Манган

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти к навигации Перейти к поиску
  1. ПЕРЕНАПРАВЛЕННЯ Шаблон:Hatnote

Шаблон:About Шаблон:Картка

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

Загальна інформація

Атомна маса Манґану 54.9381 а.о.м. Це сріблясто-білий крихкий метал . Густина 7.470 (293 К), tплав 1244°С, tкип 2095°С. Марганець 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%.

Марганець 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 елементів — Fe, Mg, Ca — широко представлений як ізоморфна домішка в породотвірних мінералах (олівінах, ґранатах, слюді, карбонатах). Значну кількість Манґану містять залізо-марганцеві конкреції.

Історія

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

Походження назви

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

Отримання

Металевий марганець отримують у процесі термічного відновлення безводних галогенідів Манґану(II), а також електролізом водних розчинів сульфату Манґану (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):

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

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

<math>\mathrm{ MnF_2 + Mg \xrightarrow{t} Mn + MgF_2}</math>
<math>\mathrm{ MnBr_2 + H_2 \xrightarrow{t} Mn + 2HBr }</math>

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

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

Хімічні властивості

Металевий марганець взаємодіє з розігрітою водяною парою:

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

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

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

Марганець реагує з кислотами:

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

Застосування

Файл:Mangan 1.jpg
Марганець

Марганець використовується в основному в чорній металургії (майже 95 % марганцю йде на розкиснення і десульфуризацію сталі і чавуну і на додатки в спеціальні сталі), при виплавці різних сплавів кольорових металів, для створення антикорозійних покриттів. Додатки мангану до заліза і сталі істотно підвищує їх в'язкість, ковкість і твердість. У розплав марганець вводять у вигляді феромарганцю (70-80 % Mn, 0,5-1 % С, інше Fe). У кольоровій металургії марганець застосовується для отримання марганцевої бронзи, латуні та інших сплавів з кольоровими металами, що підвищує їхню міцність і додає антикорозійні властивості. У металургії використовуються руди із вмістом 30-36 % Манґану і менше 0,2 % фосфору.

Сполуки Манґану також широко використовують при виробництві скла, оліфи і в гальванічних елементах (піролюзит), в медицині (перманганат Калію), у фарбувальній справі (хлорид і сульфат Манґану). Є також складовою частиною мікродобрив. Діє на центральну нервову систему. Гранично допустима концентрація 0,2 мг/м³.

Біологічна роль

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 марганцю, 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

Література

  • 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
  • Категорія:МГЕ
  • Рипан Р., Чертяну И. Неорганическая химия: Химия металлов: В 2 т. / Под ред. В. И. Спицына. — М. : Изд. «Мир», 1972. — Т. 2. — 871 с. Обнаружена петля в шаблонах: Шаблон:Ref-info
  • 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. Обнаружена петля в шаблонах: Шаблон:Ref-info

Посилання

Категорія:Хімічні елементи Категорія:Чорні метали Категорія:Мікроелементи Категорія:Манган