimmistä metalleista on mangaani. Lisäksi se on yleensä melko epätavallinen elementti, johon liittyy mielenkiintoisia faktoja. Tärkeä eläville organismeille, tarvitaan monien metalliseosten, kemikaalien tuotannossa. Mangaani on kemiallinen alkuaine, jonka kuva näkyy alla. Tässä artikkelissa tarkastellaan sen ominaisuuksia ja ominaisuuksia.

Kemiallisen alkuaineen ominaisuus

Jos puhumme mangaanista jaksollisen järjestelmän elementtinä, niin meidän on ensin luonnehdittava sen asemaa siinä.

1. Sijaitsee neljännessä pääjaksossa, seitsemännessä ryhmässä, toissijaisessa alaryhmässä.
2. Järjestysluku - 25. Mangaani on kemiallinen alkuaine, jonka atomiytimien varaus on +25. Elektronien määrä on sama, neutroneja - 30.
3. Atomimassan arvo on 54 938.
4. Kemiallisen alkuaineen mangaani nimitys - Mn.
5. Latinalainen nimi - mangaani.

Sijaitsee kromin ja raudan välissä, mikä selittää sen samank altaisuuden niiden kanssa fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa.

Mangaani - kemiallinen alkuaine: siirtymämetalli

Jos tarkastelemme pelkistetyn atomin elektronista konfiguraatiota, sen kaava näyttää tältä: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. On selvää, että tarkastelemamme elementti on siirtymämetalli d-perheestä. Viisi elektronia 3d-alatasolla osoittavat atomin stabiiliuden, mikä ilmenee sen kemiallisissa ominaisuuksissa.

Mangaani on metallina pelkistävä aine, mutta useimmat sen yhdisteet kykenevät osoittamaan melko voimakkaita hapetuskykyjä. Tämä johtuu tämän alkuaineen erilaisista hapetustiloista ja valenssista. Tämä on kaikkien tämän perheen metallien ominaisuus.

Siten mangaani on kemiallinen alkuaine, joka sijaitsee muiden atomien joukossa ja jolla on omat erityispiirteensä. Pohditaanpa tarkemmin, mitä nämä ominaisuudet ovat.

Mangaani on kemiallinen alkuaine. Hapetustila

Olemme jo antaneet atomin elektronisen kaavan. Hänen mukaansa tämä elementti pystyy osoittamaan useita positiivisia hapetustiloja. Tämä on:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Atomin valenssi on IV. Stabiilimpia ovat ne yhdisteet, joissa mangaanin arvot ovat +2, +4, +6. Korkein hapetusaste sallii yhdisteiden toimia vahvimpina hapettimina. Esimerkiksi: KMnO₄, Mn₂O₇.

Yhdisteet, joissa on +2, ovat pelkistäviä aineita, mangaani(II)hydroksidilla on amfoteerisia ominaisuuksia, pääosin emäksisiä. Välihapetustilat muodostavat amfoteerisia yhdisteitä.

Löytöhistoria

Mangaani on kemiallinen alkuaine, jota ei löydetty heti, vaan vähitellen ja eri tutkijoiden toimesta. Ihmiset ovat kuitenkin käyttäneet sen yhdisteitä muinaisista ajoista lähtien. Mangaani(IV)oksidia käytettiin lasin sulatukseen. Eräs italialainen totesi, että tämän yhdisteen lisääminen lasien kemiallisessa valmistuksessa muuttaa niiden värin violetiksi. Tämän lisäksi sama aine auttaa poistamaan sameutta värillisistä laseista.

Myöhemmin Itävallassa tiedemies Kaim onnistui saamaan palan metallista mangaania altistamalla pyrolysitin (mangaani (IV) oksidi), potaskan ja hiilen korkeille lämpötiloille. Tässä näytteessä oli kuitenkin monia epäpuhtauksia, joita hän ei voinut poistaa, joten löytöä ei tapahtunut.

Jopa myöhemmin toinenkin tiedemies syntetisoi seoksen, jossa merkittävä osa oli puhdasta metallia. Se oli Bergman, joka oli aiemmin löytänyt alkuaineen nikkeli. Hänen ei kuitenkaan ollut tarkoitus saattaa työtään loppuun.

Mangaani on kemiallinen alkuaine, jonka ensimmäisenä hankki ja eristi yksinkertaisen aineen muodossa Karl Scheele vuonna 1774. Hän teki tämän kuitenkin yhdessä I. Ganin kanssa, joka viimeisteli metallipalan sulatuksen. Mutta hekään eivät onnistuneet poistamaan sitä täysin epäpuhtauksista ja saamaan 100 %:n tuotteen tuoton.

Tästä ajasta on kuitenkin tulluttämän atomin löytäminen. Samat tutkijat yrittivät antaa nimen kuin löytäjät. He valitsivat termin manganesium. Magnesiumin löytämisen jälkeen alkoi kuitenkin hämmennys, ja mangaanin nimi muutettiin nykyaikaiseksi (H. David, 1908).

Koska mangaani on kemiallinen alkuaine, jonka ominaisuudet ovat erittäin arvokkaita monille metallurgisille prosesseille, ajan myötä tuli tarpeelliseksi löytää tapa saada se puhtaimmassa muodossa. Tämän ongelman ratkaisivat tiedemiehet kaikkialla maailmassa, mutta se onnistui ratkaisemaan vasta vuonna 1919 Neuvostoliiton kemistin R. Agladzen työn ansiosta. Hän löysi menetelmän, jolla on mahdollista saada puhdasta metallia, jonka ainepitoisuus on 99,98% mangaanisulfaateista ja -klorideista elektrolyysillä. Nyt tätä menetelmää sovelletaan kaikkialla maailmassa.

Luonnossa oleminen

Mangaani on kemiallinen alkuaine, jonka kuva yksinkertaisesta aineesta näkyy alla. Luonnossa tämän atomin isotooppeja on monia, joiden neutronien lukumäärä vaihtelee suuresti. Siten massaluvut vaihtelevat välillä 44-69. Kuitenkin ainoa vakaa isotooppi on alkuaine, jonka arvo on ⁵⁵Mn, kaikilla muilla on joko merkityksettömän lyhyt puoliintumisaika tai niitä esiintyy liian pienet määrät.

Koska mangaani on kemiallinen alkuaine, jonka hapetusaste on hyvin erilainen, se muodostaa myös monia yhdisteitä luonnossa. Puhtaassa muodossaan tätä elementtiä ei esiinny ollenkaan. Mineraaleissa ja malmeissa sen jatkuva naapuri on rauta. Kaiken kaikkiaan useita tärkeimpiä kiviä, kuten mangaani, voidaan tunnistaa.

1. Pyrolusiitti. Yhdistelmäkaava: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelane, MnO2mMnOnH2O-molekyyli.
3. Manganiitti, kaava MnOOH.
4. Ruskea on harvinaisempaa kuin muut. Formula Mn₂O₃.
5. Gausmaniitti, kaava MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Mangaanin karbonaattimalmit.
8. Vadelmasäppi tai rodokrosiitti - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Tämän lisäksi voit nimetä muutamia muita mineraaleja, jotka sisältävät myös kyseisen alkuaineen. Tämä on:

• kalsiitti;
• siderite;
• savimineraalit;
• kalsedoni;
• opaali;
• hiekka-lieteyhdisteet.

Kivien ja sedimenttikivien, mineraalien lisäksi mangaani on kemiallinen alkuaine, joka kuuluu seuraaviin esineisiin:

1. Kasviorganismit. Tämän alkuaineen suurimmat kerääjät ovat: vesikastanja, ankkaherne, piilevät.
2. Ruosteiset sienet.
3. Jotkut bakteerit.
4. Seuraavat eläimet: punamuurahaiset, äyriäiset, nilviäiset.
5. Ihmiset - päivittäinen tarve on noin 3-5 mg.
6. V altamerten vedet sisältävät 0,3 % tätä alkuainetta.
7. Maankuoren kokonaispitoisuus 0,1 massaprosenttia.

Yleensä se on planeettamme 14. runsain alkuaine. Raskasmetallien joukossa se on toinenrautaa.

Fysikaaliset ominaisuudet

Mangaanin ominaisuuksien kann alta yksinkertaisena aineena sille voidaan erottaa useita fyysisiä perusominaisuuksia.

1. Yksinkertaisen aineen muodossa se on melko kiinteä metalli (Mohsin asteikolla indikaattori on 4). Väri - hopeanvalkoinen, peitetty suojaavalla oksidikalvolla ilmassa, kiiltävä leikkauksessa.
2. Sulamispiste on 1246⁰C.
3. Keitä - 2061⁰C.
4. Johtimen ominaisuudet ovat hyvät, se on paramagneettinen.
5. Metallin tiheys on 7,44 g/cm³.
6. Esityy neljän polymorfisen muunnelman (α, β, γ, σ) muodossa, jotka eroavat kidehilan rakenteesta ja muodosta sekä atomien pakkaustiheydestä. Niiden sulamispiste on myös erilainen.

Metallurgiassa käytetään kolmea mangaanin päämuotoa: β, γ, σ. Alfa on harvinaisempi, koska se on ominaisuuksiltaan liian hauras.

Kemialliset ominaisuudet

Kemiallisesti mangaani on alkuaine, jonka ionivaraus vaihtelee suuresti +2:sta +7:ään. Tämä jättää jälkensä hänen toimintaansa. Vapaassa muodossa ilmassa mangaani reagoi hyvin heikosti veden kanssa ja liukenee laimeisiin happoihin. Kuitenkin heti kun lämpötilaa nostetaan, metallin aktiivisuus kasvaa dramaattisesti.

Joten hän pystyy olemaan vuorovaikutuksessa:

• typpi;
• hiili;
• halogeenit;
• pii;
• fosfori;
• rikki ja muut epämetallit.

Ilman ilmaa kuumennettaessa metalli siirtyy helposti höyrytilaan. Mangaanin hapetusasteesta riippuen sen yhdisteet voivat olla sekä pelkistäviä aineita että hapettimia. Joillakin on amfoteerisia ominaisuuksia. Joten tärkeimmät ovat ominaisia yhdisteille, joissa se on +2. Amfoteerinen - +4 ja hapan ja voimakkaasti hapettava korkeimmalla arvolla +7.

Huolimatta siitä, että mangaani on siirtymämetalli, sen monimutkaisia yhdisteitä on vähän. Tämä johtuu atomin vakaasta elektronisesta konfiguraatiosta, koska sen 3d-alitaso sisältää 5 elektronia.

Hankintamenetelmät

Teollisuudessa on kolme päätapaa, joilla mangaania (kemiallinen alkuaine) saadaan. Koska nimi luetaan latinaksi, olemme jo nimenneet - manganum. Jos käännät sen venäjäksi, se on "kyllä, selvennän todella, värjään". Mangaani saa nimensä antiikista lähtien tunnettujen ilmeisten ominaisuuksien vuoksi.

Kuuleesta huolimatta he onnistuivat saamaan sen puhtaassa muodossaan käyttöön vasta vuonna 1919. Tämä tehdään seuraavilla tavoilla.

1. Elektrolyysi, tuotteen saanto on 99,98 %. Tällä tavalla mangaania saadaan kemianteollisuudesta.
2. Silikoterminen tai piipelkistys. Tällä menetelmällä pii ja mangaani (IV) oksidi sulatetaan, jolloin muodostuu puhdas metalli. Saanto on noin 68 %, koska sivuvaikutuksena on mangaanin ja piin yhdistelmä silidin muodostamiseksi. Themenetelmää käytetään metallurgisessa teollisuudessa.
3. Aluminoterminen menetelmä - restaurointi alumiinilla. Ei myöskään anna liian suurta tuotesaantoa, mangaania muodostuu epäpuhtauksien saastuttamana.

Tämän metallin tuotanto on tärkeää monille metallurgian prosesseille. Pienikin mangaanin lisäys voi vaikuttaa suuresti metalliseosten ominaisuuksiin. On todistettu, että monet metallit liukenevat siihen ja täyttävät sen kidehilan.

Tämän alkuaineen louhinnassa ja tuotannossa Venäjä on ensimmäisellä sijalla maailmassa. Tämä prosessi suoritetaan myös maissa, kuten:

• Kiina.
• Etelä-Afrikka.
• Kazakstan.
• Georgia.
• Ukraina.

Teollinen käyttö

Mangaani on kemiallinen alkuaine, jonka käyttö on tärkeää paitsi metallurgiassa. mutta myös muilla aloilla. Puhtaassa muodossaan olevan metallin lisäksi tämän atomin erilaiset yhdisteet ovat myös erittäin tärkeitä. Nimetään tärkeimmät.

1. On olemassa useita erityyppisiä seoksia, joilla on mangaanin ansiosta ainutlaatuisia ominaisuuksia. Joten esimerkiksi Hadfield-teräs on niin vahvaa ja kulutusta kestävää, että sitä käytetään kaivinkoneiden, kivenjalostuskoneiden, murskaimien, kuulamyllyjen ja panssaroitujen osien sulattamiseen.
2. Mangaanidioksidi on elektrolyyttisen pinnoituksen pakollinen hapettava elementti, sitä käytetään depolarisaattoreiden luomiseen.
3. Mangaaniyhdisteitä tarvitaan orgaanisen toteuttamiseeneri aineiden synteesiä.
4. Kaliumpermanganaattia (tai kaliumpermanganaattia) käytetään lääketieteessä vahvana desinfiointiaineena.
5. Tämä elementti on osa pronssia, messinkiä, muodostaa oman seoksensa kuparilla, jota käytetään lentokoneiden turbiinien, siipien ja muiden osien valmistukseen.

Biologinen rooli

Ihmisen päivittäinen mangaanin tarve on 3-5 mg. Tämän elementin puute johtaa hermoston masennukseen, unihäiriöihin ja ahdistukseen, huimaukseen. Sen roolia ei ole vielä täysin tutkittu, mutta on selvää, että se vaikuttaa ennen kaikkea:

• kasvu;
• sukurauhasten toiminta;
• hormonitoiminta;
• verenmuodostus.

Tätä alkuainetta on kaikissa kasveissa, eläimissä ja ihmisissä, mikä osoittaa sen tärkeän biologisen roolin.

Mielenkiintoisia tuotetietoja

Mangaani on kemiallinen alkuaine, josta mielenkiintoiset faktat voivat tehdä vaikutuksen jokaiseen ihmiseen ja saada sinut ymmärtämään sen tärkeyden. Tässä niistä alkeellisimmat, jotka ovat löytäneet jälkensä tämän metallin historiassa.

1. Neuvostoliiton sisällissodan vaikeina aikoina yksi ensimmäisistä vientituotteista oli malmi, joka sisälsi runsaasti mangaania.
2. Jos mangaanidioksidi fuusioidaan kaliumhydroksidin ja salpeterin kanssa ja sitten tuote liuotetaan veteen, hämmästyttävät muutokset alkavat. Liuos muuttuu ensin vihreäksi, sitten väri muuttuu siniseksi.jälkeen - violetti. Lopulta se muuttuu punaiseksi ja ruskea sakka putoaa vähitellen ulos. Jos seosta ravistellaan, vihreä väri palautuu uudelleen ja kaikki tapahtuu uudelleen. Tästä syystä kaliumpermanganaatti sai nimensä, joka tarkoittaa "mineraalikameleontti".
3. Jos mangaania sisältäviä lannoitteita levitetään maahan, kasvien tuottavuus kasvaa ja fotosynteesin nopeus lisääntyy. Syysvehnä muodostaa jyviä paremmin.
4. Suurin mangaanimineraalien rodoniitin kappale painoi 47 tonnia ja löydettiin Uralista.
5. On olemassa kolmiaineseos nimeltä manganiini. Se koostuu elementeistä, kuten kuparista, mangaanista ja nikkelistä. Sen ainutlaatuisuus on, että sillä on korkea sähkövastus, joka on riippumaton lämpötilasta, mutta johon paine vaikuttaa.

Tietenkin, tässä ei ole kaikki sanottavaa tästä metallista. Mangaani on kemiallinen alkuaine, jonka mielenkiintoisia faktoja on melko monenlaisia. Varsinkin jos puhumme ominaisuuksista, joita hän antaa eri seoksille.