Fomula ya kemikali ya muundo wa manganese. Manganese: sifa kuu, uzalishaji na matumizi ya dutu hii

UFAFANUZI

Manganese- kipengele cha ishirini na tano cha Jedwali la Periodic. Uteuzi - Mn kutoka kwa Kilatini "manganum". Iko katika kipindi cha nne, kikundi cha VIIB. Inahusu metali. Gharama ya msingi ni 25.

Manganese ni kipengele cha kawaida, kinachofanya 0.1% (molekuli) ya ukoko wa dunia. Kati ya misombo iliyo na manganese, madini ya kawaida ni pyrolusite, ambayo ni dioksidi ya manganese MnO 2. Madini ya hausmannite Mn 3 O 4 na braunite Mn 2 O 3 pia ni muhimu sana.

Kwa fomu yake rahisi, manganese ni fedha-nyeupe (Mchoro 1) ngumu, chuma brittle. Uzito wake ni 7.44 g/cm 3, kiwango myeyuko 1245 o C.

Mchele. 1. Manganese. Mwonekano.

Uzito wa atomiki na molekuli ya manganese

Uzito wa Masi wa dutu hii(M r) ni nambari inayoonyesha ni mara ngapi wingi wa molekuli fulani ni kubwa kuliko 1/12 ya wingi wa atomi ya kaboni, na wingi wa atomiki wa kipengele(A r) - ni mara ngapi wastani wa wingi wa atomi za kipengele cha kemikali ni kubwa kuliko 1/12 ya wingi wa atomi ya kaboni.

Kwa kuwa katika hali ya bure manganese iko katika mfumo wa molekuli za Monatomic Mn, maadili ya misa yake ya atomiki na Masi inalingana. Wao ni sawa na 54.9380.

Marekebisho ya allotropi na allotropic ya manganese

Kuna marekebisho manne ya fuwele yanayojulikana ya manganese, ambayo kila moja ni thabiti ya halijoto katika safu fulani ya joto. Chini ya 707 o C, α-manganese ni thabiti na ina muundo tata - kiini chake cha kitengo kina atomi 58. Ugumu wa muundo wa manganese kwa joto chini ya 707 o C huamua udhaifu wake.

Isotopu za manganese

Inajulikana kuwa katika asili manganese inaweza kupatikana katika mfumo wa isotopu pekee 55 Mn. Nambari ya wingi ni 55, kiini cha atomi kina protoni ishirini na tano na neutroni thelathini.

Kuna isotopu za bandia za manganese zilizo na nambari za wingi kutoka 44 hadi 69, pamoja na majimbo saba ya isomeri ya nuclei. Isotopu ya muda mrefu zaidi kati ya hapo juu ni 53 Mn na nusu ya maisha ya miaka milioni 3.74.

Ioni za manganese

Katika kiwango cha nishati ya nje ya atomi ya manganese kuna elektroni saba, ambazo ni valence:

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

Kama matokeo ya mwingiliano wa kemikali, manganese hutoa elektroni zake za valence, i.e. ni wafadhili wao, na hubadilika kuwa ioni iliyojaa chaji chanya:

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+ .

Molekuli ya manganese na atomi

Katika hali ya bure, manganese iko katika mfumo wa molekuli za monoatomic Mn. Hapa kuna sifa za atomi ya manganese na molekuli:

Aloi za manganese

Manganese hutumiwa hasa katika utengenezaji wa vyuma vya aloi. Chuma cha manganese, kilicho na hadi 15% Mn, kina ugumu wa juu na nguvu. Sehemu za kazi za mashine za kusaga, vinu vya mpira, na reli za reli hufanywa kutoka kwayo. Aidha, manganese ni sehemu ya aloi za msingi za magnesiamu; huongeza upinzani wao kwa kutu. Aloi ya shaba na manganese na nickel - manganin ina mgawo wa joto la chini la upinzani wa umeme. Manganese hupatikana kwa kiasi kidogo katika aloi nyingi za alumini.

Mifano ya kutatua matatizo

MFANO 1

Zoezi

Manganese hupatikana kwa kupunguza oksidi ya manganese(III) na silicon. Oksidi ya kiufundi yenye uzito wa g 20 (sehemu kubwa ya uchafu ni 5.2%) ilipunguzwa kuwa chuma. Kuhesabu wingi wa manganese iliyopatikana.

Suluhisho

Wacha tuandike equation ya mmenyuko wa kupunguzwa kwa oksidi ya manganese (III) na silicon hadi manganese:

2Mn 2 O 3 + 3Si = 3SiO 2 + 4Mn.

Wacha tuhesabu misa ya oksidi ya manganese (III) bila uchafu:

ω safi (Mn 2 O 3) = 100% - ω uchafu;

ω safi (Mn 2 O 3) = 100% - 5.2 = 94.8% = 0.984.

m safi (Mn 2 O 3) = m uchafu (Mn 2 O 3) × ω safi (Mn 2 O 3) / 100%;

m safi (Mn 2 O 3) = 20 × 0.984 = 19.68 g.

Wacha tuamue kiasi cha dutu ya oksidi ya manganese (III) (uzito wa molar - 158 g/mol):

n (Mn 2 O 3) = m (Mn 2 O 3) / M (Mn 2 O 3);

n (Mn 2 O 3) = 19.68 / 158 = 0.12 mol.

Kulingana na mlinganyo wa majibu n(Mn 2 O 3) : n(Si) = 2:3, ambayo ina maana

n(Si) = 3/2×n(Mn 2 O 3) = 3/2×0.12 = 0.2 mol.

Kisha misa ya silicon itakuwa sawa (molekuli ya molar - 28 g / mol):

m (Si) = n (Si) × M (Si);

m(Si) = 0.2 × 28 = 5.6 g.

Jibu

Uzito wa silicon 5.6 g

MFANO 2

Zoezi

Kuhesabu wingi wa potasiamu permanganate, ambayo ni muhimu kwa oxidation ya sulfite ya potasiamu yenye uzito wa 7.9 g katika mazingira ya neutral.

Suluhisho

Wacha tuandike equation ya majibu ya oxidation ya sulfite ya potasiamu na permanganate ya potasiamu katika mazingira ya upande wowote:

2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O = 2MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2KOH.

Wacha tuhesabu idadi ya moles ya sulfite ya potasiamu (molekuli ya molar - 158 g / mol):

n (K 2 SO 3) = m (K 2 SO 3) / M (K 2 SO 3);

n (K 2 SO 3) = 7.9 / 158 = 0.05 mol.

Kulingana na mlinganyo wa majibu n(K 2 SO 3) : n(KMnO 4) = 3:2, ambayo ina maana

n(KMnO 4) = 2/3 × n(K 2 SO 3) = 2/3 × 0.05 = 0.03 mol.

Wingi wa pamanganeti ya potasiamu muhimu kwa oxidation ya sulfite ya potasiamu katika mazingira ya upande wowote ni sawa na (uzito wa molar - 158 g/mol):

m (KMnO 4) = n (KMnO 4) × M (KMnO 4);

m (KMnO 4) = 0.03 × 158 = 4.74 g.

Jibu

Uzito wa permanganate ya potasiamu ni 4.74 g

Imekamilika : mwanafunzi wa mwaka wa kwanza

Kitivo cha Uhandisi

15 b vikundi

Koshmanov V.V.

Imeangaliwa na: Kharchenko N.T.

Velikiye Luki 1998

Rejea ya kihistoria. 3

Usambazaji katika asili. 3

Tabia za kimwili na kemikali. 3

Mchanganyiko wa manganese ya divalent. 4

Mchanganyiko wa manganese ya tetravalent. 4

Misombo ya manganese yenye hexavalent. 5

Mchanganyiko wa manganese ya heptavalent. 5

Risiti. 6

Utumiaji wa manganese na misombo yake. 6

Fasihi. 7

Rejea ya kihistoria.

Madini ya manganese yamejulikana kwa muda mrefu. Mwanasayansi wa kale wa Kirumi Pliny anataja jiwe jeusi ambalo lilitumiwa kupunguza rangi ya kioo kioevu; tulikuwa tunazungumzia madini ya pyrolusite MnO2 . Huko Georgia, pyrolusite imetumika kama nyenzo ya kuongeza katika utengenezaji wa chuma tangu nyakati za zamani. Kwa muda mrefu, pyrolusite iliitwa magnesia nyeusi na ilionekana kuwa aina ya madini ya chuma ya sumaku. Mnamo 1774, K. Schelle alithibitisha kuwa hii ilikuwa kiwanja cha chuma kisichojulikana, na mwanasayansi mwingine wa Kiswidi, Yu Gai, kwa kupokanzwa sana mchanganyiko wa pyrolusite na makaa ya mawe, alipata manganese iliyochafuliwa na kaboni. Jina Manganese jadi linatokana na Kijerumani Manganez- madini ya manganese.

Usambazaji katika asili.

Maudhui ya wastani ya Manganese katika ukoko wa dunia ni 0.1%, katika miamba mingi ya moto ni 0.06-0.2% kwa wingi, ambapo iko katika hali ya kutawanywa kwa fomu. Mn2+ (analog Fe 2+). Juu ya uso wa dunia Mb 2+ kwa urahisi iliyooksidishwa, madini pia yanajulikana hapa Mn 3+ Na Mn4+. Katika biosphere, Manganese huhama kwa nguvu chini ya hali ya kupunguza na haifanyi kazi chini ya hali ya vioksidishaji. Manganese hutembea zaidi katika maji yenye asidi ya tundra na mazingira ya misitu, ambapo hupatikana katika fomu. Mb 2+ . Maudhui ya Manganese hapa mara nyingi ni mimea iliyoinuliwa na iliyopandwa katika baadhi ya maeneo inakabiliwa na Manganese ya ziada; Mashindano ya chuma-manganese, ziwa na ore za kinamasi huundwa katika udongo, maziwa, na vinamasi. Katika nyika kavu na jangwa chini ya hali ya mazingira ya oksidi ya alkali, Manganese haifanyi kazi. Viumbe hai katika Manganese mimea iliyopandwa mara nyingi huhitaji microfertilizer ya manganese. Maji ya mto ni duni katika Manganese (10 -6 -10 -5 g/l), hata hivyo, uondoaji wa jumla wa kipengele hiki ni kikubwa, na wingi wake umewekwa katika ukanda wa pwani.

Tabia za kimwili na kemikali.

Katika hali yake safi, manganese hupatikana ama kwa electrolysis ya suluhisho la manganese sulfate. II) , au kwa kupunguzwa kutoka kwa oksidi na silicon katika majiko ya umeme. Manganese ya msingi ni chuma-nyeupe, ngumu lakini brittle. Udhaifu wake unaelezewa na ukweli kwamba kwa joto la kawaida kiini cha kitengo Mhe inajumuisha atomi 58 katika muundo changamano wa openwork ambao haujajazwa karibu. Uzito wa Manganese ni 7.44 g/cm 3, kiwango cha kuyeyuka ni 1244 o C, kiwango cha kuchemsha ni 2150 o C. Katika athari huonyesha valency kutoka 2 hadi 7, majimbo ya oxidation imara zaidi ni +2, +4, +7.

Mchanganyiko wa manganese ya divalent.

Chumvi tofauti za manganese zinaweza kupatikana kwa kufutwa katika asidi ya dilute: Mn+2HCl MnCl 2 +H2 Wakati kufutwa katika maji, hidroksidi huundwa Mn(II): Mn+2HOH Mn(OH) 2 +H 2 Hidroksidi ya manganese inaweza kupatikana kwa njia ya mvua nyeupe kwa kutibu ufumbuzi wa chumvi za manganese divalent na alkali: MnSO 4 +2NaOH Mn(OH)2 +NaSO 4

Mn(II) misombo isiyo imara katika hewa, na Mn(OH)2 katika hewa haraka hugeuka kahawia, na kugeuka kuwa oksidi-hidroksidi ya manganese ya tetravalent.

2 Mn(OH) 2 +O 2 MnO(OH) 2

Hidroksidi ya manganese inaonyesha mali ya msingi tu na haifanyi na alkali, na inapoingiliana na asidi hutoa chumvi zinazofanana.

Mn(OH) 2 +2HCl MnCl 2 + 2H2O

Oksidi ya manganese inaweza kupatikana kutokana na mtengano wa carbonate ya manganese:

MnCO 3 MnO+CO 2

Au wakati wa kupunguza dioksidi ya manganese na hidrojeni:

MnO 2 +H 2 MnO+H 2 O

Mchanganyiko wa manganese ya tetravalent.

Maarufu zaidi kati ya misombo ya tetravalent ya manganese ni dioksidi ya manganese. MnO2- pyrolusite. Tangu valence IV ni ya kati, muunganisho Mhe (VI) huundwa kama wakati wa oxidation ya manganese divalent. Mn(NO 3) 2 MnO 2 +2NO 2

Kwa hivyo wakati wa kupunguza misombo ya manganese katika kati ya alkali:

3K 2 MnO 4 +2H 2 O 2KMnO 4 +MnO 2 +4KOH Mmenyuko wa mwisho ni mfano wa mmenyuko wa oxidation ya kibinafsi - uponyaji wa kibinafsi, ambayo inaonyeshwa na ukweli kwamba sehemu ya atomi ya kitu kimoja imeoksidishwa, wakati huo huo kupunguza atomi iliyobaki ya kitu kimoja:

Mn 6+ +2e=Mn 4+ 1

Mb 6+ -e=Mn 7+ 2

Kwa upande wake Mhe KUHUSU 2 inaweza oxidize halidi na halojeni hidrojeni, kwa mfano HCl :

MnO 2 +4HCl MnCl 2 +Cl 2 +2H 2 O

Dioksidi ya manganese ni dutu ngumu ya unga. Inaonyesha mali ya msingi na ya asidi.

Misombo ya manganese yenye hexavalent.

Wakati fusion MnO 2 na alkali mbele ya oksijeni, hewa au mawakala wa oksidi, chumvi za hexavalent hupatikana Manganese , inayoitwa manganeti.

MnO 2 +2KOH+KNO 3 K 2 MnO 2 +KNO 2 +H 2 O

Michanganyiko michache ya manganese yenye hexavalent inajulikana, na kati ya hizi, chumvi muhimu zaidi za asidi ya manganese ni manganeti.

Asidi ya manganese yenyewe, pamoja na trioksidi yake ya manganese inayolingana MnO 3 , haipo katika fomu ya bure kutokana na kutokuwa na utulivu wa michakato ya kupunguza oxidation. Kubadilisha protoni katika asidi na cation ya chuma husababisha utulivu wa manganeti, lakini uwezo wao wa kupitia michakato ya kupunguza oxidation huhifadhiwa. Suluhisho la manganeti ni rangi ya kijani. Wakati wao ni acidified, asidi ya permanganic huundwa na hutengana na misombo tetravalent na heptavalent manganese.

Vioksidishaji vikali hubadilisha manganese hexavalent kuwa manganese heptavalent.

2K2MnO 4 +Cl2 2 2KMnO 4 +2KCl

Mchanganyiko wa manganese ya heptavalent.

Katika hali ya heptavalent, manganese huonyesha mali ya oksidi tu. Miongoni mwa mawakala wa vioksidishaji kutumika katika mazoezi ya maabara na viwanda, permanganate ya potasiamu hutumiwa sana. KMnO 2 , katika maisha ya kila siku inayoitwa pamanganeti ya potasiamu. Permanganate ya potasiamu inaonekana kama fuwele nyeusi-violet. Ufumbuzi wa maji ni rangi ya zambarau, tabia ya ion MnO4- .

Permanganate ni chumvi ya asidi ya manganese, ambayo ni imara tu katika ufumbuzi wa kuondokana (hadi 20%). Suluhisho hizi zinaweza kupatikana kwa hatua ya vioksidishaji vikali kwenye misombo ya divalent ya manganese:

2Mn(NO 3 ) 2 +PbO 2 +6HNO 3 2HMnO 4 +5Pb(NO 3 ) 2 + 2H 2 O

Manganese ni kipengele cha kikundi cha upande wa kikundi cha saba cha kipindi cha nne cha mfumo wa mara kwa mara wa vipengele vya kemikali vya D.I Mendeleev, na nambari ya atomiki 25. Imeteuliwa na ishara Mn (lat. Manganum).

Historia ya ugunduzi wa manganese

Mtaalamu maarufu wa asili na mwandishi wa Roma ya kale, Pliny Mzee, alionyesha uwezo wa miujiza wa unga mweusi wa kuangaza kioo. Kwa muda mrefu dutu hii, ambayo hutoa unga mweusi wakati wa kusagwa, imekuwa ikiitwa pyrolusite, au dioksidi ya manganese. Vanocchio Biringuccio pia aliandika juu ya uwezo wa pyrolusite kusafisha glasi mnamo 1540. Pyrolusite ni madini muhimu zaidi kwa uzalishaji wa manganese, chuma kinachotumiwa hasa katika madini.

Manganese na magnesiamu hupata majina yao kutoka kwa neno "magnesia." Asili ya jina la vipengele viwili vya kemikali kutoka kwa neno moja inaelezwa na ukweli kwamba pyrolusite ilikuwa kwa muda mrefu kinyume na magnesia nyeupe na iliitwa magnesia nyeusi. Baada ya kupata chuma katika hali yake safi, manganese ilibadilishwa jina. Jina hilo lilitokana na neno la Kiyunani "manganese", ambalo lilimaanisha kusafisha (dokezo la matumizi yake ya zamani kama glasi "safi"). Watafiti wengine wanaamini kwamba jina la kitu hicho linatokana na neno la Kilatini "magnes" - sumaku, kwani pyrolusite, ambayo manganese hutolewa, ilizingatiwa katika nyakati za zamani kuwa aina ya dutu ambayo sasa inaitwa ore ya chuma ya sumaku.

Manganese iligunduliwa mnamo 1774 na mwanakemia wa Uswidi Carl Wilhelm Scheele. Kweli, Scheele hakutenga manganese, wala molybdenum, wala tungsten katika fomu safi; alionyesha tu kuwa madini aliyoyachunguza yalikuwa na mambo haya mapya. Kipengele nambari 25 kiligunduliwa katika madini ya pyrolusite MnO 2 · H 2 O, inayojulikana na Pliny Mzee. Pliny aliiona kama aina ya madini ya chuma ya sumaku, ingawa pyrolusite haivutiwi na sumaku. Pliny alitoa maelezo kwa utata huu.

Katika maandishi ya alchemist maarufu Albertus Magnus (karne ya 13) madini haya yanaitwa "magnesia". Katika karne ya 16 jina "manganese" tayari linapatikana, ambalo labda lilitolewa na watengeneza glasi na linatokana na neno "manganidzein" - kusafisha.

Wakati Scheele alipokuwa akitafiti pyrolusite mwaka wa 1774, alituma sampuli za madini haya kwa rafiki yake Johan Gottlieb Hahn. Hahn, baadaye profesa na mwanakemia bora wa wakati wake, alivingirisha pyrolusite ndani ya mipira, na kuongeza mafuta kwenye ore, na kuwasha moto wa pyrolysis kwa nguvu katika crucible iliyowekwa na mkaa. Mipira ya chuma iliyosababishwa ilikuwa na uzito mara tatu chini ya mipira ya ore. Hii ilikuwa manganese. Chuma kipya kiliitwa kwanza "magnesia," lakini tangu magnesia nyeupe, oksidi ya magnesiamu, ilikuwa tayari inajulikana wakati huo, chuma kiliitwa "magnesiamu"; jina hili lilipitishwa na Tume ya Kifaransa ya Nomenclature mwaka wa 1787. Lakini mwaka wa 1808, Humphry Davy aligundua magnesiamu na pia akaiita "magnesiamu"; basi, ili kuepuka kuchanganyikiwa, manganese ilianza kuitwa “manganum.” »

Huko Urusi, manganese iliitwa pyrolusite kwa muda mrefu, hadi mnamo 1807 A.I. Scherer hakupendekeza kuita chuma kilichopatikana kutoka kwa manganese ya pyrolusite, na madini yenyewe katika miaka hiyo iliitwa manganese nyeusi.

Kutokea kwa manganese katika asili

Manganese ni elementi ya 14 kwa wingi duniani, na baada ya chuma, ni metali nzito ya pili inayopatikana kwenye ukoko wa dunia (0.03% ya jumla ya idadi ya atomi katika ukoko wa dunia). Katika biosphere, Manganese huhama kwa nguvu katika kupunguza hali na haifanyi kazi katika mazingira ya vioksidishaji. Manganese hutembea zaidi katika maji yenye asidi ya mandhari ya tundra na misitu, ambapo hupatikana katika mfumo wa Mn 2+. Maudhui ya Manganese hapa mara nyingi ni mimea iliyoinuliwa na iliyopandwa katika baadhi ya maeneo inakabiliwa na Manganese ya ziada. Kiasi cha uzito wa manganese huongezeka kutoka tindikali (600 g/t) hadi miamba ya msingi (2.2 kg/t). Inaambatana na chuma katika madini yake mengi, lakini pia kuna amana huru za manganese. Hadi 40% ya madini ya manganese yamejilimbikizia kwenye hifadhi ya Chiatura (eneo la Kutaisi). Manganese iliyotawanyika kwenye miamba huoshwa na maji na kupelekwa kwenye Bahari ya Dunia. Wakati huo huo, yaliyomo katika maji ya bahari ni duni (10 -7 -10 -6%), na katika maeneo ya kina ya bahari mkusanyiko wake huongezeka hadi 0.3% kwa sababu ya oxidation na oksijeni kufutwa ndani ya maji na malezi ya maji- oksidi ya manganese isiyoyeyuka, ambayo iko katika hali ya hidrati (MnO2 x H 2 O) na kuzama ndani ya tabaka za chini za bahari, na kutengeneza kinachojulikana kama vinundu vya chuma-manganese chini, ambayo kiasi cha manganese kinaweza kufikia 45% (pia zina uchafu wa shaba, nikeli na cobalt). Vinundu kama hivyo vinaweza kuwa chanzo cha manganese kwa tasnia katika siku zijazo.

Metali hii ni ya kawaida kama sulfuri au fosforasi. Hifadhi nyingi za madini ya manganese zinapatikana India, Brazili, Magharibi na Afrika Kusini.

Huko Urusi, ni malighafi adimu sana: amana zifuatazo zinajulikana: "Usinskoye" katika mkoa wa Kemerovo, "Polunochnoye" katika mkoa wa Sverdlovsk, "Porozhinskoye" katika Wilaya ya Krasnoyarsk, "South-Khinganskoye" katika Uhuru wa Kiyahudi wa Kiyahudi. Mkoa, eneo la "Rogachevo-Taininskaya" na "Severo-Taininskoye" "uwanja kwenye Novaya Zemlya.

Kupata manganese

Manganese ya kwanza ya metali ilipatikana kwa kupunguza pyrolusite na mkaa: MnO 2 + C → Mn + 2CO. Lakini haikuwa manganese ya msingi. Kama majirani zake kwenye jedwali la upimaji - chromium na chuma, manganese humenyuka pamoja na kaboni na daima huwa na mchanganyiko wa CARBIDE. Hii ina maana kwamba manganese safi haiwezi kupatikana kwa kutumia kaboni. Hivi sasa, njia tatu hutumiwa kupata manganese ya metali: silicothermic (kupunguzwa kwa silicon), aluminothermic (kupunguzwa kwa alumini) na electrolytic.

Njia iliyotumiwa sana ilikuwa njia ya aluminothermic, iliyotengenezwa mwishoni mwa karne ya 19. Katika kesi hii, ni bora kutumia oksidi ya manganese Mn 3 O 4 badala ya pyrolusite kama malighafi ya manganese. Pyrolusite humenyuka pamoja na alumini, ikitoa joto nyingi sana hivi kwamba majibu yanaweza kuwa yasiyodhibitiwa kwa urahisi. Kwa hiyo, kabla ya kupunguza pyrolusite, huchomwa moto, na oksidi iliyopatikana tayari imechanganywa na poda ya alumini na kuweka moto kwenye chombo maalum. Mwitikio 3Mn 3 O 4 + 8Al → 9Mn + 4Al 2 O 3 huanza - haraka sana na hauhitaji nishati ya ziada. Kuyeyuka kwa matokeo kunapozwa, slag ya brittle hukatwa, na ingot ya manganese inavunjwa na kutumwa kwa usindikaji zaidi.

Hata hivyo, mbinu ya aluminothermic, kama njia ya silikothermic, haitoi manganese ya usafi wa hali ya juu. Manganese ya aluminothermic inaweza kusafishwa kwa usablimishaji, lakini njia hii haifai na ya gharama kubwa. Kwa hivyo, wataalamu wa madini kwa muda mrefu wamekuwa wakitafuta njia mpya za kupata manganese safi ya metali na, kwa asili, kimsingi walitegemea uboreshaji wa kielektroniki. Lakini tofauti na shaba, nickel na metali nyingine, manganese iliyowekwa kwenye electrodes haikuwa safi: ilikuwa imechafuliwa na uchafu wa oksidi. Zaidi ya hayo, chuma kilichosababishwa kilikuwa cha porous, tete, na kisichofaa kwa usindikaji.

Wanasayansi wengi mashuhuri walijaribu kupata njia bora ya elektrolisisi ya misombo ya manganese, lakini bila mafanikio. Shida hii pia ilitatuliwa mnamo 1919 na mwanasayansi wa Soviet R.I. Agladze (sasa ni mwanachama kamili wa Chuo cha Sayansi cha SSR ya Georgia). Kutumia teknolojia ya electrolysis aliyotengeneza, chuma cha kutosha kilicho na hadi 99.98% ya kipengele Na. 25 kinapatikana kutoka kwa chumvi za kloridi na asidi ya sulfuriki. Njia hii iliunda msingi wa uzalishaji wa viwandani wa manganese ya metali.

Nje, chuma hiki ni sawa na chuma, tu ngumu zaidi. Inaongeza oksidi hewani, lakini, kama alumini, filamu ya oksidi hufunika haraka uso mzima wa chuma na kuzuia oxidation zaidi. Manganese humenyuka haraka pamoja na asidi, hutengeneza nitridi pamoja na nitrojeni, na carbides pamoja na kaboni. Kwa ujumla, chuma cha kawaida.

Mali ya kimwili ya manganese

Uzito wa Manganese ni 7.2-7.4 g/cm3; t pl 1245 °C; t chemsha 2150 °C. Manganese ina marekebisho 4 ya polimofi: α-Mn (kibao cha ujazo kilicho katikati ya mwili chenye atomi 58 kwa kila seli), β-Mn (mchemraba ulio katikati ya mwili na atomi 20 kwa kila seli), γ-Mn (tetragonal yenye atomi 4 kwa kila seli. ) na δ-Mn ( mwili wa ujazo unaozingatia). Halijoto ya mabadiliko: α=β 705 °C; β=γ 1090 °С na γ=δ 1133 °С; Marekebisho ya α ni tete; γ (na sehemu β) ni plastiki, ambayo ni muhimu wakati wa kuunda aloi.

Radi ya atomiki ya Manganese ni 1.30 Å. ionic radii (katika Å): Mn 2+ 0.91, Mn 4+ 0.52; Mn 7+ 0.46. Sifa nyingine za kimaumbile za α-Mn: joto maalum (saa 25°C) 0.478 kJ/(kg K) [t. e. 0.114 kcal/(g °C)]; mgawo wa joto wa upanuzi wa mstari (saa 20 ° C) 22.3 · 10 -6 deg -1; conductivity ya mafuta (saa 25 ° C) 66.57 W / (m K) [t. e. 0.159 cal/(cm·sec·°С)]; upinzani maalum wa umeme wa volumetric 1.5-2.6 μΩ m (yaani 150-260 μΩ cm): mgawo wa joto wa upinzani wa umeme (2-3) 10 -4 deg -1. Manganese ni paramagnetic.

Tabia ya kemikali ya manganese

Manganese inafanya kazi kabisa; inapokanzwa, inaingiliana kwa nguvu na zisizo za metali - oksijeni (mchanganyiko wa oksidi za manganese za valencies tofauti huundwa), nitrojeni, sulfuri, kaboni, fosforasi na wengine. Kwa joto la kawaida, Manganese haibadiliki hewani: humenyuka polepole sana na maji. Inayeyuka kwa urahisi katika asidi (hidrokloriki, dilute sulfuriki), na kutengeneza divalent manganese chumvi. Inapokanzwa kwenye ombwe, Manganese huvukiza kwa urahisi hata kutoka kwa aloi.

Inapita wakati wa oxidation katika hewa. Manganese ya unga huwaka katika oksijeni (Mn + O 2 → MnO 2). Inapokanzwa, manganese hutengana na maji, ikitoa hidrojeni (Mn + 2H 2 O → (t) Mn(OH) 2 + H 2), hidroksidi ya manganese inayosababisha hupunguza kasi ya majibu.

Manganese inachukua hidrojeni, na kwa kuongezeka kwa joto, umumunyifu wake katika manganese huongezeka. Kwa joto zaidi ya 1200 ° C humenyuka pamoja na nitrojeni, na kutengeneza nitridi za nyimbo mbalimbali.

Kaboni humenyuka pamoja na manganese iliyoyeyushwa kuunda Mn 3 C carbides na nyinginezo. Pia huunda silicides, borides, na fosfidi.

Humenyuka pamoja na asidi hidrokloriki na sulfuriki kulingana na mlinganyo:

Mn + 2H + → Mn 2+ + H 2

Na asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia, majibu yanaendelea kulingana na equation:

Mn + 2H 2 SO 4 (conc.) → MnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Manganese ni thabiti katika suluhisho la alkali.

Manganese huunda oksidi zifuatazo: MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, MnO 3 (haijatengwa katika hali huru) na anhidridi ya manganese Mn 2 O 7.

Mn 2 O 7 chini ya hali ya kawaida ni kioevu giza kioevu kioevu dutu, imara sana; inapochanganywa na asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia, huwasha vitu vya kikaboni. Kwa 90 °C Mn 2 O 7 hutengana kwa mlipuko. Oksidi imara zaidi ni Mn 2 O 3 na MnO 2, pamoja na oksidi ya pamoja ya Mn 3 O 4 (2MnO · MnO 2, au Mn 2 MnO 4 chumvi).

Wakati oksidi ya manganese (IV) (pyrolusite) imeunganishwa na alkali mbele ya oksijeni, manganeti huundwa:

2MnO 2 + 4KOH + O 2 → 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O

Suluhisho la manganeti lina rangi ya kijani kibichi. Wakati acidified, majibu hutokea:

3K 2 MnO 4 + 3H 2 SO 4 → 3K 2 SO 4 + 2HMnO 4 + MnO(OH) 2 ↓ + H 2 O

Suluhisho hugeuka nyekundu kwa sababu ya kuonekana kwa MnO 4 - anion na mvua ya hudhurungi ya hidroksidi ya manganese (IV) kutoka kwayo.

Asidi ya manganese ni kali sana, lakini haina msimamo, haiwezi kujilimbikizia zaidi ya 20%. Asidi yenyewe na chumvi zake (permanganate) ni vioksidishaji vikali. Kwa mfano, pamanganeti ya potasiamu, kulingana na pH ya suluhisho, huweka oksidi ya vitu mbalimbali, kupunguzwa kwa misombo ya manganese ya viwango tofauti vya oxidation. Katika mazingira ya tindikali - kwa misombo ya manganese (II), katika mazingira ya neutral - kwa misombo ya manganese (IV), katika mazingira yenye alkali - kwa misombo ya manganese (VI).

Inapokanzwa, permanganate hutengana na kutolewa kwa oksijeni (moja ya njia za maabara za kutoa oksijeni safi). Mwitikio unaendelea kulingana na equation (kwa mfano wa permanganate ya potasiamu):

2KMnO 4 →(t) K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Chini ya ushawishi wa vioksidishaji vikali, ioni ya Mn 2+ inabadilika kuwa MnO 4 − ion:

2MnSO 4 + 5PbO 2 + 6HNO 3 → 2HMnO 4 + 2PbSO 4 + 3Pb(NO 3) 2 + 2H 2 O

Mwitikio huu unatumika kwa uamuzi wa ubora wa Mn 2+

Wakati miyeyusho ya chumvi ya Mn(II) inapowekwa alkali, mvua ya hidroksidi ya manganese(II), ambayo hubadilika haraka kuwa kahawia hewani kutokana na uoksidishaji.

Matumizi ya manganese katika tasnia

Manganese hupatikana katika aina zote za chuma na chuma cha kutupwa. Uwezo wa manganese kuunda aloi na metali zinazojulikana zaidi hutumiwa kutengeneza sio tu aina anuwai za chuma cha manganese, lakini pia idadi kubwa ya aloi zisizo za chuma (manganins). Kati ya hizi, aloi za manganese na shaba (shaba ya manganese) ni ya kushangaza sana. Ni, kama chuma, inaweza kuwa ngumu na wakati huo huo kuwa na sumaku, ingawa hakuna manganese au shaba zinazoonyesha sifa za sumaku zinazoonekana.

Jukumu la kibaolojia la manganese na yaliyomo katika viumbe hai

Manganese huathiri kikamilifu kimetaboliki ya protini, wanga na mafuta. Uwezo wa manganese kuongeza hatua ya insulini na kudumisha kiwango fulani cha cholesterol katika damu pia inachukuliwa kuwa muhimu. Katika uwepo wa manganese, mwili hutumia mafuta kikamilifu zaidi. Nafaka (hasa oatmeal na Buckwheat), maharagwe, mbaazi, ini ya nyama ya ng'ombe na bidhaa nyingi za kuoka ni tajiri katika microelement hii, ambayo inakidhi mahitaji ya kila siku ya binadamu ya manganese - 5.0-10.0 mg.

Usisahau kwamba misombo ya manganese inaweza kuwa na athari ya sumu kwenye mwili wa binadamu. Mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa wa manganese hewani ni 0.3 mg/m3. Katika kesi ya sumu kali, uharibifu wa mfumo wa neva huzingatiwa na dalili ya tabia ya parkinsonism ya manganese.

Kiasi cha uzalishaji wa madini ya manganese nchini Urusi

Marganets GOK - 29%

Hifadhi ya manganese iligunduliwa mnamo 1883. Mnamo 1985, mgodi wa Pokrovsky ulianza kuchimba madini kwa msingi wa amana hii. Mgodi ulipoendelea na machimbo mapya na migodi ikaibuka, GOK ya Marganets iliundwa.
Muundo wa viwanda wa mmea ni pamoja na: machimbo mawili ya uchimbaji wa shimo la wazi la madini ya manganese, migodi mitano ya madini ya chini ya ardhi, viwanda vitatu vya usindikaji, pamoja na warsha na huduma muhimu, ikiwa ni pamoja na. ukarabati wa mitambo, usafiri, nk.

Ordzhonikidze GOK - 71%

Aina kuu ya bidhaa zinazozalishwa ni mkusanyiko wa manganese wa darasa tofauti na maudhui ya manganese safi kutoka 26% hadi 43% (kulingana na daraja). Bidhaa-zaidi ni udongo uliopanuliwa na sludge.

Biashara huchimba madini ya manganese katika maeneo yaliyogawiwa ya madini. Akiba ya madini itadumu kwa zaidi ya miaka 30. Jumla ya akiba ya madini ya manganese nchini Ukrainia katika kiwanda cha uchimbaji na usindikaji wa madini ya Ordzhonikidze na Manganese ni theluthi moja ya hifadhi zote za dunia.

Manganese ni kipengele cha kemikali kilicho kwenye jedwali la mara kwa mara chini ya nambari ya atomiki 25. Majirani zake ni chromium na chuma, ambayo husababisha kufanana kwa mali ya kimwili na kemikali ya metali hizi tatu. Kiini chake kina protoni 25 na neutroni 30. Uzito wa atomiki wa kipengele ni 54.938.

Tabia za manganese

Manganese ni chuma cha mpito kutoka kwa d-familia. Fomula yake ya kielektroniki ni kama ifuatavyo: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Ugumu wa manganese kwenye kiwango cha Mohs umepimwa kwa 4. Chuma ni ngumu kabisa, lakini wakati huo huo, ni brittle. Conductivity yake ya joto ni 0.0782 W / cm * K Kipengele kina sifa ya rangi ya fedha-nyeupe.

Kuna marekebisho manne ya chuma yanayojulikana kwa mwanadamu. Kila mmoja wao ana sifa ya utulivu wa thermodynamic chini ya hali fulani za joto. Kwa hivyo, a-manganese ina muundo tata na inaonyesha utulivu wake kwa joto chini ya 707 0 C, ambayo huamua udhaifu wake. Marekebisho haya ya chuma yana atomi 58 kwenye seli yake ya msingi.

Manganese inaweza kuwa na hali tofauti za oxidation - kutoka 0 hadi +7, wakati +1 na +5 ni nadra sana. Wakati chuma huingiliana na hewa, inakuwa passivated. Manganese ya unga huwaka katika oksijeni:

Mn+O2=MnO2

Ikiwa chuma kinakabiliwa na joto la juu, i.e. inapokanzwa, hutengana ndani ya maji na kuhamishwa kwa hidrojeni:

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

Inafaa kumbuka kuwa hidroksidi ya manganese, safu yake ambayo huundwa kama matokeo ya mmenyuko, hupunguza mchakato wa majibu.

Hidrojeni inafyonzwa na chuma. Kadiri joto linavyoongezeka, ndivyo umumunyifu wake katika manganese unavyoongezeka. Ikiwa hali ya joto imezidi 12000C, basi manganese humenyuka na nitrojeni, kama matokeo ya ambayo nitriti huundwa, ambayo ina nyimbo tofauti.

Chuma pia huingiliana na kaboni. Matokeo ya mmenyuko huu ni malezi ya carbides, pamoja na silicides, borides, na phosphides.

Metali ni sugu kwa mfiduo wa suluhisho za alkali.

Ina uwezo wa kutengeneza oksidi zifuatazo: MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, MnO 3, ya mwisho ambayo haijatengwa katika hali ya bure, pamoja na anhydride ya manganese Mn 2 O 7. Chini ya hali ya kawaida ya kuwepo, anhydride ya manganese ni kioevu, dutu ya mafuta ya rangi ya kijani ya giza ambayo haina utulivu mkubwa. Ikiwa hali ya joto imeongezeka hadi 90 0 C, basi mtengano wa anhydride unaambatana na mlipuko. Miongoni mwa oksidi zinazoonyesha utulivu mkubwa ni Mn 2 O 3 na MnO 2, pamoja na oksidi ya pamoja ya Mn 3 O 4 (2MnO · MnO 2, au Mn 2 MnO 4 chumvi).

Oksidi za manganese:

Wakati wa kuunganishwa kwa pyrolusite na alkali na uwepo wa oksijeni, majibu hutokea na malezi ya manganeti:

2MnO 2 +2KOH+O 2 =2K 2 MnO 4 +2H 2 O

Suluhisho la manganeti lina sifa ya rangi ya kijani kibichi. Ikiwa ni acidified, majibu hutokea na ufumbuzi kugeuka nyekundu. Hii hutokea kwa sababu ya kuundwa kwa anion ya MnO 4 -, ambayo mvua ya manganese ya oksidi ya hidroksidi hutoka.

Asidi ya manganese ni kali, lakini haionyeshi uthabiti fulani, na kwa hivyo mkusanyiko wake wa juu unaoruhusiwa sio zaidi ya 20%. Asidi yenyewe, kama chumvi zake, hufanya kama wakala wa oksidi kali.

Chumvi za manganese sio dhabiti. Hidroksidi zake zina sifa ya tabia ya msingi. Kloridi ya manganese hutengana inapofunuliwa na joto la juu. Ni mpango huu ambao hutumiwa kuzalisha klorini.

Maombi ya manganese

Metali hii si haba - ni kipengele cha kawaida: maudhui yake katika ukoko wa dunia ni 0.03% ya jumla ya idadi ya atomi. Inashikilia nafasi ya tatu katika orodha kati ya metali nzito, ambayo ni pamoja na vipengele vyote vya mfululizo wa mpito, na kuacha chuma na titani mbele. Metali nzito ni zile ambazo uzito wao wa atomiki unazidi 40.

Manganese inaweza kupatikana kwa kiasi kidogo katika miamba fulani. Kimsingi, ujanibishaji wa misombo yake ya oksijeni hupatikana katika mfumo wa pyrolusite ya madini - MnO 2.

Manganese ina matumizi mengi. Ni muhimu kwa ajili ya uzalishaji wa aloi nyingi na kemikali. Bila manganese, haiwezekani kwa viumbe hai kuwepo, kwa kuwa hufanya kama kipengele cha kufuatilia na pia iko katika karibu viumbe vyote vilivyo hai na vya mimea. Manganese ina athari nzuri juu ya michakato ya hematopoietic katika viumbe hai. Pia hupatikana katika vyakula vingi.

Metali ni nyenzo ya lazima katika madini. Ni manganese ambayo hutumiwa kuondoa sulfuri na oksijeni kutoka kwa chuma wakati wa uzalishaji wake. Utaratibu huu unahitaji kiasi kikubwa cha chuma. Lakini inafaa kusema kuwa sio manganese safi ambayo huongezwa kwa kuyeyuka, lakini aloi yake na chuma, inayoitwa ferromanganese. Inapatikana kwa njia ya mmenyuko wa kupunguza pyrolusite na makaa ya mawe. Manganese pia hufanya kama sehemu ya aloi ya vyuma. Shukrani kwa kuongezwa kwa manganese kwa vyuma, upinzani wao wa kuvaa huongezeka sana, na pia huwa chini ya kuathiriwa na matatizo ya mitambo. Uwepo wa manganese katika metali zisizo na feri huongeza nguvu zao na upinzani dhidi ya kutu.

Dioksidi ya metali imepata matumizi yake katika uoksidishaji wa amonia, na pia ni mshiriki katika athari za kikaboni na athari za mtengano wa chumvi za isokaboni. Katika kesi hii, dioksidi ya manganese hufanya kama kichocheo.

Sekta ya kauri pia haiwezi kufanya bila matumizi ya manganese, ambapo MnO 2 hutumiwa kama rangi nyeusi na kahawia nyeusi kwa enamels na glazes. Oksidi ya manganese hutawanywa sana. Ina uwezo mzuri wa kutangaza, shukrani ambayo inawezekana kuondoa uchafu unaodhuru kutoka kwa hewa.

Manganese huletwa ndani ya shaba na shaba. Baadhi ya misombo ya chuma hutumiwa katika awali nzuri ya kikaboni na awali ya kikaboni ya viwanda. Manganese arsenide ina sifa ya athari kubwa ya magnetocaloric, ambayo inakuwa na nguvu zaidi ikiwa inakabiliwa na shinikizo la juu. Manganese telluride hufanya kama nyenzo ya kuahidi ya thermoelectric.

Katika dawa, matumizi ya manganese, au tuseme chumvi zake, pia inafaa. Kwa hivyo, suluhisho la maji la permanganate ya potasiamu hutumiwa kama antiseptic, na pia inaweza kutumika kuosha majeraha, kusugua, na kulainisha vidonda na kuchoma. Kwa baadhi ya sumu na alkaloids na cyanides, ufumbuzi wake unaonyeshwa hata kwa utawala wa mdomo.

Muhimu: Licha ya idadi kubwa ya mambo mazuri ya kutumia manganese, katika hali nyingine misombo yake inaweza kuwa na athari mbaya kwa mwili wa binadamu na hata kuwa na athari ya sumu. Kwa hivyo, kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha mkusanyiko wa manganese hewani ni 0.3 mg/m3. Katika kesi ya sumu iliyotamkwa na dutu hii, mfumo wa neva wa binadamu huathiriwa, ambao unaonyeshwa na ugonjwa wa parkinsonism wa manganese.

Kupata manganese

Metal inaweza kupatikana kwa njia kadhaa. Miongoni mwa njia maarufu zaidi ni zifuatazo:

aluminothermic. Manganese hupatikana kutoka kwa oksidi yake Mn 2 O 3 kwa mmenyuko wa kupunguza. Oksidi, kwa upande wake, huundwa wakati wa calcination ya pyrolusite:

4MnO 2 = 2Mn 2 O 3 +O 2

Mn 2 O 3 +2Al = 2Mn+Al 2 O 3

kurejesha. Manganese hupatikana kwa kupunguza chuma na coke kutoka ore ya manganese, na kusababisha kuundwa kwa ferromanganese (alloy ya manganese na chuma). Njia hii ni ya kawaida, kwa kuwa wingi wa uchimbaji wa jumla wa chuma hutumiwa wakati wa uzalishaji wa aloi mbalimbali, sehemu kuu ambayo ni chuma; ;
electrolysis. Ya chuma katika fomu yake safi hupatikana kwa kutumia njia hii kutoka kwa chumvi zake.

Fomula ya kweli, ya majaribio, au jumla: Mhe

Uzito wa Masi: 54.938

Manganese- kipengele cha kikundi cha upande wa kikundi cha saba cha kipindi cha nne cha mfumo wa mara kwa mara wa vipengele vya kemikali vya D.I Mendeleev na nambari ya atomiki 25. Imeteuliwa na ishara Mn (Kilatini Manganum, manganum, katika muundo wa fomula katika Kirusi. inasomwa kama manganese, kwa mfano, KMnO 4 - manganese ya potasiamu o nne). Dutu rahisi ya manganese (Nambari ya CAS: 7439-96-5) ni chuma-nyeupe-fedha. Pamoja na chuma na aloi zake, imeainishwa kama metali ya feri. Marekebisho matano ya manganese yanajulikana - nne na ujazo na moja na kimiani ya fuwele ya tetragonal.

Historia ya ugunduzi

Moja ya madini kuu ya manganese, pyrolusite, ilijulikana katika nyakati za zamani kama magnesia nyeusi na ilitumika katika kuyeyusha glasi ili kuangaza. Ilizingatiwa aina ya madini ya chuma ya sumaku, na ukweli kwamba hauvutiwi na sumaku ulielezewa na Pliny Mzee na jinsia ya kike ya magnesia nyeusi, ambayo sumaku "haijalishi." Mnamo 1774, mwanakemia wa Uswidi K. Scheele alionyesha kuwa madini hayo yalikuwa na chuma kisichojulikana. Alituma sampuli za ore kwa rafiki yake duka la dawa Yu. Mwanzoni mwa karne ya 19, jina "manganum" lilipitishwa kwa ajili yake (kutoka kwa Manganerz ya Ujerumani - ore ya manganese).

Kuenea kwa asili

Manganese ni elementi ya 14 kwa wingi duniani, na baada ya chuma, ni metali nzito ya pili inayopatikana kwenye ukoko wa dunia (0.03% ya jumla ya idadi ya atomi katika ukoko wa dunia). Kiasi cha uzito wa manganese huongezeka kutoka tindikali (600 g/t) hadi miamba ya msingi (2.2 kg/t). Inaambatana na chuma katika madini yake mengi, lakini pia kuna amana huru za manganese. Hadi 40% ya madini ya manganese yamejilimbikizia kwenye hifadhi ya Chiatura (eneo la Kutaisi). Manganese iliyotawanywa kwenye miamba huoshwa na maji na kupelekwa kwenye Bahari ya Dunia. Wakati huo huo, yaliyomo katika maji ya bahari sio muhimu (10-7-10-6%), na katika maeneo ya kina ya bahari mkusanyiko wake huongezeka hadi 0.3% kwa sababu ya oxidation na oksijeni iliyoyeyushwa ndani ya maji na malezi ya maji- oksidi ya manganese isiyoyeyuka, ambayo iko katika hali ya hidrati (MnO2 xH2O) na kuzama ndani ya tabaka za chini za bahari, na kutengeneza vinundu vya chuma-manganese chini, ambayo kiasi cha manganese kinaweza kufikia 45% (pia zina uchafu. ya shaba, nikeli, cobalt). Vinundu kama hivyo vinaweza kuwa chanzo cha manganese kwa tasnia katika siku zijazo.
Huko Urusi, ni malighafi adimu sana: amana zifuatazo zinajulikana: "Usinskoye" katika mkoa wa Kemerovo, "Polunochnoye" katika mkoa wa Sverdlovsk, "Porozhinskoye" katika Wilaya ya Krasnoyarsk, "South-Khinganskoye" katika Uhuru wa Kiyahudi wa Kiyahudi. Mkoa, eneo la "Rogachevo-Taininskaya" na "Severo-Taininskoye" "uwanja kwenye Novaya Zemlya.

Madini ya manganese

pyrolusite MnO 2 xH 2 O, madini ya kawaida (ina 63.2% ya manganese);
manganite (manganese ore kahawia) MnO(OH) (62.5% manganese);
braunite 3Mn 2 O 3 ·MnSiO3 (69.5% manganese);
hausmannite (MnIIMn2III)O 4;
rhodochrosite (manganese spar, crimson spar) MnCO 3 (47.8% manganese);
psilomelane mMnO MnO 2 nH 2 O (45-60% manganese);
purpurite Mn 3 +, (36.65% manganese).

Risiti

Kutumia njia ya aluminothermic, kupunguza oksidi Mn 2 O 3 iliyoundwa wakati wa calcination ya pyrolusite.
Kupunguza ores ya oksidi ya manganese iliyo na chuma na coke. Ferromanganese (~80% Mn) kawaida hupatikana katika madini kwa kutumia njia hii.
Chuma safi ya manganese hupatikana kwa electrolysis.

Tabia za kimwili

Baadhi ya mali zinaonyeshwa kwenye jedwali. Tabia zingine za manganese:

Kazi ya kazi ya elektroni: 4.1 eV
Mgawo wa upanuzi wa laini ya mafuta: 0.000022 cm/cm/°C (saa 0 °C)
Conductivity ya umeme: 0.00695 106 Ohm -1 cm -1
Uendeshaji wa joto: 0.0782 W/cm K
Enthalpy ya atomization: 280.3 kJ/mol ifikapo 25 °C
Enthalpy inayoyeyuka: 14.64 kJ/mol
Enthalpy ya mvuke: 219.7 kJ / mol
Ugumu

Kiwango cha Brinell: Mn/m²
Kiwango cha Mohs: 4

Shinikizo la mvuke: 121 Pa kwa 1244 °C
Kiasi cha Molar: 7.35 cm³/mol

Tabia za kemikali

Tabia za hali ya oxidation ya manganese: 0, +2, +3, +4, +6, +7 (hali za oxidation +1, +5 hazina tabia). Inapita wakati wa oxidation katika hewa. Manganese ya unga huwaka katika oksijeni.
Inapokanzwa, manganese hutengana na maji, na kuondoa hidrojeni. Katika kesi hii, safu ya hidroksidi ya manganese inayoundwa hupunguza kasi ya majibu. Manganese inachukua hidrojeni, na kwa kuongezeka kwa joto, umumunyifu wake katika manganese huongezeka. Kwa joto zaidi ya 1200 ° C humenyuka pamoja na nitrojeni, na kutengeneza nitridi za nyimbo mbalimbali.
Kaboni humenyuka pamoja na manganese iliyoyeyushwa, na kutengeneza kabidi za Mn 3 C na nyinginezo. Pia huunda silicides, borides, na fosfidi. Manganese ni thabiti katika suluhisho la alkali.
Manganese huunda oksidi zifuatazo: MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, MnO 3 (haijatengwa katika hali huru) na anhidridi ya manganese Mn 2 O 7.
Mn 2 O 7 chini ya hali ya kawaida ni dutu ya mafuta ya kioevu ya rangi ya kijani ya giza, isiyo imara sana; inapochanganywa na asidi ya sulfuriki iliyojilimbikizia, huwasha vitu vya kikaboni. Kwa 90 °C Mn2O7 hutengana kwa mlipuko. Oksidi imara zaidi ni Mn 2 O 3 na MnO 2, pamoja na oksidi ya pamoja ya Mn 3 O 4 (2MnO · MnO 2, au Mn 2 MnO 4 chumvi). Wakati manganese (IV) oksidi (pyrolusite) inaunganishwa na alkali mbele ya oksijeni, manganeti huundwa. Suluhisho la manganeti lina rangi ya kijani kibichi. Suluhisho hubadilika kuwa nyekundu kwa sababu ya kuonekana kwa anion ya MnO 4 -, na mvua ya hudhurungi ya manganese (IV) oksidi-hidroksidi hutoka kutoka kwake.
Asidi ya manganese ni kali sana, lakini haina msimamo, haiwezi kujilimbikizia zaidi ya 20%. Asidi yenyewe na chumvi zake (permanganate) ni vioksidishaji vikali. Kwa mfano, pamanganeti ya potasiamu, kulingana na pH ya suluhisho, huweka oksidi ya vitu mbalimbali, kupunguzwa kwa misombo ya manganese ya viwango tofauti vya oxidation. Katika mazingira ya tindikali - kwa misombo ya manganese (II), katika mazingira ya neutral - kwa misombo ya manganese (IV), katika mazingira yenye alkali - kwa misombo ya manganese (VI).
Inapokanzwa, permanganate hutengana na kutolewa kwa oksijeni (moja ya njia za maabara za kutoa oksijeni safi). Chini ya ushawishi wa mawakala wa vioksidishaji vikali, ioni ya Mn 2+ inabadilika kuwa MnO 4 - ion. Mwitikio huu unatumika kwa uamuzi wa ubora wa Mn 2+ (tazama sehemu "Uamuzi kwa njia za uchambuzi wa kemikali").
Wakati miyeyusho ya chumvi ya Mn(II) inapowekwa alkali, mvua ya hidroksidi ya manganese(II) hutoka ndani yake, ambayo hubadilika kuwa kahawia hewani haraka kutokana na oksidi. Kwa maelezo ya kina ya majibu, angalia sehemu ya "Kuamua kwa Uchambuzi wa Kemikali".
Chumvi MnCl 3, Mn 2 (SO 4) 3 hazina msimamo. Hidroksidi Mn(OH) 2 na Mn(OH) 3 ni za asili, MnO(OH) 2 ni amphoteric. Kloridi ya manganese (IV) MnCl 4 haina msimamo sana, hutengana inapokanzwa, ambayo hutumiwa kuzalisha klorini. Hali ya uoksidishaji sifuri ya manganese hujidhihirisha katika michanganyiko iliyo na σ-donor na π-cceptor ligandi. Kwa hivyo, carbonyl ya muundo Mn 2 (CO) 10 inajulikana kwa manganese.
Michanganyiko mingine ya manganese yenye σ-donor na π-cceptor ligandi (PF 3, NO, N 2, P(C 5 H 5) 3) pia inajulikana.

Maombi ya Viwanda

Maombi katika metallurgy

Manganese katika mfumo wa ferromanganese hutumiwa "deoxidize" chuma wakati wa kuyeyuka kwake, ambayo ni, kuondoa oksijeni kutoka kwake. Kwa kuongeza, hufunga sulfuri, ambayo pia inaboresha mali ya vyuma. Kuingizwa kwa hadi 12-13% Mn katika chuma (kinachojulikana kama Hadfield Steel), wakati mwingine pamoja na metali zingine za aloi, huimarisha sana chuma, na kuifanya kuwa ngumu na sugu kuvaa na kuathiriwa (chuma hiki hukauka sana na kuwa. ngumu zaidi juu ya athari). Chuma hiki hutumiwa kwa ajili ya utengenezaji wa mills ya mpira, mashine ya kusonga ardhi na mawe ya mawe, vipengele vya silaha, nk Hadi 20% Mn huongezwa kwa "chuma cha kioo". Katika miaka ya 1920-40s, matumizi ya Manganese yalifanya iwezekane kuyeyusha chuma cha silaha. Mwanzoni mwa miaka ya 1950, mjadala ulitokea katika jarida la Chuma juu ya uwezekano wa kupunguza yaliyomo kwenye manganese katika chuma cha kutupwa, na kwa hivyo kukataa kudumisha yaliyomo fulani ya manganese katika mchakato wa kuyeyusha ardhi wazi, ambayo, pamoja na V.I. Yavoisky na V.I. Baptistmansky, E.I. Baadaye alionyesha uwezekano wa kufanya mchakato wa kufungua kwenye chuma cha chini cha manganese. Pamoja na uzinduzi wa ZSMK, maendeleo ya usindikaji wa chuma cha chini cha manganese katika vibadilishaji ilianza. Aloi ya 83% Cu, 13% Mn na 4% Ni (manganin) ina upinzani wa juu wa umeme ambao hubadilika kidogo na joto. Kwa hiyo, hutumiwa kwa ajili ya utengenezaji wa rheostats, nk Manganese huletwa ndani ya shaba na shaba.

Maombi katika kemia

Kiasi kikubwa cha dioksidi ya manganese hutumiwa katika utengenezaji wa seli za manganese-zinki hutumiwa katika seli kama kioksidishaji-depolarizer. Misombo ya manganese pia hutumiwa sana katika usanisi mzuri wa kikaboni (MnO 2 na KMnO 4 kama mawakala wa vioksidishaji) na usanisi wa kikaboni wa viwandani (sehemu za vichocheo vya oxidation ya hidrokaboni, kwa mfano, katika utengenezaji wa asidi ya terephthalic kwa oxidation ya p-xylene, oxidation ya mafuta ya taa kwa asidi ya juu ya mafuta). Manganese arsenide ina athari kubwa ya magnetocaloric, ambayo huongezeka chini ya shinikizo. Manganese telluride ni nyenzo ya umeme ya joto (thermo-emf yenye 500 µV/K).

Jukumu la kibaolojia na yaliyomo katika viumbe hai

Manganese hupatikana katika miili ya mimea na wanyama wote, ingawa yaliyomo ndani yake kawaida ni ndogo sana, kwa mpangilio wa maelfu ya asilimia, ina athari kubwa kwa maisha, ambayo ni, ni kipengele cha kufuatilia. Manganese huathiri ukuaji, malezi ya damu na kazi ya tezi za ngono. Majani ya beet ni tajiri sana katika manganese - hadi 0.03%, na idadi kubwa pia hupatikana katika miili ya mchwa nyekundu - hadi 0.05%. Baadhi ya bakteria huwa na hadi asilimia kadhaa ya manganese. Mkusanyiko mkubwa wa manganese katika mwili huathiri, kwanza kabisa, utendaji wa mfumo mkuu wa neva. Hii inajidhihirisha katika uchovu, usingizi, na kuzorota kwa kazi za kumbukumbu. Manganese ni sumu ya polytropic ambayo pia huathiri mapafu, moyo na mishipa na mifumo ya hepatobiliary, na kusababisha athari ya mzio na mutagenic.

Sumu

Kiwango cha sumu kwa wanadamu ni 40 mg ya manganese kwa siku. Kiwango cha kuua kwa wanadamu hakijaamuliwa. Inapochukuliwa kwa mdomo, manganese ni mojawapo ya vipengele vidogo vya sumu. Ishara kuu za sumu ya manganese katika wanyama ni kupungua kwa ukuaji, kupungua kwa hamu ya kula, kimetaboliki ya chuma iliyoharibika, na mabadiliko katika utendaji wa ubongo. Hakuna visa vilivyoripotiwa vya sumu ya manganese kwa wanadamu inayosababishwa na ulaji wa vyakula vyenye manganese nyingi. Sumu ya binadamu huzingatiwa hasa katika hali ya kuvuta pumzi ya muda mrefu ya kiasi kikubwa cha manganese kazini. Inajidhihirisha katika mfumo wa shida kali ya kiakili, pamoja na hyperirritability, hypermotility na hallucinations - "wazimu wa manganese". Baadaye, mabadiliko katika mfumo wa extrapyramidal, sawa na ugonjwa wa Parkinson, yanaendelea. Kwa kawaida huchukua miaka kadhaa kwa picha ya kimatibabu ya sumu sugu ya manganese kutokea. Inaonyeshwa na ongezeko la polepole la mabadiliko ya patholojia katika mwili unaosababishwa na kuongezeka kwa maudhui ya manganese katika mazingira (haswa, kuenea kwa goiter ya kawaida, isiyohusishwa na upungufu wa iodini).

Shamba

Amana ya manganese ya Usinsk