Mangaan (chemisch element): eigenschappen, toepassing, aanduiding, oxidatietoestand, interessante feiten

2024 Auteur: Angel Austin | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 05:37

Een van de belangrijkste metalen voor de metallurgie is mangaan. Bovendien is het over het algemeen een nogal ongebruikelijk element waarmee interessante feiten worden geassocieerd. Belangrijk voor levende organismen, nodig bij de productie van vele legeringen, chemicaliën. Mangaan is een chemisch element, waarvan een foto hieronder te zien is. Het zijn de eigenschappen en kenmerken die we in dit artikel zullen bespreken.

Kenmerk van een scheikundig element

Als we het hebben over mangaan als een element van het periodiek systeem, dan moeten we allereerst zijn positie daarin karakteriseren.

1. Gelegen in de vierde grote periode, de zevende groep, secundaire subgroep.
2. Rangnummer - 25. Mangaan is een chemisch element, waarvan de lading van de atoomkernen +25 is. Het aantal elektronen is hetzelfde, neutronen - 30.
3. De waarde van de atoommassa is 54, 938.
4. Aanduiding van het chemische element mangaan - Mn.
5. Latijnse naam - mangaan.

Gelegen tussen chroom en ijzer, wat de overeenkomst met hen verklaart in fysische en chemische eigenschappen.

Mangaan - scheikundig element: overgangsmetaal

Als we de elektronische configuratie van een gereduceerd atoom beschouwen, dan ziet de formule er als volgt uit: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Het wordt duidelijk dat het element dat we overwegen een overgangsmetaal is uit de d-familie. Vijf elektronen op het 3D-subniveau geven de stabiliteit van het atoom aan, wat tot uiting komt in zijn chemische eigenschappen.

Als metaal is mangaan een reductiemiddel, maar de meeste van zijn verbindingen kunnen vrij sterke oxiderende eigenschappen vertonen. Dit komt door de verschillende oxidatietoestanden en valenties die dit element heeft. Dit is de eigenaardigheid van alle metalen van deze familie.

Mangaan is dus een chemisch element dat zich tussen andere atomen bevindt en zijn eigen speciale kenmerken heeft. Laten we eens kijken wat deze eigenschappen in meer detail zijn.

Mangaan is een chemisch element. Oxidatie staat

We hebben de elektronische formule van het atoom al gegeven. Volgens haar kan dit element verschillende positieve oxidatietoestanden vertonen. Dit is:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

De valentie van een atoom is IV. De meest stabiele zijn die verbindingen waarin mangaan de waarden +2, +4, +6 heeft. Door de hoogste mate van oxidatie kunnen verbindingen als de sterkste oxidatiemiddelen werken. Bijvoorbeeld: KMnO₄, Mn₂O₇.

Verbindingen met +2 zijn reductiemiddelen, mangaan(II)hydroxide heeft amfotere eigenschappen, met een overwicht van basische. Tussenliggende oxidatietoestanden vormen amfotere verbindingen.

Ontdekkingsgeschiedenis

Mangaan is een chemisch element dat niet onmiddellijk werd ontdekt, maar geleidelijk en door verschillende wetenschappers. De verbindingen worden echter al sinds de oudheid door mensen gebruikt. Mangaan (IV) oxide werd gebruikt voor het smelten van glas. Een Italiaan verklaarde dat de toevoeging van deze verbinding bij de chemische productie van glazen hun kleur paars verandert. Daarnaast helpt dezelfde stof om waas in gekleurde glazen te elimineren.

Later in Oostenrijk slaagde de wetenschapper Kaim erin een stuk metallisch mangaan te verkrijgen door pyrolysiet (mangaan (IV) oxide), kalium en steenkool bloot te stellen aan hoge temperaturen. Dit monster had echter veel onzuiverheden, die hij niet kon verwijderen, dus de ontdekking vond niet plaats.

Zelfs later synthetiseerde een andere wetenschapper ook een mengsel waarin een aanzienlijk deel puur metaal was. Het was Bergman die eerder het element nikkel had ontdekt. Hij was echter niet voorbestemd om de klus te klaren.

Mangaan is een chemisch element dat voor het eerst werd verkregen en geïsoleerd in de vorm van een eenvoudige stof door Karl Scheele in 1774. Hij deed dit echter samen met I. Gan, die het proces van het smelten van een stuk metaal voltooide. Maar zelfs zij slaagden er niet in om het volledig te ontdoen van onzuiverheden en een productopbrengst van 100% te behalen.

Desalniettemin is deze tijd gewordende ontdekking van dit atoom. Dezelfde wetenschappers probeerden een naam te geven als de ontdekkers. Ze kozen voor de term mangaan. Echter, na de ontdekking van magnesium begon de verwarring en werd de naam van mangaan veranderd in de moderne (H. David, 1908).

Omdat mangaan een chemisch element is waarvan de eigenschappen zeer waardevol zijn voor veel metallurgische processen, werd het in de loop van de tijd noodzakelijk om een manier te vinden om het in de zuiverste vorm te verkrijgen. Dit probleem werd door wetenschappers over de hele wereld opgelost, maar kon pas in 1919 worden opgelost dankzij het werk van R. Agladze, een Sovjet-chemicus. Hij was het die een methode vond waarmee het mogelijk is om door elektrolyse zuiver metaal met een stofgeh alte van 99,98% uit sulfaten en chloriden van mangaan te verkrijgen. Nu wordt deze methode over de hele wereld toegepast.

In de natuur zijn

Mangaan is een scheikundig element, waarvan een foto van een eenvoudige stof hieronder te zien is. In de natuur zijn er veel isotopen van dit atoom, waarvan het aantal neutronen sterk varieert. De massagetallen lopen dus van 44 tot 69. De enige stabiele isotoop is echter het element met de waarde ⁵⁵Mn, de rest heeft ofwel een verwaarloosbaar korte halfwaardetijd of bestaat in te kleine hoeveelheden.

Omdat mangaan een chemisch element is waarvan de oxidatietoestand heel anders is, vormt het ook veel verbindingen in de natuur. In zijn pure vorm komt dit element helemaal niet voor. In mineralen en ertsen is zijn constante buur ijzer. In totaal kunnen verschillende van de belangrijkste gesteenten, waaronder mangaan, worden geïdentificeerd.

1. Pyrolusiet. Samengestelde formule: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelaan, MnO2mMnOnH2O molecuul.
3. Manganiet, formule MnOOH.
4. Browniet is zeldzamer dan de rest. Formule Mn₂O₃.
5. Gausmanite, formule MnMn₂O_4.
6. Rhodoniet Mn₂(SiO₃)₂.
7. Carbonaaterts van mangaan.
8. Frambozenspar of rhodochrosiet - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Daarnaast kun je nog een paar mineralen aanwijzen, die ook het betreffende element bevatten. Dit is:

• calciet;
• siderite;
• kleimineralen;
• chalcedoon;
• opaal;
• zand-siltige verbindingen.

Naast gesteenten en afzettingsgesteenten, mineralen, is mangaan een chemisch element dat deel uitmaakt van de volgende objecten:

1. Plantaardige organismen. De grootste accumulatoren van dit element zijn: waterkastanje, eendenkroos, diatomeeën.
2. Roest paddestoelen.
3. Sommige soorten bacteriën.
4. Volgende dieren: rode mieren, schaaldieren, weekdieren.
5. Mensen - de dagelijkse behoefte is ongeveer 3-5 mg.
6. De wateren van de oceanen bevatten 0,3% van dit element.
7. Totaal geh alte in de aardkorst 0,1 massa%.

Over het algemeen is het het 14e meest voorkomende element van allemaal op onze planeet. Onder zware metalen is het de tweede naijzer.

Fysieke eigenschappen

Vanuit het oogpunt van de eigenschappen van mangaan, als een eenvoudige stof, kunnen er verschillende fysieke basiskenmerken voor worden onderscheiden.

1. In de vorm van een eenvoudige substantie is het een vrij solide metaal (op de schaal van Mohs is de indicator 4). Kleur - zilverwit, bedekt met een beschermende oxidefilm in de lucht, glanzend in de snede.
2. Het smeltpunt is 1246⁰C.
3. Koken - 2061⁰C.
4. Geleidereigenschappen zijn goed, het is paramagnetisch.
5. Metaaldichtheid is 7,44 g/cm³.
6. Bestaat in de vorm van vier polymorfe modificaties (α, β, γ, σ), die verschillen in de structuur en vorm van het kristalrooster en de pakkingsdichtheid van atomen. Hun smeltpunt is ook anders.

Er zijn drie hoofdvormen van mangaan die in de metallurgie worden gebruikt: β, γ,. Alfa is zeldzamer, omdat het te kwetsbaar is in zijn eigenschappen.

Chemische eigenschappen

Vanuit het oogpunt van chemie is mangaan een chemisch element waarvan de ionenlading sterk varieert van +2 tot +7. Dit drukt zijn stempel op zijn activiteit. In vrije vorm in lucht reageert mangaan zeer zwak met water en lost het op in verdunde zuren. Zodra de temperatuur echter wordt verhoogd, neemt de activiteit van het metaal dramatisch toe.

Dus, hij kan communiceren met:

• stikstof;
• koolstof;
• halogenen;
• silicium;
• fosfor;
• zwavel en andere niet-metalen.

Bij verhitting zonder lucht gaat het metaal gemakkelijk in een dampvorm over. Afhankelijk van de oxidatietoestand die mangaan vertoont, kunnen de verbindingen zowel reductiemiddelen als oxidatiemiddelen zijn. Sommige vertonen amfotere eigenschappen. De belangrijkste zijn dus kenmerkend voor verbindingen waarin het +2 is. Amfoteer - +4, en zuur en sterk oxiderend in de hoogste waarde +7.

Ondanks het feit dat mangaan een overgangsmetaal is, zijn er maar weinig complexe verbindingen voor. Dit komt door de stabiele elektronische configuratie van het atoom, omdat het 3D-subniveau 5 elektronen bevat.

Methoden om te verkrijgen

Er zijn drie manieren waarop mangaan (een chemisch element) in de industrie wordt gewonnen. Zoals de naam in het Latijn wordt gelezen, hebben we al aangeduid - manganum. Als je het in het Russisch verta alt, is het "ja, ik verduidelijk het echt, ik verkleur." Mangaan dankt zijn naam aan de manifeste eigenschappen die al sinds de oudheid bekend zijn.

Ondanks de roem slaagden ze er echter in om het in zijn pure vorm pas in 1919 te gebruiken. Dit wordt gedaan door de volgende methoden.

1. Elektrolyse, productopbrengst is 99,98%. Op deze manier wordt mangaan gewonnen in de chemische industrie.
2. Silicothermal of siliciumreductie. Bij deze methode worden silicium en mangaan (IV)oxide versmolten, waardoor een zuiver metaal ontstaat. De opbrengst is ongeveer 68%, als bijwerking is de combinatie van mangaan met silicium om silicide te vormen. Dede methode wordt gebruikt in de metallurgische industrie.
3. Aluminothermische methode - restauratie met aluminium. Geeft ook geen te hoge productopbrengst, mangaan wordt gevormd verontreinigd met onzuiverheden.

De productie van dit metaal is belangrijk voor veel processen die in de metallurgie worden uitgevoerd. Zelfs een kleine toevoeging van mangaan kan de eigenschappen van legeringen sterk beïnvloeden. Het is bewezen dat veel metalen erin oplossen en het kristalrooster vullen.

In termen van winning en productie van dit element staat Rusland op de eerste plaats ter wereld. Dit proces wordt ook uitgevoerd in landen zoals:

• China.
• Zuid-Afrika.
• Kazachstan.
• Georgië.
• Oekraïne.

Industrieel gebruik

Mangaan is een chemisch element waarvan het gebruik niet alleen belangrijk is in de metallurgie. maar ook op andere gebieden. Naast het metaal in zuivere vorm zijn ook verschillende verbindingen van dit atoom van groot belang. Laten we de belangrijkste aanwijzen.

1. Er zijn verschillende soorten legeringen die dankzij mangaan unieke eigenschappen hebben. Zo is Hadfield-staal bijvoorbeeld zo sterk en slijtvast dat het wordt gebruikt voor het smelten van onderdelen voor graafmachines, steenverwerkingsmachines, brekers, kogelmolens en gepantserde onderdelen.
2. Mangaandioxide is een verplicht oxiderend element van galvaniseren, het wordt gebruikt om depolarisatoren te maken.
3. Mangaanverbindingen zijn nodig voor de implementatie van organischsyntheses van verschillende stoffen.
4. Kaliumpermanganaat (of kaliumpermanganaat) wordt in de geneeskunde gebruikt als een sterk ontsmettingsmiddel.
5. Dit element maakt deel uit van brons, messing, vormt zijn eigen legering met koper, dat wordt gebruikt om vliegtuigturbines, bladen en andere onderdelen te maken.

Biologische rol

De dagelijkse behoefte aan mangaan voor een persoon is 3-5 mg. Een tekort aan dit element leidt tot depressie van het zenuwstelsel, slaapstoornissen en angst, duizeligheid. Zijn rol is nog niet volledig onderzocht, maar het is duidelijk dat het in de eerste plaats een impact heeft op:

• groei;
• activiteit van de geslachtsklieren;
• hormoonwerk;
• bloedvorming.

Dit element is aanwezig in alle planten, dieren en mensen, wat zijn belangrijke biologische rol bewijst.

Interessante itemdetails

Mangaan is een scheikundig element, interessante feiten waarover iedereen indruk kan maken en die je ook kunnen laten begrijpen hoe belangrijk het is. Hier zijn de meest elementaire van hen, die hun stempel hebben gedrukt op de geschiedenis van dit metaal.

1. Tijdens de moeilijke tijden van de burgeroorlog in de USSR was een van de eerste exportproducten erts dat een grote hoeveelheid mangaan bevatte.
2. Als mangaandioxide wordt gefuseerd met kaliumhydroxide en salpeter, en het product vervolgens wordt opgelost in water, zullen verbazingwekkende transformaties beginnen. De oplossing wordt eerst groen, daarna verandert de kleur in blauw.na - paars. Ten slotte wordt het karmozijnrood en v alt er geleidelijk een bruin neerslag uit. Als het mengsel wordt geschud, wordt de groene kleur weer hersteld en gebeurt alles opnieuw. Hieraan dankt kaliumpermanganaat zijn naam, wat zich verta alt als "mineraalkameleon".
3. Als meststoffen die mangaan bevatten op de grond worden aangebracht, zal de productiviteit van planten toenemen en zal de fotosynthesesnelheid toenemen. Wintertarwe vormt beter granen.
4. Het grootste blok van het mangaanmineraal rhodoniet woog 47 ton en werd gevonden in de Oeral.
5. Er is een ternaire legering die manganine wordt genoemd. Het bestaat uit elementen als koper, mangaan en nikkel. Het unieke is dat het een hoge elektrische weerstand heeft, die onafhankelijk is van de temperatuur, maar wordt beïnvloed door druk.

Natuurlijk is dat niet alles wat er te zeggen v alt over dit metaal. Mangaan is een chemisch element, waarover interessante feiten nogal divers zijn. Zeker als we het hebben over de eigenschappen die hij aan verschillende legeringen geeft.