Εξίσωση νερού μαγγανίου. Δομικός χημικός τύπος μαγγανίου

Το μαγγάνιο είναι πολύτιμο μέταλλο για τον άνθρωπο.

Οι χημικές ιδιότητες του μαγγανίου καθορίζουν την ευρεία χρήση του ως πρώτη ύλη για τη βιομηχανική παραγωγή κραμάτων υψηλής ποιότητας. Οι ενώσεις του στοιχείου χρησιμοποιούνται στην ιατρική και τη γεωργία.

Φυσικές και χημικές ιδιότητες του μετάλλου

1. Για πρώτη φορά, ένα χημικό στοιχείο ανακαλύφθηκε από Σουηδούς χημικούς σε σιδηρομετάλλευμα. Η εξαγωγή του γινόταν με θέρμανση μείγματος μεταλλεύματος με άνθρακα. Ως αποτέλεσμα, ανακτήθηκε ένα μεταλλικό συστατικό, το οποίο πήρε το όνομά του από τη γερμανική λέξη που σημαίνει «μετάλλευμα μαγγανίου».
2. Το χημικό στοιχείο ανήκει σε έναν αριθμό μεταβατικών και μπορεί να σχηματίσει ενώσεις που περιέχουν άτομα σε κατάσταση οξείδωσης 0. Όταν θερμαίνεται, εμφανίζει την ιδιότητα να εκτοπίζει το υδρογόνο, αποσυνθέτοντας το νερό.
3. Στη φύση, αυτό το εύθραυστο μέταλλο, που χαρακτηρίζεται από ένα ασημί χρώμα, βρίσκεται μόνο σε ενώσεις. Εξάγεται από πρώτες ύλες μεταλλεύματος, μεταξύ των οποίων είναι πιο διαδεδομένοι οι ακόλουθοι τύποι: πυρολουσίτης, μαγγανίτης, ψιλομελάνιο, βραουνίτης.
4. Το μέταλλο βρίσκεται σε οζίδια μαγγανίου που βρίσκονται στον πυθμένα των ωκεανών. Η τεχνολογία εξαγωγής τους από το κάτω μέρος συνδέεται με τη χρήση ειδικού εξοπλισμού και δεν είναι βιομηχανικού χαρακτήρα.
5. Το μαγγάνιο σχηματίζει εύκολα οξείδια ως αποτέλεσμα της οξείδωσης στον αέρα. Ανάλογα με τη μεταβολή της βαθμίδας θερμοκρασίας κατά τη θέρμανση, αντιδρά με άζωτο, θείο, πυρίτιο. Όταν απορροφάται το υδρογόνο, το μαγγάνιο σχηματίζει στερεά διαλύματα.
6. Είναι δύσκολο να διαλυθεί σε νερό σε κανονική θερμοκρασία δωματίου. Σε πυκνά οξέα, διαλύεται όταν θερμαίνεται, σχηματίζοντας άλατα.
7. Το χημικό στοιχείο Νο. 25 διακρίνεται από τη δραστηριότητά του στη διαδικασία των αντιδράσεων αναγωγής μετάλλων από οξείδια. Εκτοπίζει μέταλλα, σχηματίζοντας μια ένωση με οξυγόνο.

Τεχνολογία εξαγωγής χημικών στοιχείων

Οι κύριοι παραγωγοί και προμηθευτές μετάλλου στην παγκόσμια αγορά είναι η Βραζιλία, η Αυστραλία, η Νότια Αφρική και η Ουκρανία. Σε αυτές τις χώρες βρίσκονται τα αποθέματα μεταλλεύματος, που αντιπροσωπεύουν σχεδόν το 73% του κόσμου.

Η παραγωγή σιδηρούχων μετάλλων σε βιομηχανική κλίμακα ξεκινά με την εξόρυξη μεταλλευμάτων και τον εμπλουτισμό τους, και εξαρτάται από μεταλλικές ενώσεις με άλλα στοιχεία. Για παράδειγμα, το συμβατικό ανθρακικό μετάλλευμα είναι προ-πυρωμένο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, εκπλένεται με χρήση θειικού οξέος, ακολουθούμενη από θερμική αναγωγή με οπτάνθρακα. Μερικές φορές χρησιμοποιείται αλουμίνιο ή πυρίτιο για την αποκατάσταση του μετάλλου.

Χημικές διεργασίες για την εξόρυξη μαγγανίου.

Το καθαρό μέταλλο εξάγεται με ηλεκτρόλυση από υδατικά διαλύματα θειικού μαγγανίου.

Η χρήση του μαγγανίου στη βιομηχανική παραγωγή

1. Το κύριο μέρος του μετάλλου χρησιμοποιείται για τις ανάγκες της σιδηρούχας μεταλλουργίας ως πρόσθετο και σε παγκόσμια κλίμακα η κατανάλωσή του βρίσκεται στην 4η θέση μετά τις κύριες πρώτες ύλες: σίδηρο, αλουμίνιο και χαλκό. Το μαγγάνιο είναι ένα απαραίτητο στοιχείο που υπάρχει σε όλους τους τύπους χυτοσιδήρου και χάλυβα. Η μοναδική ιδιότητα του μαγγανίου να σχηματίζει κράματα με τα περισσότερα μέταλλα χρησιμοποιείται για την παρασκευή:

• Διαφορετικές ποιότητες χάλυβα μαγγανίου.
• μαγγανίτες (κράμα στο οποίο δεν υπάρχει σίδηρος).

Άλλες μεταλλικές εφαρμογές

Οι ιδιότητες ενός χημικού στοιχείου και των ενώσεων του χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική παραγωγή:

• ως καταλύτης για οργανικές αντιδράσεις.
• για την αποσύνθεση ανόργανων αλάτων.
• για την παραγωγή γυαλιού?
• κατά την επίστρωση μεταλλικών επιφανειών.
• στην κεραμική βιομηχανία για χρωματισμό γλάσων και σμάλτων
• για την προσρόφηση επιβλαβών ουσιών.
• για λεύκανση φυσικών υλικών (λινό, μαλλί).

Τα απόβλητα που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας μεταλλικών πρώτων υλών με τη συμμετοχή μαγγανίου χρησιμοποιούνται στη γεωργία για τον εμπλουτισμό του εδάφους για καλλιέργειες με ένα πολύτιμο συστατικό.

Η χημεία αυτού του στοιχείου παίζει σημαντικό ρόλο στην ιατρική.
Τα άλατα μαγγανίου χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν ένα αντισηπτικό υδατικό διάλυμα για το πλύσιμο των πληγών και τη θεραπεία εγκαυμάτων.

Το χημικό στοιχείο Νο. 25 είναι απαραίτητο για τη φυσιολογική λειτουργία του οργανισμού, τη ρύθμιση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα, την πρόληψη του σακχαρώδους διαβήτη και τη διασφάλιση της φυσιολογικής λειτουργίας του παγκρέατος.

Η έλλειψη μαγγανίου στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να προκαλέσει ασθένειες. Η καθημερινή ανθρώπινη ανάγκη για ένα σημαντικό ιχνοστοιχείο είναι σχεδόν 10 mg. Οι πηγές του για τον οργανισμό είναι η τροφή:

Ορισμένα είδη εντόμων και φυτών είναι σε θέση να συγκεντρώνουν αυτό το χημικό στοιχείο, το οποίο εξασφαλίζει την ενεργοποίηση των ενζύμων που εμπλέκονται στη διαδικασία της αναπνοής και της φωτοσύνθεσης.

Αυτό το στοιχείο, με τη μορφή πυρολουσίτη (διοξείδιο του μαγγανίου, MnO 2), χρησιμοποιήθηκε από καλλιτέχνες προϊστορικών σπηλαίων στα Σπήλαια Lascaux της Γαλλίας ήδη πριν από 30.000 χρόνια. Σε πιο πρόσφατους χρόνους στην αρχαία Αίγυπτο, οι κατασκευαστές γυαλιού χρησιμοποιούσαν ορυκτά που περιείχαν αυτό το μέταλλο για να αφαιρέσουν την απαλή πρασινωπή απόχρωση του φυσικού γυαλιού.

Εξαιρετικά μεταλλεύματαβρέθηκαν στην περιοχή της Μαγνησίας, που βρίσκεται στη βόρεια Ελλάδα, νότια της Μακεδονίας, και τότε άρχισε η σύγχυση με το όνομα. Διάφορα μεταλλεύματα από την περιοχή που περιελάμβαναν τόσο μαγνήσιο όσο και μαγγάνιο αναφέρονται απλώς ως μαγνησία. Τον 17ο αιώνα, ο όρος magnesia alba ή λευκή μαγνησία υιοθετήθηκε για τα ορυκτά μαγνησίου, ενώ το όνομα black magnesia χρησιμοποιήθηκε για τα πιο σκούρα οξείδια του μαγγανίου.

Παρεμπιπτόντως, τα περίφημα μαγνητικά ορυκτά που βρέθηκαν σε αυτήν την περιοχή ονομάζονταν πέτρα μαγνησίας, η οποία τελικά έγινε ο σημερινός μαγνήτης. Η σύγχυση συνεχίστηκε για κάποιο χρονικό διάστημα έως ότου, στα τέλη του 18ου αιώνα, μια ομάδα Σουηδών χημικών κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το μαγγάνιο ήταν ένα ξεχωριστό στοιχείο. Το 1774, ένα μέλος της ομάδας παρουσίασε αυτά τα ευρήματα στην Ακαδημία της Στοκχόλμης και την ίδια χρονιά, ο Johan Gottlieb Hahn, έγινε ο πρώτος άνθρωπος που έλαβε καθαρό μαγγάνιο και απέδειξε ότι είναι ξεχωριστό στοιχείο.

Μαγγάνιο - χημικό στοιχείο, χαρακτηριστικά μαγγανίου

Είναι ένα βαρύ, ασημί-λευκό μέταλλο που σκουραίνει αργά στην ύπαιθρο. Πιο σκληρό και πιο εύθραυστο από τον σίδηρο, έχει ειδικό βάρος 7,21 και σημείο τήξης 1244°C. Χημικό σύμβολο Mn, ατομικό βάρος 54,938, ατομικός αριθμός 25. Σε φόρμουλεςδιαβάστε ως μαγγάνιο, για παράδειγμα, KMnO 4 - μαγγάνιο καλίου περίπου τέσσερα. Αυτό είναι ένα πολύ κοινό στοιχείο στα πετρώματα, η ποσότητα του υπολογίζεται στο 0,085% της μάζας του φλοιού της γης.

Υπάρχουν πάνω από 300 διαφορετικά ορυκτά, που περιέχει αυτό το στοιχείο. Μεγάλα χερσαία κοιτάσματα βρίσκονται στην Αυστραλία, την Γκαμπόν, τη Νότια Αφρική, τη Βραζιλία και τη Ρωσία. Αλλά ακόμη περισσότερα βρίσκονται στον πυθμένα του ωκεανού, κυρίως σε βάθη 4 έως 6 χιλιομέτρων, επομένως η εξόρυξη εκεί δεν είναι εμπορικά βιώσιμη.

Τα οξειδωμένα ορυκτά σιδήρου (αιματίτης, μαγνητίτης, λιμονίτης και σιδέρίτης) περιέχουν 30% αυτού του στοιχείου. Μια άλλη πιθανή πηγή είναι οι αποθέσεις αργίλου και κόκκινης λάσπης, οι οποίες περιέχουν οζίδια έως και 25%. Το πιο αγνό μαγγάνιοπου λαμβάνεται με ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων.

Το μαγγάνιο και το χλώριο βρίσκονται στην ομάδα VII του περιοδικού πίνακα, αλλά το χλώριο είναι στην κύρια υποομάδα και το μαγγάνιο είναι στην πλευρική ομάδα, η οποία περιλαμβάνει επίσης το τεχνήτιο Tc και το ρήνιο Ke - πλήρη ηλεκτρονικά ανάλογα. Το μαγγάνιο Mn, το τεχνήτιο Ts και το ρήνιο Ke είναι πλήρη ηλεκτρονικά ανάλογα με τη διαμόρφωση των ηλεκτρονίων σθένους.

Αυτό το στοιχείο υπάρχεισε μικρές ποσότητες και σε γεωργικά εδάφη. Σε πολλά κράματα χαλκού, αλουμινίου, μαγνησίου, νικελίου, τα διάφορα ποσοστά του προσδίδουν συγκεκριμένες φυσικές και τεχνολογικές ιδιότητες:

• αντοχή στη φθορά?
• θερμική αντίσταση;
• αντοχή στη διάβρωση?
• εύτηκτο;
• ηλεκτρική αντίσταση κ.λπ.

Σθένες μαγγανίου

Οι καταστάσεις οξείδωσης του μαγγανίου είναι από 0 έως +7. Στην κατάσταση δισθενούς οξείδωσης, το μαγγάνιο έχει έναν ευδιάκριτο μεταλλικό χαρακτήρα και υψηλή τάση να σχηματίζει σύνθετους δεσμούς. Στην τετρασθενή οξείδωση επικρατεί ένας ενδιάμεσος χαρακτήρας μεταξύ μεταλλικών και μη μεταλλικών ιδιοτήτων, ενώ η εξασθενής και η επτασθενής έχουν μη μεταλλικές ιδιότητες.

Οξείδια:

Τύπος. Χρώμα

Βιοχημεία και Φαρμακολογία

Το μαγγάνιο είναι ένα στοιχείο ευρέως διαδεδομένο στη φύση, υπάρχει στους περισσότερους ιστούς φυτών και ζώων. Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις βρίσκονται:

• σε φλούδα πορτοκαλιού?
• στα σταφύλια?
• σε μούρα?
• στα σπαράγγια?
• στα καρκινοειδή?
• σε γαστερόποδα?
• σε διπλές πόρτες.

Μία από τις πιο σημαντικές αντιδράσεις στη βιολογία, η φωτοσύνθεση, εξαρτάται πλήρως από αυτό το στοιχείο. Είναι το αστέρι στο κέντρο αντίδρασης του φωτοσυστήματος II, όπου τα μόρια του νερού μετατρέπονται σε οξυγόνο. Χωρίς αυτό, η φωτοσύνθεση είναι αδύνατη..

Είναι απαραίτητο στοιχείο σε όλους τους γνωστούς ζωντανούς οργανισμούς. Για παράδειγμα, το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή των μορίων του νερού σε οξυγόνο κατά τη φωτοσύνθεση περιέχει τέσσερα άτομα μαγγανίου.

Το μέσο ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 12 χιλιοστόγραμμα αυτού του μετάλλου. Λαμβάνουμε περίπου 4 χιλιοστόγραμμα κάθε μέρα από τροφές όπως ξηρούς καρπούς, πίτουρο, δημητριακά, τσάι και μαϊντανό. Αυτό το στοιχείο κάνει τα οστά του σκελετού πιο ανθεκτικά. Είναι επίσης σημαντικό για την απορρόφηση της βιταμίνης Β1.

Οφέλη και επιβλαβείς ιδιότητες

Αυτό το ιχνοστοιχείο, έχει μεγάλη βιολογική σημασία: δρα ως καταλύτης στη βιοσύνθεση των πορφυρινών, και στη συνέχεια της αιμοσφαιρίνης στα ζώα και της χλωροφύλλης στα πράσινα φυτά. Η παρουσία του είναι επίσης απαραίτητη προϋπόθεση για τη δραστηριότητα διαφόρων συστημάτων μιτοχονδριακών ενζύμων, ορισμένων ενζύμων μεταβολισμού λιπιδίων και διεργασιών οξειδωτικής φωσφορυλίωσης.

Ατμοί ή πόσιμο νερό μολυσμένο με άλατα αυτού του μετάλλου οδηγεί σε ερεθιστικές αλλαγές στην αναπνευστική οδό, χρόνια δηλητηρίαση με προοδευτική και μη αναστρέψιμη τάση, που χαρακτηρίζεται από βλάβη στα βασικά γάγγλια του κεντρικού νευρικού συστήματος και στη συνέχεια παραβίαση του εξωπυραμιδικού τύπου παρόμοιου στη νόσο του Πάρκινσον.

Τέτοιες δηλητηριάσεις είναι συχνάεπαγγελματικό χαρακτήρα. Επηρεάζει τους εργαζόμενους που εργάζονται στην επεξεργασία αυτού του μετάλλου και των παραγώγων του, καθώς και τους εργαζόμενους στη χημική και μεταλλουργική βιομηχανία. Στην ιατρική, χρησιμοποιείται με τη μορφή υπερμαγγανικού καλίου ως στυπτικό, τοπικό αντισηπτικό, αλλά και ως αντίδοτο για δηλητήρια αλκαλοειδούς φύσης (μορφίνη, κωδεΐνη, ατροπίνη κ.λπ.).

Ορισμένα εδάφη έχουν χαμηλά επίπεδα αυτού του στοιχείου, επομένως προστίθεται στα λιπάσματα και χορηγείται ως συμπλήρωμα διατροφής για ζώα που βόσκουν.

Μαγγάνιο: εφαρμογή

Ως καθαρό μέταλλο, με εξαίρεση την περιορισμένη χρήση στον τομέα της ηλεκτρολογίας, το στοιχείο αυτό δεν έχει άλλες πρακτικές εφαρμογές, ενώ ταυτόχρονα χρησιμοποιείται ευρέως για την παρασκευή κραμάτων, την παραγωγή χάλυβα κ.λπ.

Όταν ο Henry Bessemerεφηύρε τη διαδικασία κατασκευής χάλυβα το 1856, ο χάλυβας του καταστράφηκε με θερμή έλαση. Το πρόβλημα λύθηκε την ίδια χρονιά όταν ανακαλύφθηκε ότι η προσθήκη μικρών ποσοτήτων αυτού του στοιχείου σε λιωμένο σίδηρο έλυνε το πρόβλημα. Σήμερα, στην πραγματικότητα, περίπου το 90% του συνόλου του μαγγανίου χρησιμοποιείται για την παραγωγή χάλυβα.

ΟΡΙΣΜΟΣ

Μαγγάνιοείναι το εικοστό πέμπτο στοιχείο του Περιοδικού Πίνακα. Ονομασία - Mn από το λατινικό "manganum". Βρίσκεται στην τέταρτη περίοδο, ο όμιλος VIB. Αναφέρεται σε μέταλλα. Η βασική χρέωση είναι 25.

Το μαγγάνιο ανήκει σε αρκετά κοινά στοιχεία, αποτελώντας το 0,1% (μάζα) του φλοιού της γης. Από τις ενώσεις που περιέχουν μαγγάνιο, το πιο κοινό ορυκτό είναι ο πυρολουσίτης, που είναι το διοξείδιο του μαγγανίου MnO 2 . Μεγάλη σημασία έχουν επίσης τα ορυκτά hausmanite Mn 3 O 4 και brownite Mn 2 O 3.

Με τη μορφή απλής ουσίας, το μαγγάνιο είναι ένα ασημί-λευκό (Εικ. 1) σκληρό εύθραυστο μέταλλο. Η πυκνότητά του είναι 7,44 g / cm 3, το σημείο τήξης 1245 o C.

Ρύζι. 1. Μαγγάνιο. Εμφάνιση.

Ατομικό και μοριακό βάρος μαγγανίου

Σχετικό μοριακό βάρος μιας ουσίας(M r) είναι ένας αριθμός που δείχνει πόσες φορές η μάζα ενός δεδομένου μορίου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα, και σχετική ατομική μάζα ενός στοιχείου(A r) - πόσες φορές η μέση μάζα των ατόμων ενός χημικού στοιχείου είναι μεγαλύτερη από το 1/12 της μάζας ενός ατόμου άνθρακα.

Δεδομένου ότι στην ελεύθερη κατάσταση το μαγγάνιο υπάρχει με τη μορφή μονοατομικών μορίων Mn, οι τιμές της ατομικής και μοριακής του μάζας συμπίπτουν. Είναι ίσα με 54,9380.

Αλλοτροπία και αλλοτροπικές τροποποιήσεις του μαγγανίου

Τέσσερις κρυσταλλικές τροποποιήσεις του μαγγανίου είναι γνωστές, καθεμία από τις οποίες είναι θερμοδυναμικά σταθερή σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας. Κάτω από τους 707 o C, το α-μαγγάνιο είναι σταθερό, με πολύπλοκη δομή - το μοναδιαίο του κύτταρο περιλαμβάνει 58 άτομα. Η πολυπλοκότητα της δομής του μαγγανίου σε θερμοκρασίες κάτω των 707 o Με αιτία την ευθραυστότητά του.

Ισότοπα μαγγανίου

Είναι γνωστό ότι το μαγγάνιο μπορεί να εμφανιστεί στη φύση με τη μορφή του μοναδικού σταθερού ισοτόπου 55 Mn. Ο μαζικός αριθμός είναι 55, ο πυρήνας ενός ατόμου περιέχει είκοσι πέντε πρωτόνια και τριάντα νετρόνια.

Υπάρχουν τεχνητά ισότοπα μαγγανίου με μαζικούς αριθμούς από 44 έως 69, καθώς και επτά ισομερείς καταστάσεις πυρήνων. Το μακροβιότερο ισότοπο μεταξύ των παραπάνω είναι 53 Mn με χρόνο ημιζωής 3,74 εκατομμύρια χρόνια.

ιόντα μαγγανίου

Στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας του ατόμου του μαγγανίου, υπάρχουν επτά ηλεκτρόνια που είναι σθένους:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 .

Ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης, το μαγγάνιο εγκαταλείπει τα ηλεκτρόνια του σθένους, δηλ. είναι ο δότης τους και μετατρέπεται σε θετικά φορτισμένο ιόν:

Mn 0 -2e → Mn 2+;

Mn 0 -3e → Mn 3+;

Mn 0 -4e → Mn 4+;

Mn 0 -6e → Mn 6+;

Mn 0 -7e → Mn 7+.

Μόριο και άτομο μαγγανίου

Στην ελεύθερη κατάσταση, το μαγγάνιο υπάρχει με τη μορφή μονατομικών μορίων Mn. Ακολουθούν ορισμένες ιδιότητες που χαρακτηρίζουν το άτομο και το μόριο του μαγγανίου:

κράματα μαγγανίου

Το μαγγάνιο χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή κραματοποιημένων χάλυβων. Ο χάλυβας μαγγανίου που περιέχει έως και 15% Mn έχει υψηλή σκληρότητα και αντοχή. Από αυτό κατασκευάζονται μέρη εργασίας μηχανών θραύσης, σφαιρόμυλων, σιδηροτροχιών. Επιπλέον, το μαγγάνιο είναι συστατικό των κραμάτων με βάση το μαγνήσιο. αυξάνει την αντοχή τους στη διάβρωση. Ένα κράμα χαλκού με μαγγάνιο και νικέλιο - μαγγανίνη έχει χαμηλό θερμοκρασιακό συντελεστή ηλεκτρικής αντίστασης. Το μαγγάνιο βρίσκεται σε μικρές ποσότητες σε πολλά κράματα αλουμινίου.

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Ασκηση	Το μαγγάνιο παράγεται με την αναγωγή του οξειδίου του μαγγανίου (III) με πυρίτιο. Τεχνικό οξείδιο βάρους 20 g (το κλάσμα μάζας των ακαθαρσιών είναι ίσο με 5,2%) ανάγεται σε μέταλλο. Υπολογίστε τη μάζα του μαγγανίου που προέκυψε.
Λύση	Γράφουμε την εξίσωση για την αναγωγή του οξειδίου του μαγγανίου (III) με πυρίτιο σε μαγγάνιο: 2Mn 2 O 3 + 3Si = 3SiO 2 + 4Mn. Υπολογίστε τη μάζα του οξειδίου του μαγγανίου (III) χωρίς ακαθαρσίες: ω καθαρό (Mn 2 O 3) \u003d 100% - ω ακαθαρσία. ω καθαρό (Mn 2 O 3) \u003d 100% - 5,2 \u003d 94,8% \u003d 0,984. m καθαρό (Mn 2 O 3) = m ακαθαρσία (Mn 2 O 3) × ω καθαρό (Mn 2 O 3) / 100%; m καθαρό (Mn 2 O 3) \u003d 20 × 0,984 \u003d 19,68 g. Ας προσδιορίσουμε την ποσότητα της ουσίας οξειδίου του μαγγανίου (III) (μοριακή μάζα - 158 g / mol): n (Mn 2 O 3) \u003d m (Mn 2 O 3) / M (Mn 2 O 3); n (Mn 2 O 3) \u003d 19,68 / 158 \u003d 0,12 mol. Σύμφωνα με την εξίσωση αντίδρασης n (Mn 2 O 3) : n (Si) \u003d 2: 3, που σημαίνει ότι n(Si) \u003d 3/2 × n (Mn 2 O 3) \u003d 3/2 × 0,12 \u003d 0,2 mol. Τότε η μάζα του πυριτίου θα είναι ίση με (μοριακή μάζα - 28 g / mol): m (Si) = n (Si) × M (Si); m(Si) = 0,2 × 28 = 5,6 g.
Απάντηση	Μάζα πυριτίου 5,6 g

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2

Ασκηση	Υπολογίστε τη μάζα του υπερμαγγανικού καλίου που απαιτείται για την οξείδωση 7,9 g θειώδους καλίου σε ουδέτερο μέσο.
Λύση	Γράφουμε την εξίσωση για την οξείδωση του θειώδους καλίου με υπερμαγγανικό κάλιο σε ουδέτερο μέσο: 2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O \u003d 2MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2KOH. Υπολογίστε τον αριθμό των γραμμομορίων θειώδους καλίου (μοριακή μάζα - 158 g / mol): n (K2SO3) \u003d m (K2SO3) / M (K2SO3); n (K 2 SO 3) \u003d 7,9 / 158 \u003d 0,05 mol. Σύμφωνα με την εξίσωση αντίδρασης n (K 2 SO 3): n (KMnO 4) \u003d 3: 2, που σημαίνει ότι n (KMnO 4) \u003d 2/3 × n (K 2 SO 3) \u003d 2/3 × 0,05 \u003d 0,03 mol. Η μάζα του υπερμαγγανικού καλίου που απαιτείται για την οξείδωση του θειώδους καλίου σε ουδέτερο μέσο είναι (μοριακή μάζα - 158 g / mol): m (KMnO 4) \u003d n (KMnO 4) × M (KMnO 4); m (KMnO 4) \u003d 0,03 × 158 \u003d 4,74 g.
Απάντηση	Η μάζα του υπερμαγγανικού καλίου είναι 4,74 g

Το μαγγάνιο είναι ένα χημικό στοιχείο που βρίσκεται στο περιοδικό σύστημα του Mendeleev με ατομικό αριθμό 25. Γείτονές του είναι το χρώμιο και ο σίδηρος, που καθορίζει την ομοιότητα των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων αυτών των τριών μετάλλων. Ο πυρήνας του περιέχει 25 πρωτόνια και 30 νετρόνια. Η ατομική μάζα του στοιχείου είναι 54.938.

ιδιότητες του μαγγανίου

Το μαγγάνιο είναι ένα μεταβατικό μέταλλο από την οικογένεια d. Η ηλεκτρονική του φόρμουλα είναι η εξής: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5 . Η σκληρότητα του μαγγανίου στην κλίμακα Mohs υπολογίζεται στο 4. Το μέταλλο είναι αρκετά σκληρό, αλλά, ταυτόχρονα, εύθραυστο. Η θερμική του αγωγιμότητα είναι 0,0782 W / cm * K. Το στοιχείο χαρακτηρίζεται από ένα ασημί-λευκό χρώμα.

Υπάρχουν τέσσερις τροποποιήσεις του μετάλλου που είναι γνωστές στον άνθρωπο. Κάθε ένα από αυτά χαρακτηρίζεται από θερμοδυναμική σταθερότητα κάτω από ορισμένες συνθήκες θερμοκρασίας. Έτσι, το α-μαγγάνιο έχει μια μάλλον πολύπλοκη δομή και δείχνει τη σταθερότητά του σε θερμοκρασίες κάτω από 707 0 C, γεγονός που καθορίζει την ευθραυστότητά του. Αυτή η τροποποίηση του μετάλλου στο στοιχειώδες στοιχείο του περιέχει 58 άτομα.

Το μαγγάνιο μπορεί να έχει εντελώς διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης - από 0 έως +7, ενώ το +1 και το +5 είναι εξαιρετικά σπάνια. Όταν το μέταλλο αλληλεπιδρά με τον αέρα, παθητικοποιείται. Το μαγγάνιο σε σκόνη καίγεται σε οξυγόνο:

Mn+O2=MnO2

Εάν το μέταλλο εκτεθεί σε αυξημένη θερμοκρασία, π.χ. θερμαίνεται, τότε θα αποσυντεθεί σε νερό με την μετατόπιση του υδρογόνου:

Mn+2H0O=Mn(OH)2+H2

Πρέπει να σημειωθεί ότι το υδροξείδιο του μαγγανίου, το στρώμα του οποίου σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, επιβραδύνει τη διαδικασία αντίδρασης.

Το υδρογόνο απορροφάται από το μέταλλο. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητά του στο μαγγάνιο. Αν η θερμοκρασία ξεπεραστεί κατά 12000C, τότε το μαγγάνιο αντιδρά με το άζωτο, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται νιτρώδη που έχουν διαφορετική σύσταση.

Το μέταλλο αλληλεπιδρά επίσης με τον άνθρακα. Το αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης είναι ο σχηματισμός καρβιδίων, καθώς και πυριτιδίων, βοριδίων, φωσφιδίων.

Το μέταλλο είναι ανθεκτικό σε αλκαλικά διαλύματα.

Είναι σε θέση να σχηματίσει τα ακόλουθα οξείδια: MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, MnO 3, το τελευταίο από τα οποία δεν έχει απομονωθεί σε ελεύθερη κατάσταση, καθώς και ανυδρίτη μαγγανίου Mn 2 O 7. Υπό κανονικές συνθήκες ύπαρξης, ο ανυδρίτης του μαγγανίου είναι μια υγρή ελαιώδης ουσία σκούρου πράσινου χρώματος, η οποία δεν έχει μεγάλη σταθερότητα. Εάν η θερμοκρασία ανέβει στους 90 0 C, τότε η αποσύνθεση του ανυδρίτη συνοδεύεται από έκρηξη. Μεταξύ των οξειδίων που παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη σταθερότητα, διακρίνονται τα Mn 2 O 3 και MnO 2, καθώς και το συνδυασμένο οξείδιο Mn 3 O 4 (2MnO·MnO 2, ή άλας Mn 2 MnO 4).

Οξείδια μαγγανίου:

Κατά τη σύντηξη πυρολουσίτη και αλκαλίων με την παρουσία οξυγόνου, εμφανίζεται μια αντίδραση με το σχηματισμό μαγγανικών αλάτων:

2MnO 2 + 2KOH + O 2 \u003d 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O

Το διάλυμα μαγγανικού χαρακτηρίζεται από σκούρο πράσινο χρώμα. Εάν οξινιστεί, τότε η αντίδραση προχωρά με χρωματισμό του διαλύματος σε βυσσινί χρώμα. Αυτό οφείλεται στο σχηματισμό του ανιόντος MnO 4 −, από το οποίο κατακρημνίζεται ένα ίζημα οξειδίου του μαγγανίου-υδροξειδίου, το οποίο έχει καφέ χρώμα.

Το υπερμαγγανικό οξύ είναι ισχυρό, αλλά δεν παρουσιάζει ιδιαίτερη σταθερότητα και ως εκ τούτου, η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωσή του δεν υπερβαίνει το 20%. Το ίδιο το οξύ, όπως και τα άλατά του, δρα ως ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας.

Τα άλατα του μαγγανίου δεν παρουσιάζουν σταθερότητα. Τα υδροξείδια του έχουν χαρακτηριστικό βασικό χαρακτήρα. Το χλωριούχο μαγγάνιο αποσυντίθεται όταν εκτίθεται σε υψηλές θερμοκρασίες. Είναι αυτό το σχήμα που χρησιμοποιείται για τη λήψη χλωρίου.

Εφαρμογή μαγγανίου

Αυτό το μέταλλο δεν είναι σε έλλειψη - ανήκει σε κοινά στοιχεία: η περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης είναι 0,03% του συνολικού αριθμού των ατόμων. Ανήκει στην τρίτη θέση της κατάταξης μεταξύ των βαρέων μετάλλων, που περιλαμβάνουν όλα τα στοιχεία της σειράς μετάβασης, ξεπερνώντας το σίδηρο και το τιτάνιο. Βαρέα μέταλλα είναι εκείνα των οποίων το ατομικό βάρος υπερβαίνει το 40.

Το μαγγάνιο μπορεί να βρεθεί σε μικρές ποσότητες σε ορισμένα πετρώματα. Βασικά, εμφανίζεται εντοπισμός των ενώσεων οξυγόνου του με τη μορφή ορυκτού πυρολουσίτη - MnO 2.

Το μαγγάνιο έχει πολλές χρήσεις. Είναι απαραίτητο για την παραγωγή πολλών κραμάτων και χημικών ουσιών. Χωρίς μαγγάνιο, η ύπαρξη ζωντανών οργανισμών είναι αδύνατη, καθώς δρα ως ενεργό ιχνοστοιχείο, και υπάρχει επίσης σε όλους σχεδόν τους ζωντανούς και φυτικούς οργανισμούς. Το μαγγάνιο έχει θετική επίδραση στις διαδικασίες αιμοποίησης σε ζωντανούς οργανισμούς. Βρίσκεται επίσης σε πολλά τρόφιμα.

Το μέταλλο είναι απαραίτητο στοιχείο στη μεταλλουργία. Είναι το μαγγάνιο που χρησιμοποιείται για την αφαίρεση θείου και οξυγόνου από τον χάλυβα κατά την παραγωγή του. Αυτή η διαδικασία απαιτεί μεγάλους όγκους μετάλλου. Αξίζει όμως να πούμε ότι στο τήγμα δεν προστίθεται καθαρό μαγγάνιο, αλλά το κράμα του με σίδηρο, που ονομάζεται σιδηρομαγγάνιο. Λαμβάνεται στη διαδικασία της αντίδρασης αναγωγής του πυρολουσίτη με τον άνθρακα. Το μαγγάνιο δρα επίσης ως στοιχείο κράματος για χάλυβες. Χάρη στην προσθήκη μαγγανίου στους χάλυβες, η αντοχή τους στη φθορά αυξάνεται σημαντικά και επίσης γίνονται λιγότερο επιρρεπείς στη μηχανική καταπόνηση. Η παρουσία μαγγανίου στη σύνθεση των μη σιδηρούχων μετάλλων αυξάνει σημαντικά την αντοχή και την αντοχή τους στη διάβρωση.

Το διοξείδιο του μετάλλου έχει βρει την εφαρμογή του στην οξείδωση της αμμωνίας και συμμετέχει επίσης σε οργανικές αντιδράσεις και αντιδράσεις αποσύνθεσης ανόργανων αλάτων. Στην περίπτωση αυτή, το διοξείδιο του μαγγανίου δρα ως καταλύτης.

Η κεραμική βιομηχανία επίσης δεν κάνει χωρίς τη χρήση μαγγανίου, όπου το MnO 2 χρησιμοποιείται ως μαύρη και σκούρα καφέ χρωστική για σμάλτα και βερνίκια. Το οξείδιο του μαγγανίου είναι πολύ διασκορπισμένο. Έχει καλή απορροφητική ικανότητα, λόγω της οποίας καθίσταται δυνατή η απομάκρυνση επιβλαβών ακαθαρσιών από τον αέρα.

Το μαγγάνιο εισάγεται σε μπρούτζο και ορείχαλκο. Ορισμένες μεταλλικές ενώσεις χρησιμοποιούνται στη λεπτή οργανική σύνθεση και στη βιομηχανική οργανική σύνθεση. Το αρσενίδιο του μαγγανίου χαρακτηρίζεται από ένα γιγάντιο μαγνητοθερμιδικό αποτέλεσμα, το οποίο γίνεται πολύ ισχυρότερο όταν υποβάλλεται σε υψηλή πίεση. Το τελλουρίδιο του μαγγανίου δρα ως ένα πολλά υποσχόμενο θερμοηλεκτρικό υλικό.

Στην ιατρική, ενδείκνυται επίσης η χρήση μαγγανίου, ή μάλλον των αλάτων του. Έτσι, ένα υδατικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου χρησιμοποιείται ως αντισηπτικό και μπορεί επίσης να πλύνει πληγές, να κάνει γαργάρες, να λιπάνει έλκη και εγκαύματα. Σε ορισμένες δηλητηριάσεις με αλκαλοειδή και κυανιούχα το διάλυμά του ενδείκνυται ακόμη και για χορήγηση από το στόμα.

Σπουδαίος:Παρά τον τεράστιο αριθμό θετικών πτυχών της χρήσης μαγγανίου, σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ενώσεις του μπορούν να επηρεάσουν δυσμενώς το ανθρώπινο σώμα και ακόμη και να έχουν τοξική επίδραση. Έτσι, η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση μαγγανίου στον αέρα είναι 0,3 mg/m 3 . Σε περίπτωση έντονης δηλητηρίασης με ουσία επηρεάζεται το ανθρώπινο νευρικό σύστημα, για το οποίο είναι χαρακτηριστικό το σύνδρομο του παρκινσονισμού μαγγανίου.

Λήψη μαγγανίου

Το μέταλλο μπορεί να ληφθεί με διάφορους τρόπους. Μεταξύ των πιο δημοφιλών μεθόδων είναι οι ακόλουθες:

• αλουμινοθερμικό. Το μαγγάνιο λαμβάνεται από το οξείδιο του Mn 2 O 3 με αντίδραση αναγωγής. Το οξείδιο, με τη σειρά του, σχηματίζεται κατά τη φρύξη του πυρολουσίτη:

4MnO 2 \u003d 2Mn 2 O 3 + O 2

Mn 2 O 3 + 2Al \u003d 2Mn + Al 2 O 3

• τονωτικό. Το μαγγάνιο λαμβάνεται με αναγωγή του μετάλλου με οπτάνθρακα από μεταλλεύματα μαγγανίου, με αποτέλεσμα το σχηματισμό σιδηρομαγγανίου (κράμα μαγγανίου και σιδήρου). Αυτή η μέθοδος είναι η πιο κοινή, καθώς το μεγαλύτερο μέρος της συνολικής παραγωγής μετάλλων χρησιμοποιείται κατά την παραγωγή διαφόρων κραμάτων, το κύριο συστατικό των οποίων είναι ο σίδηρος, σε σχέση με αυτό, το μαγγάνιο εξάγεται από τα μεταλλεύματα όχι σε καθαρή μορφή, αλλά σε κράμα με αυτό?
• ηλεκτρόλυση. Το μέταλλο στην καθαρή του μορφή λαμβάνεται χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο από τα άλατά του.

Τα ορυκτά του μαγγανίου, ιδιαίτερα ο πυρολουσίτης, ήταν γνωστά στην αρχαιότητα. Ο πυρολουσίτης θεωρούνταν ένα είδος μαγνητικού σιδηρομεταλλεύματος και χρησιμοποιήθηκε στην τήξη γυαλιού - για διαύγαση. Το γεγονός ότι ένα ορυκτό, σε αντίθεση με το πραγματικό μαγνητικό σιδηρομετάλλευμα, δεν έλκεται από έναν μαγνήτη εξηγήθηκε αρκετά διασκεδαστικά: πιστευόταν ότι ο πυρολουσίτης είναι ένα θηλυκό ορυκτό και είναι αδιάφορο για έναν μαγνήτη.

Τον 18ο αιώνα, το μαγγάνιο απομονώθηκε στην καθαρή του μορφή. Και σήμερα θα μιλήσουμε για αυτό λεπτομερώς. Λοιπόν, ας συζητήσουμε αν το μαγγάνιο είναι επιβλαβές, πού μπορείτε να το αγοράσετε, πώς να πάρετε μαγγάνιο και αν υπακούει στο GOST.

Το μαγγάνιο ανήκει σε μια παρόμοια ομάδα 7 ομάδα 4 περίοδο. Το στοιχείο είναι κοινό - παίρνει την 14η θέση.

Το στοιχείο ανήκει σε βαρέα μέταλλα - η ατομική μάζα είναι μεγαλύτερη από 40. Παθητικοποιείται στον αέρα - καλύπτεται με ένα πυκνό φιλμ οξειδίου που εμποδίζει την περαιτέρω αντίδραση με το οξυγόνο. Χάρη σε αυτή την ταινία, είναι ανενεργό υπό κανονικές συνθήκες.

Όταν θερμαίνεται, το μαγγάνιο αντιδρά με πολλές απλές ουσίες, οξέα και βάσεις, σχηματίζοντας ενώσεις με πολύ διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης: -1, -6, +2, +3, +4, +7. Το μέταλλο ανήκει στο μέταλλο μετάπτωσης, επομένως, παρουσιάζει τόσο αναγωγικές όσο και οξειδωτικές ιδιότητες με την ίδια ευκολία. Με μέταλλα, για παράδειγμα, με, σχηματίζει στερεά διαλύματα χωρίς να αντιδρά.

Αυτό το βίντεο θα σας πει τι είναι το μαγγάνιο:

Χαρακτηριστικά και διαφορές από άλλα υλικά

Το μαγγάνιο είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο, πυκνό, σκληρό - με ασυνήθιστα πολύπλοκη δομή. Το τελευταίο είναι η αιτία της ευθραυστότητας της ουσίας. Τέσσερις τροποποιήσεις του μαγγανίου είναι γνωστές. Τα κράματα με μέταλλο καθιστούν δυνατή τη σταθεροποίηση οποιουδήποτε από αυτά και τη λήψη στερεών διαλυμάτων με πολύ διαφορετικές ιδιότητες.

• Το μαγγάνιο είναι ένα από τα ζωτικά ιχνοστοιχεία. Αυτό ισχύει εξίσου για τα φυτά και τα ζώα. Το στοιχείο εμπλέκεται στη φωτοσύνθεση, στη διαδικασία της αναπνοής, ενεργοποιεί μια σειρά από ένζυμα, είναι απαραίτητος συμμετέχων στο μεταβολισμό των μυών, και ούτω καθεξής. Η ημερήσια δόση μαγγανίου για τον άνθρωπο είναι 2–9 mg. Τόσο η έλλειψη όσο και η περίσσεια ενός στοιχείου είναι εξίσου επικίνδυνα.
• Το μέταλλο είναι βαρύτερο και σκληρότερο από τον σίδηρο, αλλά δεν έχει πρακτική εφαρμογή στην καθαρή του μορφή λόγω της υψηλής ευθραυστότητάς του. Όμως τα κράματα και οι ενώσεις του έχουν ασυνήθιστα μεγάλη σημασία στην εθνική οικονομία. Χρησιμοποιείται στη σιδηρούχα και μη σιδηρούχα μεταλλουργία, στην παραγωγή λιπασμάτων, στην ηλεκτρική μηχανική, στη λεπτή οργανική σύνθεση κ.λπ.
• Το μαγγάνιο είναι αρκετά διαφορετικό από τα μέταλλα της δικής του υποομάδας. Το τεχνήτιο είναι ένα ραδιενεργό στοιχείο που λαμβάνεται τεχνητά. Το ρήνιο αναφέρεται σε ιχνοστοιχεία και σπάνια στοιχεία. Το βόριο μπορεί επίσης να ληφθεί μόνο τεχνητά και δεν εμφανίζεται στη φύση. Η χημική δραστηριότητα τόσο του τεχνητίου όσο και του ρηνίου είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή του μαγγανίου. Πρακτική εφαρμογή, εκτός από την πυρηνική σύντηξη, βρίσκει μόνο μαγγάνιο.

Μαγγάνιο (φωτογραφία)

Υπέρ και κατά

Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του μετάλλου είναι τέτοιες που στην πράξη δεν ασχολούνται με το ίδιο το μαγγάνιο, αλλά με τις πολυάριθμες ενώσεις και τα κράματά του, επομένως τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του υλικού θα πρέπει να ληφθούν υπόψη από αυτή την άποψη.

• Το μαγγάνιο σχηματίζει μια μεγάλη ποικιλία κραμάτων με όλα σχεδόν τα μέταλλα, κάτι που είναι ένα σίγουρο πλεονέκτημα.
• εντελώς αμοιβαία διαλυτά, δηλαδή σχηματίζουν στερεά διαλύματα με οποιαδήποτε αναλογία του στοιχείου, ομοιογενή σε ιδιότητες. Σε αυτή την περίπτωση, το κράμα θα έχει πολύ χαμηλότερο σημείο βρασμού από το μαγγάνιο.
• Τα κράματα του στοιχείου με άνθρακα και έχουν τη μεγαλύτερη πρακτική σημασία. Και τα δύο κράματα έχουν μεγάλη σημασία για τη βιομηχανία χάλυβα.
• Πολυάριθμες και ποικίλες ενώσεις μαγγανίου χρησιμοποιούνται στη χημική βιομηχανία, στην κλωστοϋφαντουργία, στη βιομηχανία γυαλιού, στην παραγωγή λιπασμάτων και ούτω καθεξής. Η βάση αυτής της ποικιλομορφίας είναι η χημική δραστηριότητα της ουσίας.

Τα μειονεκτήματα του μετάλλου συνδέονται με τις ιδιαιτερότητες της δομής του, οι οποίες δεν επιτρέπουν τη χρήση του ίδιου του μετάλλου ως δομικού υλικού.

• Το κυριότερο είναι η ευθραυστότητα σε υψηλή σκληρότητα. Το Mn μέχρι +707 C κρυσταλλώνεται σε μια δομή όπου το κύτταρο περιλαμβάνει 58 άτομα.
• Ένα αρκετά υψηλό σημείο βρασμού, είναι δύσκολο να δουλέψεις με μέταλλο με τόσο υψηλούς ρυθμούς.
• Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του μαγγανίου είναι πολύ χαμηλή, επομένως η χρήση του στην ηλεκτρική μηχανική είναι επίσης περιορισμένη.

Θα μιλήσουμε για τις χημικές και φυσικές ιδιότητες του μαγγανίου περαιτέρω.

Ιδιότητες και χαρακτηριστικά

Τα φυσικά χαρακτηριστικά του μετάλλου εξαρτώνται σημαντικά από τη θερμοκρασία. Δεδομένης της παρουσίας έως και 4 τροποποιήσεων, αυτό δεν αποτελεί έκπληξη.

Τα κύρια χαρακτηριστικά της ουσίας είναι τα εξής:

• πυκνότητα - σε κανονική θερμοκρασία είναι 7,45 g / cu. βλέπε Αυτή η τιμή εξαρτάται ασθενώς από τη θερμοκρασία: για παράδειγμα, όταν θερμαίνεται στους 600 C, η πυκνότητα μειώνεται μόνο κατά 7%.
• Σημείο τήξης - 1244 C;
• σημείο βρασμού - 2095 C;
• Η θερμική αγωγιμότητα στους 25 C είναι 66,57 W / (m K), που είναι ένας χαμηλός δείκτης για ένα μέταλλο.
• ειδική θερμική ικανότητα - 0,478 kJ / (kg K);
• ο συντελεστής γραμμικής διαστολής, μετρημένος στους 20 C, είναι ίσος με 22,3 10 -6 deg -1 - ; Η θερμοχωρητικότητα και η θερμική αγωγιμότητα μιας ουσίας αυξάνονται γραμμικά με την αύξηση της θερμοκρασίας.
• ειδική ηλεκτρική αντίσταση - 1,5–2,6 μm m, μόνο ελαφρώς υψηλότερη από αυτή του μολύβδου.

Το μαγγάνιο είναι παραμαγνητικό, δηλαδή μαγνητίζεται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο και έλκεται από μαγνήτη. Το μέταλλο περνά στην αντισιδηρομαγνητική κατάσταση σε χαμηλές θερμοκρασίες και η θερμοκρασία μετάβασης για κάθε τροποποίηση είναι διαφορετική.

Η δομή και η σύνθεση του μαγγανίου περιγράφονται παρακάτω.

Το μαγγάνιο και οι ενώσεις του είναι το θέμα του παρακάτω βίντεο:

Δομή και σύνθεση

Περιγράφονται τέσσερις δομικές τροποποιήσεις της ουσίας, καθεμία από τις οποίες είναι σταθερή σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας. Η σύντηξη με ορισμένα μέταλλα μπορεί να σταθεροποιήσει οποιαδήποτε φάση.

• Έως 707 Cη α-τροποποίηση είναι σταθερή. – κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα, του οποίου το μοναδιαίο στοιχείο περιλαμβάνει 58 άτομα. Μια τέτοια δομή είναι πολύ περίπλοκη και προκαλεί υψηλή ευθραυστότητα της ουσίας. Οι δείκτες του - θερμοχωρητικότητα, θερμική αγωγιμότητα, πυκνότητα, δίνονται ως ιδιότητες μιας ουσίας.
• Στους 700–1079 Cσταθερή είναι η β-φάση με τον ίδιο τύπο πλέγματος, αλλά με πιο απλή δομή: το κελί είναι 20 άτομα. Σε αυτή τη φάση, το μαγγάνιο παρουσιάζει μια ορισμένη πλαστικότητα. Η πυκνότητα της b-τροποποίησης είναι 7,26 g / cu. Η φάση διορθώνεται εύκολα - σβήνοντας την ουσία σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία μετάβασης φάσης.
• Σε θερμοκρασίες από 1079 C έως 1143Η φάση g είναι σταθερή. Χαρακτηρίζεται από ένα κυβικό πλέγμα με επίκεντρο την όψη με κυψέλη 4 ατόμων. Η τροποποίηση είναι πλαστική. Ωστόσο, δεν είναι δυνατό να σταθεροποιηθεί πλήρως η φάση κατά την ψύξη. Στη θερμοκρασία μετάβασης, η πυκνότητα του μετάλλου είναι 6,37 g/cu. cm, στο κανονικό - 7, 21 g / cu. εκ.
• Σε θερμοκρασία πάνω από 1143 C και να βράσεισταθεροποιείται η φάση d με κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα, το κελί του οποίου περιλαμβάνει 2 άτομα. Η πυκνότητα τροποποίησης είναι 6,28 g/cu. Δείτε. Είναι ενδιαφέρον ότι το d-Mn μπορεί να μεταβεί σε αντισιδηρομαγνητική κατάσταση σε υψηλή θερμοκρασία - 303 C.

Οι μεταβάσεις φάσεων έχουν μεγάλη σημασία για την απόκτηση διαφόρων κραμάτων, ειδικά επειδή τα φυσικά χαρακτηριστικά των δομικών τροποποιήσεων είναι διαφορετικά.

Η παραγωγή μαγγανίου περιγράφεται παρακάτω.

Παραγωγή

Βασικά, αλλά υπάρχουν και ανεξάρτητες καταθέσεις. Έτσι, έως και το 40% των παγκόσμιων αποθεμάτων μεταλλευμάτων μαγγανίου συγκεντρώνεται στην επικράτεια του κοιτάσματος της Χιατούρας.

Το στοιχείο διασκορπίζεται σχεδόν σε όλους τους βράχους και ξεπλένεται εύκολα. Η περιεκτικότητά του σε θαλασσινό νερό είναι χαμηλή, αλλά στον πυθμένα των ωκεανών, μαζί με το σίδηρο, σχηματίζει συσσωρεύσεις, στις οποίες η περιεκτικότητα του στοιχείου φτάνει το 45%. Τα κοιτάσματα αυτά θεωρούνται ελπιδοφόρα για περαιτέρω ανάπτυξη.

Υπάρχουν λίγα μεγάλα κοιτάσματα μαγγανίου στο έδαφος της Ρωσίας, επομένως για τη Ρωσική Ομοσπονδία είναι μια εξαιρετικά σπάνια πρώτη ύλη.

Τα πιο διάσημα ορυκτά είναι ο πυρολουσίτης, ο μαγνητίτης, ο βραουνίτης, το μαγγάνιο και ούτω καθεξής. Η περιεκτικότητα του στοιχείου σε αυτά κυμαίνεται από 62 έως 69%. Εξορύσσονται με μέθοδο λατομείου ή ορυχείου. Κατά κανόνα, το μετάλλευμα είναι προπλυμένο.

Η λήψη μαγγανίου σχετίζεται άμεσα με τη χρήση του. Βασικός καταναλωτής της είναι η χαλυβουργία και για τις ανάγκες της δεν απαιτείται το ίδιο το μέταλλο αλλά ο συνδυασμός του με σίδηρο - σιδηρομαγγάνιο. Ως εκ τούτου, μιλώντας για την παραγωγή μαγγανίου, συχνά εννοούν μια ένωση απαραίτητη στη σιδηρούχα μεταλλουργία.

Παλαιότερα, το σιδηρομαγγάνιο παραγόταν σε υψικάμινους. Αλλά λόγω της έλλειψης οπτάνθρακα και της ανάγκης χρήσης φτωχών μεταλλευμάτων μαγγανίου, οι κατασκευαστές στράφηκαν στην τήξη σε ηλεκτρικούς κλιβάνους.

Για την τήξη, χρησιμοποιούνται ανοιχτοί και κλειστοί φούρνοι με επένδυση άνθρακα - με αυτόν τον τρόπο λαμβάνεται σιδηρομαγγάνιο άνθρακα. Η τήξη πραγματοποιείται σε τάση 110-160 V, χρησιμοποιώντας δύο μεθόδους - ροή και χωρίς ροή. Η δεύτερη μέθοδος είναι πιο οικονομική, καθώς επιτρέπει την πληρέστερη εξαγωγή του στοιχείου, ωστόσο, με υψηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο στο μετάλλευμα, μόνο η μέθοδος ροής είναι δυνατή.

• Μέθοδος χωρίς ροή- συνεχής διαδικασία. Το μείγμα μεταλλεύματος μαγγανίου, οπτάνθρακα και ρινίσματα σιδήρου φορτώνεται καθώς επανατήκεται. Είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι η ποσότητα του αναγωγικού παράγοντα είναι επαρκής. Το σιδηρομαγγάνιο και η σκωρία παράγονται ταυτόχρονα 5-6 φορές ανά βάρδια.
• Πυρικομαγγάνιοπαράγεται με παρόμοια μέθοδο σε ηλεκτρικό φούρνο τήξης. Η χρέωση, εκτός από μετάλλευμα, περιλαμβάνει σκωρία μαγγανίου - χωρίς φώσφορο, χαλαζίτη και κοκ.
• Μεταλλικό μαγγάνιοπου λαμβάνεται παρόμοια με την τήξη σιδηρομαγγανίου. Η πρώτη ύλη είναι τα απόβλητα από τη χύτευση και την κοπή του κράματος. Μετά την τήξη του κράματος και του μείγματος, προστίθεται πυριτομαγγάνιο και 30 λεπτά πριν το τέλος της τήξης φυσείται με πεπιεσμένο αέρα.
• Λαμβάνεται μια χημικά καθαρή ουσία ηλεκτρόλυση.

Εφαρμογή

Το 90% της παγκόσμιας παραγωγής μαγγανίου πηγαίνει στη βιομηχανία χάλυβα. Επιπλέον, τα περισσότερα μέταλλα δεν απαιτείται να αποκτούν τα ίδια κράματα μαγγανίου, αλλά για και περιλαμβάνουν το 1% του στοιχείου. Επιπλέον, μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως το νικέλιο εάν η περιεκτικότητά του αυξηθεί σε 4–16%. Το γεγονός είναι ότι το μαγγάνιο, καθώς σταθεροποιεί τη φάση ωστενίτη στον χάλυβα.

Το μαγγάνιο μπορεί να μειώσει σημαντικά τη θερμοκρασία μετάβασης του ωστενίτη σε φερρίτη, γεγονός που εμποδίζει την καθίζηση του καρβιδίου του σιδήρου. Έτσι, το τελικό προϊόν αποκτά μεγαλύτερη ακαμψία και αντοχή.

Το στοιχείο μαγγανίου χρησιμοποιείται για την απόκτηση ανθεκτικό στη διάβρωση - από 1%. Τέτοιο υλικό χρησιμοποιείται στη βιομηχανία επεξεργασίας τροφίμων για την κατασκευή μιας ποικιλίας δοχείων. Τα κράματα μετάλλων με - χρησιμοποιούνται στην κατασκευή θαλάσσιων ελίκων, ρουλεμάν, γραναζιών και άλλων εξαρτημάτων που έρχονται σε επαφή με το θαλασσινό νερό.

Οι ενώσεις του χρησιμοποιούνται ευρέως στη μη μεταλλουργική βιομηχανία - στην ιατρική, τη γεωργία και τη χημική βιομηχανία.

Το μαγγάνιο είναι ένα μέταλλο που είναι ενδιαφέρον όχι τόσο από μόνο του όσο στις ιδιότητες των πολλών ενώσεων του. Ωστόσο, είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί η σημασία του ως στοιχείου κράματος.

Η αντίδραση του οξειδίου του μαγγανίου με το αλουμίνιο αποδεικνύεται σε αυτό το βίντεο: