Manganez (kimyasal element): özellikler, uygulama, atama, oksidasyon durumu, ilginç gerçekler

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 05:44

Metalurji için en önemli metallerden biri manganezdir. Ek olarak, genellikle ilginç gerçeklerin ilişkilendirildiği oldukça sıra dışı bir unsurdur. Canlı organizmalar için önemli, birçok alaşımın üretiminde ihtiyaç duyulan kimyasallar. Manganez, fotoğrafı aşağıda görülebilen kimyasal bir elementtir. Bu makalede ele alacağımız özellikleri ve özellikleridir.

Kimyasal bir elementin özelliği

Periyodik sistemin bir unsuru olarak manganez hakkında konuşuyorsak, o zaman her şeyden önce onun içindeki konumunu karakterize etmeliyiz.

1. Dördüncü ana periyotta, yedinci grup, ikincil alt grupta yer alır.
2. Sıra sayısı - 25. Manganez, atom çekirdeğinin yükü +25 olan kimyasal bir elementtir. Elektron sayısı aynı, nötronlar - 30.
3. Atomik kütlenin değeri 54, 938'dir.
4. Manganez kimyasal elementinin tanımı - Mn.
5. Latince adı - manganez.

Krom ve demir arasında yer alır, bu da onlarla fiziksel ve kimyasal özelliklerdeki benzerliğini açıklar.

Manganez - kimyasal element: geçiş metali

İndirgenmiş bir atomun elektronik konfigürasyonunu düşünürsek, formülü şöyle görünecektir: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Ele aldığımız elementin d-ailesinden bir geçiş metali olduğu aşikar hale geliyor. 3d alt seviyesindeki beş elektron, kimyasal özelliklerinde kendini gösteren atomun kararlılığını gösterir.

Bir metal olarak manganez bir indirgeyici ajandır, ancak bileşiklerinin çoğu oldukça güçlü oksitleme yetenekleri sergileme yeteneğine sahiptir. Bunun nedeni, bu elementin sahip olduğu farklı oksidasyon durumları ve değerleridir. Bu, bu ailenin tüm metallerinin özelliğidir.

Böylece manganez, diğer atomların arasında yer alan ve kendine has özellikleri olan bir kimyasal elementtir. Bu özelliklerin neler olduğuna daha detaylı bakalım.

Manganez kimyasal bir elementtir. Oksidasyon durumu

Atomun elektronik formülünü zaten verdik. Ona göre, bu element birkaç pozitif oksidasyon durumu sergileyebilir. Bu:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Bir atomun değeri IV'tür. En kararlı, manganezin +2, +4, +6 değerlerine sahip olduğu bileşiklerdir. En yüksek oksidasyon derecesi, bileşiklerin en güçlü oksitleyici ajanlar olarak hareket etmesine izin verir. Örneğin: KMnO₄, Mn₂O₇.

+2'li bileşikler indirgeyici ajanlardır, manganez (II) hidroksit, bazik olanların baskın olduğu amfoterik özelliklere sahiptir. Ara oksidasyon durumları amfoterik bileşikler oluşturur.

Keşif geçmişi

Manganez hemen değil, yavaş yavaş ve farklı bilim adamları tarafından keşfedilen kimyasal bir elementtir. Bununla birlikte, bileşikleri eski zamanlardan beri insanlar tarafından kullanılmaktadır. Cam eritme için manganez (IV) oksit kullanıldı. Bir İtalyan, camların kimyasal üretiminde bu bileşiğin eklenmesinin renginin mora döndüğünü ifade etmiştir. Bununla birlikte aynı madde renkli camlardaki bulanıklığın giderilmesine yardımcı olur.

Daha sonra Avusturya'da bilim adamı Kaim, pirolizit (manganez (IV) oksit), potasyum ve kömürü yüksek sıcaklıklara maruz bırakarak bir parça metalik manganez elde etmeyi başardı. Ancak, bu numunenin ortadan kaldıramadığı birçok safsızlık vardı, bu yüzden keşif gerçekleşmedi.

Daha sonra, başka bir bilim adamı da önemli bir kısmının saf metal olduğu bir karışım sentezledi. Nikel elementini daha önce keşfeden Bergman'dı. Ancak, işi bitirmek kaderinde değildi.

Manganez, ilk olarak 1774 yılında Karl Scheele tarafından basit bir madde şeklinde elde edilen ve izole edilen bir kimyasal elementtir. Ancak bunu, bir metal parçasını eritme işlemini tamamlayan I. Gan ile birlikte yaptı. Ancak onlar bile onu safsızlıklardan tamamen arındırmayı ve %100 ürün verimi elde etmeyi başaramadı.

Yine de, bu seferBu atomun keşfi. Aynı bilim adamları, kaşifler olarak bir isim vermeye çalıştılar. Manganezyum terimini seçtiler. Ancak magnezyumun keşfinden sonra kafa karışıklığı başlamış ve manganezin adı modern olarak değiştirilmiştir (H. David, 1908).

Manganez, özellikleri birçok metalurjik işlem için çok değerli olan kimyasal bir element olduğundan, zamanla onu en saf haliyle elde etmenin bir yolunu bulmak gerekli hale geldi. Bu sorun tüm dünyadaki bilim adamları tarafından çözüldü, ancak bir Sovyet kimyager olan R. Agladze'nin çalışması sayesinde ancak 1919'da çözülebildi. Elektroliz yoluyla sülfatlardan ve manganez klorürlerinden% 99.98 madde içeriğine sahip saf metal elde etmenin mümkün olduğu bir yöntem bulmuştur. Artık bu yöntem tüm dünyada uygulanmaktadır.

Doğada olmak

Manganez, basit bir maddenin fotoğrafı aşağıda görülebilen kimyasal bir elementtir. Doğada, bu atomun nötron sayısı büyük ölçüde değişen birçok izotopu vardır. Bu nedenle, kütle numaraları 44 ile 69 arasında değişir. Bununla birlikte, tek kararlı izotop ⁵⁵Mn değerine sahip elementtir, geri kalanların tümü ya ihmal edilecek kadar kısa bir yarı ömre sahiptir ya da çok küçük miktarlar.

Mangan, oksidasyon durumu çok farklı olan kimyasal bir element olduğu için doğada da birçok bileşik oluşturur. Saf haliyle, bu element hiç oluşmaz. Minerallerde ve cevherlerde sabit komşusu demirdir. Toplamda, manganez içeren en önemli kayaçlardan bazıları tanımlanabilir.

1. Piroluzit. Bileşik formül: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelan, MnO2mMnOnH2O molekülü.
3. Manganit, formül MnOOH.
4. Brownite diğerlerinden daha nadirdir. Formül Mn₂O₃.
5. Gausmanit, formül MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Manganezin karbonat cevherleri.
8. Ahududu direği veya rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Bunun yanı sıra, söz konusu elementi de içeren birkaç mineral daha belirtebilirsiniz. Bu:

• kalsit;
• siderit;
• kil mineralleri;
• kalsedon;
• opal;
• kum-siltli bileşikler.

Kayalar ve tortul kayaçlar, minerallere ek olarak, manganez aşağıdaki nesnelerin parçası olan kimyasal bir elementtir:

1. Bitki organizmaları. Bu elementin en büyük akümülatörleri şunlardır: su kestanesi, su mercimeği, diatomlar.
2. Pas mantarları.
3. Bazı bakteri türleri.
4. Aşağıdaki hayvanlar: kırmızı karıncalar, kabuklular, yumuşakçalar.
5. İnsanlar - günlük gereksinim yaklaşık 3-5 mg'dır.
6. Okyanusların suları bu elementin %0,3'ünü içerir.
7. Yer kabuğundaki toplam içerik kütlece %0,1.

Genel olarak, gezegenimizde en bol bulunan 14. elementtir. Ağır metaller arasında ikinci sıradademir.

Fiziksel özellikler

Basit bir madde olarak manganezin özellikleri açısından, onun için birkaç temel fiziksel özellik ayırt edilebilir.

1. Basit bir madde şeklinde oldukça katı bir metaldir (Mohs ölçeğinde gösterge 4'tür). Renk - gümüşi beyaz, havada koruyucu oksit filmle kaplı, kesimde parlak.
2. Erime noktası 1246⁰C.
3. Kaynatma - 2061⁰C.
4. İletken özellikleri iyidir, paramanyetiktir.
5. Metal yoğunluğu 7,44 g/cm³.
6. Kristal kafesin yapısı ve şekli ve atomların paketleme yoğunluğu bakımından farklılık gösteren dört polimorfik modifikasyon (α, β, γ, σ) şeklinde bulunur. Erime noktaları da farklıdır.

Metalurjide kullanılan üç ana mangan türü vardır: β, γ, σ. Alfa, özelliklerinde çok kırılgan olduğu için daha nadirdir.

Kimyasal özellikler

Kimya açısından manganez, iyon yükü +2 ile +7 arasında büyük ölçüde değişen kimyasal bir elementtir. Bu, faaliyetine damgasını vurur. Havada serbest halde bulunan manganez su ile çok zayıf reaksiyona girer ve seyreltik asitlerde çözünür. Ancak, sıcaklık artar yükselmez metalin aktivitesi çarpıcı biçimde artar.

Yani, şu kişilerle etkileşim kurabiliyor:

• azot;
• karbon;
• halojenler;
• silikon;
• fosfor;
• kükürt ve diğer ametaller.

Havasız ısıtıldığında metal kolayca buhar durumuna geçer. Manganezin sergilediği oksidasyon durumuna bağlı olarak, bileşikleri hem indirgeyici maddeler hem de oksitleyici maddeler olabilir. Bazıları amfoterik özellikler gösterir. Bu nedenle, ana olanlar, +2 olduğu bileşiklerin karakteristiğidir. Amfoterik - +4 ve en yüksek +7 değerinde asidik ve güçlü oksitleyici.

Mangan bir geçiş metali olmasına rağmen, onun için karmaşık bileşikler azdır. Bunun nedeni atomun kararlı elektronik konfigürasyonudur, çünkü 3 boyutlu alt seviyesi 5 elektron içerir.

Alma yöntemleri

Manganezin (kimyasal bir element) endüstride elde edilmesinin üç ana yolu vardır. Adı Latince okunduğundan, zaten belirledik - manganum. Rusça'ya çevirirseniz, "evet, gerçekten açıklığa kavuşturuyorum, rengini bozuyorum" olacaktır. Manganez, adını antik çağlardan beri bilinen tezahür özelliklerine borçludur.

Ancak, üne rağmen, sadece 1919'da kullanılmak üzere saf haliyle almayı başardılar. Bu, aşağıdaki yöntemlerle yapılır.

1. Elektroliz, ürün verimi %99.98'dir. Bu sayede kimya endüstrisinde mangan elde edilir.
2. Silikotermal veya silikon indirgeme. Bu yöntemle silikon ve manganez (IV) oksit kaynaştırılarak saf bir metal elde edilir. Bir yan etki, silisit oluşturmak için manganez ile silikonun birleşimi olduğundan verim yaklaşık %68'dir. buyöntem metalurji endüstrisinde kullanılır.
3. Alüminotermik yöntem - alüminyumla restorasyon. Ayrıca çok yüksek ürün verimi vermez, safsızlıklarla kirlenmiş mangan oluşur.

Bu metalin üretimi metalurjide yürütülen birçok işlem için önemlidir. Küçük bir manganez ilavesi bile alaşımların özelliklerini büyük ölçüde etkileyebilir. Birçok metalin içinde çözünerek kristal kafesini doldurduğu kanıtlanmıştır.

Bu elementin çıkarılması ve üretimi açısından Rusya dünyada ilk sırada yer alıyor. Bu işlem şu ülkelerde de gerçekleştirilir:

• Çin.
• Güney Afrika.
• Kazakistan.
• Gürcistan.
• Ukrayna.

Endüstriyel kullanım

Manganez, kullanımı sadece metalurjide önemli olmayan kimyasal bir elementtir. ama aynı zamanda diğer alanlarda. Saf haliyle metalin yanı sıra bu atomun çeşitli bileşikleri de büyük önem taşımaktadır. Başlıcalarını belirleyelim.

1. Manganez sayesinde benzersiz özelliklere sahip çeşitli alaşım türleri vardır. Örneğin, Hadfield çeliği o kadar güçlü ve aşınmaya dayanıklıdır ki ekskavatörler, taş işleme makineleri, kırıcılar, bilyalı değirmenler ve zırhlı parçalar için parça eritme için kullanılır.
2. Manganez dioksit, elektrokaplamanın zorunlu bir oksitleyici elementidir, depolarizör oluşturmak için kullanılır.
3. Manganez bileşikleri organik maddelerin uygulanması için gereklidir.çeşitli maddelerin sentezleri.
4. Potasyum permanganat (veya potasyum permanganat) tıpta güçlü bir dezenfektan olarak kullanılır.
5. Bu element bronzun bir parçasıdır, pirinç, uçak türbinleri, kanatlar ve diğer parçaları yapmak için kullanılan bakır ile kendi alaşımını oluşturur.

Biyolojik rol

Bir kişi için günlük manganez ihtiyacı 3-5 mg'dır. Bu elementin eksikliği sinir sisteminin depresyonuna, uyku bozukluğuna ve kaygıya, baş dönmesine yol açar. Rolü henüz tam olarak araştırılmamıştır, ancak her şeyden önce şurada bir etkisi olduğu açıktır:

• büyüme;
• gonadların aktivitesi;
• hormon çalışması;
• kan oluşumu.

Bu element tüm bitkilerde, hayvanlarda, insanlarda bulunur ve bu onun önemli biyolojik rolünü kanıtlar.

İlginç öğe ayrıntıları

Manganez, herhangi bir kişiyi etkileyebilecek ilginç gerçeklerin yanı sıra ne kadar önemli olduğunu anlamanızı sağlayan kimyasal bir elementtir. İşte bu metalin tarihine damgasını vurmuş en temelleri.

1. SSCB'deki iç savaşın zor zamanlarında, ilk ihraç ürünlerinden biri büyük miktarda manganez içeren cevherdi.
2. Mangan dioksit potasyum hidroksit ve güherçile ile kaynaştırılır ve ardından ürün suda eritilirse inanılmaz dönüşümler başlayacaktır. Çözelti önce yeşile dönecek, ardından renk maviye dönecektir.sonra - mor. Sonunda kıpkırmızı olacak ve yavaş yavaş kahverengi bir çökelti dökülecek. Karışım çalkalanırsa, yeşil renk tekrar eski haline gelir ve her şey tekrar olur. Bunun için potasyum permanganat, "mineral bukalemun" olarak tercüme edilen adını almıştır.
3. Mangan içeren gübreler toprağa verilirse bitkilerin verimi artar ve fotosentez hızı artar. Kış buğdayı tahılları daha iyi oluşturur.
4. Manganez minerali rhodonite'nin en büyük bloğu 47 ton ağırlığındaydı ve Urallarda bulundu.
5. Manganin adında üçlü bir alaşım var. Bakır, manganez ve nikel gibi elementlerden oluşur. Benzersizliği, sıcaklıktan bağımsız, ancak basınçtan etkilenen yüksek bir elektrik direncine sahip olmasıdır.

Tabii ki bu metal hakkında söylenecek tek şey bu değil. Manganez, ilginç gerçekleri oldukça çeşitli olan kimyasal bir elementtir. Hele çeşitli alaşımlara verdiği özelliklerden bahsedecek olursak.