Mangan (unsur kimia): sifat, aplikasi, sebutan, keadaan pengoksidaan, fakta menarik

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Salah satu logam terpenting untuk metalurgi ialah mangan. Di samping itu, ia secara amnya merupakan elemen yang agak luar biasa yang dikaitkan dengan fakta menarik. Penting untuk organisma hidup, diperlukan dalam pengeluaran banyak aloi, bahan kimia. Mangan adalah unsur kimia, foto yang boleh dilihat di bawah. Sifat dan cirinya yang akan kami pertimbangkan dalam artikel ini.

Ciri unsur kimia

Jika kita bercakap tentang mangan sebagai unsur sistem berkala, maka pertama sekali kita harus mencirikan kedudukannya di dalamnya.

1. Terletak dalam tempoh utama keempat, kumpulan ketujuh, subkumpulan sekunder.
2. Nombor ordinal - 25. Mangan ialah unsur kimia, cas nukleus atomnya ialah +25. Bilangan elektron adalah sama, neutron - 30.
3. Nilai jisim atom ialah 54, 938.
4. Penetapan unsur kimia mangan - Mn.
5. Nama Latin - mangan.

Terletak di antara kromium dan besi, yang menerangkan persamaannya dengan mereka dalam ciri fizikal dan kimia.

Mangan - unsur kimia: logam peralihan

Jika kita mempertimbangkan konfigurasi elektronik atom terkurang, maka formulanya akan kelihatan seperti: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Ia menjadi jelas bahawa unsur yang kita pertimbangkan ialah logam peralihan daripada keluarga-d. Lima elektron pada subperingkat 3d menunjukkan kestabilan atom, yang ditunjukkan dalam sifat kimianya.

Sebagai logam, mangan ialah agen penurunan, tetapi kebanyakan sebatiannya mampu mempamerkan kebolehan pengoksidaan yang agak kuat. Ini disebabkan oleh keadaan pengoksidaan dan valens yang berbeza yang ada pada unsur ini. Ini adalah keistimewaan semua logam keluarga ini.

Oleh itu, mangan adalah unsur kimia yang terletak di antara atom lain dan mempunyai ciri khasnya yang tersendiri. Mari kita pertimbangkan apakah sifat ini dengan lebih terperinci.

Mangan ialah unsur kimia. Keadaan pengoksidaan

Kami telah memberikan formula elektronik atom. Menurutnya, unsur ini mampu mempamerkan beberapa keadaan pengoksidaan positif. Ini ialah:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valency bagi atom ialah IV. Yang paling stabil adalah sebatian di mana mangan mempunyai nilai +2, +4, +6. Tahap pengoksidaan tertinggi membolehkan sebatian bertindak sebagai agen pengoksidaan terkuat. Contohnya: KMnO₄, Mn₂O₇.

Sebatian dengan +2 ialah agen penurun, mangan (II) hidroksida mempunyai sifat amfoterik, dengan dominasi yang asas. Keadaan pengoksidaan perantaraan membentuk sebatian amfoterik.

Sejarah penemuan

Manganese ialah unsur kimia yang tidak ditemui serta-merta, tetapi secara beransur-ansur dan oleh saintis yang berbeza. Walau bagaimanapun, sebatiannya telah digunakan oleh orang sejak zaman purba. Mangan (IV) oksida digunakan untuk peleburan kaca. Seorang Itali menyatakan fakta bahawa penambahan sebatian ini dalam pengeluaran kimia cermin mata menjadikan warnanya menjadi ungu. Bersama-sama ini, bahan yang sama membantu menghilangkan jerebu dalam cermin mata berwarna.

Kemudian di Austria, saintis Kaim berjaya memperoleh sekeping mangan logam dengan mendedahkan pirolisit (mangan (IV) oksida), potash dan arang batu kepada suhu tinggi. Walau bagaimanapun, sampel ini mempunyai banyak kekotoran, yang tidak dapat dihapuskannya, jadi penemuan itu tidak berlaku.

Malah kemudiannya, saintis lain turut mensintesis campuran yang sebahagian besarnya adalah logam tulen. Ia adalah Bergman, yang sebelum ini telah menemui unsur nikel. Bagaimanapun, dia tidak ditakdirkan untuk menyelesaikan kerja itu.

Manganese ialah unsur kimia, yang pertama kali diperoleh dan diasingkan dalam bentuk bahan ringkas oleh Karl Scheele pada tahun 1774. Bagaimanapun, dia melakukan ini bersama I. Gan, yang menyelesaikan proses peleburan sekeping logam. Tetapi malah mereka gagal menyingkirkannya sepenuhnya daripada kekotoran dan mendapat hasil produk 100%.

Namun begitu, kali ini telah menjadipenemuan atom ini. Para saintis yang sama cuba memberikan nama sebagai penemu. Mereka memilih istilah manganesium. Bagaimanapun, selepas penemuan magnesium, kekeliruan bermula, dan nama mangan ditukar kepada yang moden (H. David, 1908).

Memandangkan mangan ialah unsur kimia yang sifatnya sangat berharga untuk banyak proses metalurgi, lama kelamaan ia menjadi perlu untuk mencari cara untuk mendapatkannya dalam bentuk yang paling tulen. Masalah ini telah diselesaikan oleh saintis di seluruh dunia, tetapi berjaya diselesaikan hanya pada tahun 1919 berkat kerja R. Agladze, seorang ahli kimia Soviet. Dialah yang menemui kaedah yang memungkinkan untuk mendapatkan logam tulen dengan kandungan bahan 99.98% daripada sulfat dan klorida mangan melalui elektrolisis. Kini kaedah ini digunakan di seluruh dunia.

Berada dalam alam semula jadi

Manganese ialah unsur kimia, foto bahan ringkas yang boleh dilihat di bawah. Secara semula jadi, terdapat banyak isotop atom ini, bilangan neutron di dalamnya sangat berbeza. Oleh itu, nombor jisim berjulat dari 44 hingga 69. Walau bagaimanapun, satu-satunya isotop yang stabil ialah unsur dengan nilai ⁵⁵Mn, semua selebihnya mempunyai sama ada separuh hayat yang singkat atau wujud dalam kuantiti terlalu kecil.

Memandangkan mangan ialah unsur kimia yang keadaan pengoksidaannya sangat berbeza, ia juga membentuk banyak sebatian dalam alam semula jadi. Dalam bentuk tulen, unsur ini tidak berlaku sama sekali. Dalam mineral dan bijih, jiran tetapnya ialah besi. Secara keseluruhan, beberapa batuan terpenting, termasuk mangan, boleh dikenal pasti.

1. Pyrolusite. Formula kompaun: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelane, MnO2mMnOnH2O molekul.
3. Manganit, formula MnOOH.
4. Brownite lebih jarang daripada yang lain. Formula Mn₂O₃.
5. Gausmanite, formula MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Bijih karbonat mangan.
8. Raspberry spar atau rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Selain itu, anda boleh menetapkan beberapa lagi mineral, yang juga termasuk unsur yang dimaksudkan. Ini ialah:

• kalsit;
• siderite;
• mineral tanah liat;
• chalcedony;
• opal;
• sebatian kelodak pasir.

Selain batuan dan batuan sedimen, mineral, mangan ialah unsur kimia yang merupakan sebahagian daripada objek berikut:

1. Tumbuhan organisma. Pengumpul terbesar unsur ini ialah: berangan air, duckweed, diatom.
2. Cendawan karat.
3. Beberapa jenis bakteria.
4. Haiwan berikut: semut merah, krustasea, moluska.
5. Orang - keperluan harian adalah lebih kurang 3-5 mg.
6. Air lautan mengandungi 0.3% unsur ini.
7. Jumlah kandungan dalam kerak bumi 0.1% mengikut jisim.

Secara umumnya, ia adalah unsur ke-14 yang paling banyak terdapat di planet kita. Di antara logam berat, ia adalah yang kedua selepasbesi.

Sifat fizikal

Dari sudut pandangan sifat mangan, sebagai bahan mudah, beberapa ciri fizikal asas boleh dibezakan untuknya.

1. Dalam bentuk bahan ringkas, ia adalah logam yang agak pepejal (pada skala Mohs, penunjuknya ialah 4). Warna - putih keperakan, ditutup dengan filem oksida pelindung di udara, berkilat pada potongan.
2. Takat lebur ialah 1246⁰C.
3. Rebus - 2061⁰C.
4. Sifat konduktor adalah baik, ia bersifat paramagnet.
5. Ketumpatan logam ialah 7.44 g/cm³.
6. Wujud dalam bentuk empat pengubahsuaian polimorfik (α, β, γ, σ), berbeza dalam struktur dan bentuk kekisi kristal dan ketumpatan pembungkusan atom. Takat leburnya juga berbeza.

Terdapat tiga bentuk utama mangan yang digunakan dalam metalurgi: β, γ, σ. Alfa lebih jarang, kerana sifatnya terlalu rapuh.

Sifat kimia

Dari sudut pandangan kimia, mangan ialah unsur kimia yang cas ionnya sangat berbeza dari +2 hingga +7. Ini meninggalkan kesan pada aktivitinya. Dalam bentuk bebas dalam udara, mangan bertindak balas dengan sangat lemah dengan air dan larut dalam asid cair. Walau bagaimanapun, sebaik sahaja suhu meningkat, aktiviti logam meningkat secara mendadak.

Jadi, dia dapat berinteraksi dengan:

• nitrogen;
• karbon;
• halogen;
• silikon;
• fosforus;
• sulfur dan bukan logam lain.

Apabila dipanaskan tanpa udara, logam mudah masuk ke dalam keadaan wap. Bergantung pada keadaan pengoksidaan yang dipamerkan mangan, sebatiannya boleh menjadi agen penurunan dan agen pengoksidaan. Sesetengah mempamerkan sifat amfoterik. Jadi, yang utama adalah ciri sebatian di mana ia adalah +2. Amfoterik - +4, dan berasid serta pengoksidaan kuat dalam nilai tertinggi +7.

Walaupun hakikatnya mangan ialah logam peralihan, sebatian kompleks untuknya adalah sedikit. Ini disebabkan oleh konfigurasi elektronik atom yang stabil, kerana subperingkat 3dnya mengandungi 5 elektron.

Kaedah mendapatkan

Terdapat tiga cara utama mangan (unsur kimia) diperoleh dalam industri. Seperti namanya dibaca dalam bahasa Latin, kami telah menetapkan - manganum. Jika anda menterjemahkannya ke dalam bahasa Rusia, maka ia akan menjadi "ya, saya benar-benar menjelaskan, saya hilangkan warna." Mangan berhutang namanya kepada sifat nyata yang diketahui sejak zaman dahulu.

Namun, di sebalik kemasyhuran, mereka berjaya mendapatkannya dalam bentuk tulen untuk digunakan hanya pada tahun 1919. Ini dilakukan dengan kaedah berikut.

1. Elektrolisis, hasil produk ialah 99.98%. Dengan cara ini, mangan diperolehi dalam industri kimia.
2. Silikoterma, atau pengurangan silikon. Dengan kaedah ini, silikon dan mangan (IV) oksida bercantum, menghasilkan pembentukan logam tulen. Hasilnya adalah kira-kira 68%, kerana kesan sampingan adalah gabungan mangan dengan silikon untuk membentuk silisid. Thekaedah ini digunakan dalam industri metalurgi.
3. Kaedah aluminotermik - pemulihan dengan aluminium. Juga tidak memberikan hasil produk yang terlalu tinggi, mangan terbentuk tercemar dengan kekotoran.

Penghasilan logam ini penting untuk banyak proses yang dijalankan dalam metalurgi. Malah penambahan kecil mangan boleh menjejaskan sifat aloi. Telah terbukti bahawa banyak logam larut di dalamnya, memenuhi kisi kristalnya.

Dari segi pengekstrakan dan pengeluaran unsur ini, Rusia menduduki tempat pertama di dunia. Proses ini juga dijalankan di negara seperti:

• China.
• Afrika Selatan.
• Kazakhstan.
• Georgia.
• Ukraine.

Penggunaan industri

Manganese ialah unsur kimia, penggunaannya penting bukan sahaja dalam metalurgi. tetapi juga di kawasan lain. Sebagai tambahan kepada logam dalam bentuk tulennya, pelbagai sebatian atom ini juga sangat penting. Mari kita tentukan yang utama.

1. Terdapat beberapa jenis aloi yang, berkat mangan, mempunyai sifat unik. Jadi, sebagai contoh, keluli Hadfield sangat kuat dan tahan haus sehingga ia digunakan untuk peleburan bahagian untuk jengkaut, mesin pemprosesan batu, penghancur, kilang bola dan bahagian berperisai.
2. Mangan dioksida ialah unsur pengoksidaan wajib bagi penyaduran elektrik, ia digunakan untuk mencipta depolarizer.
3. Kompaun mangan diperlukan untuk pelaksanaan organiksintesis pelbagai bahan.
4. Kalium permanganat (atau kalium permanganat) digunakan dalam perubatan sebagai pembasmi kuman yang kuat.
5. Unsur ini adalah sebahagian daripada gangsa, loyang, membentuk aloi sendiri dengan kuprum, yang digunakan untuk membuat turbin pesawat, bilah dan bahagian lain.

Peranan biologi

Keperluan harian untuk mangan untuk seseorang ialah 3-5 mg. Kekurangan unsur ini membawa kepada kemurungan sistem saraf, gangguan tidur dan kebimbangan, pening. Peranannya masih belum dikaji sepenuhnya, tetapi jelas bahawa, pertama sekali, ia mempunyai kesan ke atas:

• pertumbuhan;
• aktiviti gonad;
• kerja hormon;
• pembentukan darah.

Unsur ini terdapat dalam semua tumbuhan, haiwan, manusia, yang membuktikan peranan biologi pentingnya.

Butiran item menarik

Mangan ialah unsur kimia, fakta menarik yang boleh menarik perhatian sesiapa sahaja, serta membuatkan anda memahami betapa pentingnya ia. Berikut adalah yang paling asas daripadanya, yang telah menemui tandanya dalam sejarah logam ini.

1. Semasa zaman sukar perang saudara di USSR, salah satu produk eksport pertama ialah bijih yang mengandungi sejumlah besar mangan.
2. Jika mangan dioksida bercantum dengan kalium hidroksida dan s altpeter, dan kemudian produk dilarutkan dalam air, transformasi yang menakjubkan akan bermula. Penyelesaian pertama akan bertukar menjadi hijau, kemudian warna akan berubah menjadi biru.selepas - ungu. Akhirnya, ia akan menjadi merah dan mendakan coklat akan jatuh secara beransur-ansur. Sekiranya campuran digoncang, maka warna hijau akan dipulihkan semula dan semuanya akan berlaku lagi. Untuk itulah kalium permanganat mendapat namanya, yang diterjemahkan sebagai "bunglon mineral".
3. Sekiranya baja yang mengandungi mangan disapukan ke tanah, maka produktiviti tumbuhan akan meningkat dan kadar fotosintesis akan meningkat. Gandum musim sejuk akan membentuk biji dengan lebih baik.
4. Blok terbesar rhodonit mineral mangan seberat 47 tan dan ditemui di Ural.
5. Terdapat aloi terner yang dipanggil manganin. Ia terdiri daripada unsur-unsur seperti tembaga, mangan dan nikel. Keistimewaannya ialah ia mempunyai rintangan elektrik yang tinggi, yang bebas daripada suhu, tetapi dipengaruhi oleh tekanan.

Sudah tentu, bukan itu sahaja yang boleh dikatakan tentang logam ini. Mangan adalah unsur kimia, fakta menarik tentang yang agak pelbagai. Lebih-lebih lagi jika kita bercakap tentang sifat yang dia berikan kepada pelbagai aloi.