Манган

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Запит «Марганець» перенаправляє сюди; див. також інші значення.
Манґан (Mn)
Атомний номер 25
Зовнішній вигляд
простої речовини
твердий, крихкий світло-сірий метал
Шматки чистого Манґану (99.99%), очищені методом електролізу. Зліва для порівняння куб об'ємом 1 см³ із надчистого Манґану (99.99% = 4N).
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
54.93805 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 135 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
716.8 (7.43) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Ar] 3d5 4s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 117 пм
Радіус іона (+7e)46 (+2e)80 пм
Електронегативність
(за Полінгом)
1.55
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення 7, 6, 4, 3, 2, 0, -1
Термодинамічні властивості
Густина 7.21 г/см³
Питома теплоємність 0.477 Дж/(K моль)
Теплопровідність (7.8) Вт/(м К)
Температура плавлення 1517 K
Теплота плавлення (13,4) кДж/моль
Температура кипіння 2235 K
Теплота випаровування 221 кДж/моль
Молярний об'єм 7.39 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
Період ґратки 8.890 Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая 400.00 K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Манґа́н (символ Mn, рос. Марганец) – хімічний елемент з атомним номером 25. Метал, який відповідає цьому елементу — марганець.

Манґан

Загальна інформація[ред.ред. код]

Атомна маса Манґану 54.9381 а.о.м. Це сріблясто-білий крихкий метал. Густина 7.470 (293 К). tплав 1244°С, tкип 2095°С. Манґан парамагнітний при низьких температурах. Це поширений елемент, його кларк в земній корі 0.1% (за масою), в ультраосновних породах – 0.15%, основних - 0.2%, середніх - 0.12%, кислих - 0,06%, осадових - 0.07%, кам. метеоритах – 0.2%. Вміст Манґану в океанічній воді 2·10-7 %, в живій речовині Землі 1·10-3%, у ґрунті 8.5·10-2%.

Манґан повільно реагує з водою, розчиняється в кислотах, реагує з усіма неметалами (при нагріванні), крім водню. Представлений в основному оксидами, карбонатами і в меншій мірі – силікатами манґану. Основні мінерали манґану: піролюзит, гаусманіт, псиломелан, манганіт, брауніт, родохрозит, родоніт. Крім того, манґан містять мінерали: велініт. Внаслідок кристалохімічної близькості манґану до трьох найважливіших петрогенних елементівFe, Mg, Ca – широко представлений як ізоморфна домішка в породотвірних мінералах (олівінах, ґранатах, слюді, карбонатах). Значну кількість манґану містять залізо-марганцеві конкреції.

Історія[ред.ред. код]

Перший зразок металевого мангану одержав Йоган Ґоттліб Ган у 1774 р відновленням MnO2 вугіллям.

Походження назви[ред.ред. код]

Назва походить з грецької μαυγάυμι — «добре знебарвлюю». Очевидно зв'язано із окиснюючими властивостями сполук марганцю.

Отримання[ред.ред. код]

Металевий марганець отримують у процесі термічного відновлення безводних галогенідів мангану(II), а також електролізом водних розчинів сульфату марганцю(II) з сульфатом амонію. Отримання чистого марганцю шляхом відновлення з оксидів є доволі складним через те, що з багатьма відновниками (Al, C, Mg) він утворює сплави.

В результаті відновлення коксом оксидів MnO2, Mn3O4, Mn2O3, MnO, отримують металевий марганець, забруднений вуглецем. Задля уникнення цього, беруть надлишок оксидів. Зазвичай відновлення відбувається у тиглях з оксиду магнію в електричних печах у присутності сульфату натрію.

Для отримання металевого марганцю методом алюмінотермії беруть Mn3O4 (його отримують прокалюванням оксидів MnO2, Mn2O3):

\mathrm{ 3Mn_3O_4 + 8Al \xrightarrow{1979^oC} 9Mn + 4Al_2O_3}

При відновленні безводних галогенідів MnF2, MnCl2, MnBr2, MnI2 натрієм, магнієм або воднем (за нагрівання, без доступу кисню), утворюються кристали металевого марганцю та відповідний галогенід:

\mathrm{ MnF_2 + Mg \xrightarrow{t} Mn + MgF_2}
\mathrm{ MnBr_2 + H_2 \xrightarrow{t} Mn + 2HBr }

Для отримання марганцю електролізом використовується розчин, що містить сульфат марганцю(II) (або його кристалогідрат) та сульфат амонію.

\mathrm{ 2MnSO_4 + 2H_2O \xrightarrow{electrolysis} 2Mn \downarrow (catode) + O_2 \uparrow (anode) + 2H_2SO_4 }

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Металевий марганець взаємодіє з розігрітою водяною парою:

\mathrm{ Mn + 2H_2O \xrightarrow{150^oC} Mn(OH)_2 + H_2}

При нагріванні він взаємодіє з киснем, а також з деякими іншими неметалами:

\mathrm{ 4Mn + 3O_2 \xrightarrow{<450^oC} 2Mn_2O_3}
\mathrm{ Mn + 2O_2 \xrightarrow{<800^oC} MnO_2}
\mathrm{ 3Mn + 2O_2 \xrightarrow{>800^oC} MnO \cdot Mn_2O_3}
\mathrm{ 3Mn + 4F_2 \xrightarrow{>100^oC} MnF_2 + 2MnF_3 }
\mathrm{ Mn + 2F_2 \xrightarrow{600^oC} MnF_4}
\mathrm{ Mn + S \xrightarrow{<1580^oC} MnS }

Марганець реагує з кислотами:

\mathrm{ Mn + 2HCl \xrightarrow{} MnCl_2 + H_2}
\mathrm{ Mn + H_2SO_4 \xrightarrow{} MnSO_4 + H_2}
\mathrm{ Mn + 2H_2SO_4(conc.) \xrightarrow{70-80^oC} MnSO_4 + SO_2 + 2H_2O}

Застосування[ред.ред. код]

Манґан використовується в основному в чорній металургії (майже 95% мангану іде на розкиснення і десульфуризацію сталі і чавуну і на добавки в спеціальні сталі), при виплавці різних сплавів кольорових металів, для створення антикорозійних покриттів. Добавка мангану до заліза і сталі істотно підвищує їх в’язкість, ковкість і твердість. У розплав манган вводять у вигляді феромарганцю (70-80% Mn, 0,5-1% С, інше Fe). У кольоровій металургії манган застосовується для отримання марганцевистої бронзи, латуні та інших сплавів з кольоровими металами, що підвищує їхню міцність і додає антикорозійні властивості. У металургії використовуються руди із вмістом 30-36% мангану і менше 0,2% фосфору. Сполуки мангану широко використовують при виробництві скла, оліфи і в гальванічних елементах (піролюзит), в медицині (перманганат калію), у фарбувальній справі (хлорид і сульфат мангану). Є також складовою частиною мікродобрив. Діє на центральну нервову систему. Гранично допустима концентрація 0,2 мг/м³.

Біологічна роль[ред.ред. код]

Впливає на ріст людини. Необхідний для утворювання кісток, збереження репродуктивної функції організму, метаболізму глюкози та ліпідів. Входить до складу ферментних систем, які виконують окисно-відновні реакції внутрішньоклітинного обміну. В організмі людини міститься 20 мг мангану, найбільше в кістках, решта - в тканинах і мозку. При дефіциті порушується фосфорно-кальцієвий обмін, що призводить до розвитку рахіту. Mn прискорює утворення антитіл, посилює синтез гормонів щитоподібної залози, позитивно впливає на засвоєння йоду. Його сполуки використовують при невритах. Найбільше його у крупах, борошні, малині, смородині, капусті і горосі.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет - Донецьк:"Вебер", 2008. – 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
  • Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.
  • Рипан Р., Чертяну И. Неорганическая химия: Химия металлов: В 2 т. / Под ред. В. И. Спицына. — М. : Изд. «Мир», 1972. — Т. 2. — 871 с. (рос.)
  • Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., испр. / Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л.; Под ред. Лидина Р. А. — М. : Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0. (рос.)