Manganès (element químic): propietats, aplicació, designació, estat d'oxidació, fets interessants

2024 Autora: Angel Austin | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 05:19

Un dels metalls més importants per a la metal·lúrgia és el manganès. A més, generalment és un element força inusual amb el qual s'associen fets interessants. Important per als organismes vius, necessaris en la producció de molts aliatges, productes químics. El manganès és un element químic, una foto del qual es pot veure a continuació. Són les seves propietats i característiques les que tindrem en compte en aquest article.

Característica d'un element químic

Si parlem del manganès com a element del sistema periòdic, abans de res hauríem de caracteritzar la seva posició en ell.

1. Situat al quart període principal, el setè grup, subgrup secundari.
2. Nombre ordinal - 25. El manganès és un element químic, la càrrega dels nuclis dels àtoms és +25. El nombre d'electrons és el mateix, neutrons - 30.
3. El valor de la massa atòmica és 54.938.
4. Designació de l'element químic manganès - Mn.
5. Nom llatí - manganès.

Situat entre el crom i el ferro, la qual cosa explica la seva similitud amb ells en característiques físiques i químiques.

Manganès - element químic: metall de transició

Si tenim en compte la configuració electrònica d'un àtom reduït, la seva fórmula serà així: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Es fa obvi que l'element que estem considerant és un metall de transició de la família d. Cinc electrons al subnivell 3d indiquen l'estabilitat de l'àtom, que es manifesta en les seves propietats químiques.

Com a metall, el manganès és un agent reductor, però la majoria dels seus compostos són capaços de mostrar capacitats oxidants força fortes. Això es deu als diferents estats d'oxidació i valències que té aquest element. Aquesta és la peculiaritat de tots els metalls d'aquesta família.

Així, el manganès és un element químic que es troba entre altres àtoms i té les seves pròpies característiques especials. Considerem quines són aquestes propietats amb més detall.

El manganès és un element químic. Estat d'oxidació

Ja hem donat la fórmula electrònica de l'àtom. Segons ella, aquest element és capaç de presentar diversos estats d'oxidació positius. Això és:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

La valència d'un àtom és IV. Els més estables són aquells compostos en què el manganès té els valors +2, +4, +6. El grau més alt d'oxidació permet que els compostos actuïn com els agents oxidants més forts. Per exemple: KMnO₄, Mn₂O₇.

Els compostos amb +2 són agents reductors, l'hidròxid de manganès (II) té propietats anfòteres, amb predomini de les bàsiques. Els estats d'oxidació intermedis formen compostos anfòters.

Historial de descobriments

El manganès és un element químic que no va ser descobert immediatament, sinó de manera gradual i per diferents científics. Tanmateix, els seus compostos han estat utilitzats per la gent des de l'antiguitat. L'òxid de manganès (IV) es va utilitzar per a la fosa de vidre. Un italià va afirmar que l'addició d'aquest compost en la producció química de les ulleres torna el seu color porpra. Juntament amb això, la mateixa substància ajuda a eliminar la boira dels gots de colors.

Més tard, a Àustria, el científic Kaim va aconseguir obtenir un tros de manganès metàl·lic exposant la piròlisi (òxid de manganès (IV)), la potassa i el carbó a altes temperatures. Tanmateix, aquesta mostra tenia moltes impureses, que no va poder eliminar, per la qual cosa el descobriment no es va produir.

Fins i tot més tard, un altre científic també va sintetitzar una barreja en la qual una proporció significativa era metall pur. Va ser Bergman, qui havia descobert anteriorment l'element níquel. Tanmateix, no estava destinat a acabar la feina.

El manganès és un element químic, que va ser obtingut i aïllat per primera vegada en forma de substància simple per Karl Scheele l'any 1774. Tanmateix, ho va fer juntament amb I. Gan, que va completar el procés de fosa d'una peça de metall. Però ni tan sols van aconseguir eliminar-lo completament de les impureses i obtenir un rendiment del producte del 100%.

No obstant això, aquesta vegada s'ha convertitel descobriment d'aquest àtom. Els mateixos científics van intentar donar un nom als descobridors. Van triar el terme manganesi. Tanmateix, després del descobriment del magnesi, va començar la confusió, i el nom de manganès es va canviar pel modern (H. David, 1908).

Com que el manganès és un element químic les propietats del qual són molt valuoses per a molts processos metal·lúrgics, amb el temps es va fer necessari trobar la manera d'obtenir-lo en estat més pur. Aquest problema va ser resolt per científics d'arreu del món, però va aconseguir resoldre's només l'any 1919 gràcies al treball de R. Agladze, un químic soviètic. Va ser ell qui va trobar un mètode pel qual és possible obtenir metall pur amb un contingut de substància del 99,98% a partir de sulfats i clorurs de manganès per electròlisi. Ara aquest mètode s'aplica a tot el món.

Estar a la natura

El manganès és un element químic, una foto d'una substància simple es pot veure a continuació. A la natura, hi ha molts isòtops d'aquest àtom, el nombre de neutrons en els quals varia molt. Així, els nombres de massa oscil·len entre 44 i 69. No obstant això, l'únic isòtop estable és l'element amb el valor ⁵⁵Mn, la resta tenen una semivida insignificant o existeixen en quantitats massa petites.

Com que el manganès és un element químic l'estat d'oxidació del qual és molt diferent, també forma molts compostos a la natura. En la seva forma pura, aquest element no es produeix en absolut. En minerals i minerals, el seu veí constant és el ferro. En total, es poden identificar diverses de les roques més importants, que inclouen el manganès.

1. Pirolusita. Fórmula composta: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelano, molècula de MnO2mMnOnH2O.
3. Manganita, fórmula MnOOH.
4. Brownite és més rar que la resta. Fórmula Mn₂O₃.
5. Gausmanita, fórmula MnMn₂O_4.
6. Rodonita Mn₂(SiO₃)₂.
7. Minerals de carbonat de manganès.
8. Spar de gerds o rodocrosita - MnCO₃.
9. Purpurita - Mn₃PO₄.

A més d'això, podeu designar uns quants minerals més, que també inclouen l'element en qüestió. Això és:

• calcita;
• siderita;
• minerals d'argila;
• calcedònia;
• opal;
• compostos de sorra i llim.

A més de les roques i les roques sedimentàries, els minerals, el manganès és un element químic que forma part dels objectes següents:

1. Organismes vegetals. Els acumuladors més grans d'aquest element són: castanya d'aigua, llisca d'aigua, diatomees.
2. Bolets rovellats.
3. Alguns tipus de bacteris.
4. Animals següents: formigues vermelles, crustacis, mol·luscs.
5. Persones: el requisit diari és d'aproximadament 3-5 mg.
6. Les aigües dels oceans contenen el 0,3% d'aquest element.
7. Contingut total a l'escorça terrestre 0,1% en massa.

En general, és el 14è element més abundant de tots al nostre planeta. Entre els metalls pesants, és el segon desprésplanxa.

Propietats físiques

Des del punt de vista de les propietats del manganès, com a substància simple, se'n poden distingir diverses característiques físiques bàsiques.

1. En forma de substància simple, és un metall força sòlid (a l'escala de Mohs, l'indicador és 4). Color: blanc platejat, cobert amb una pel·lícula d'òxid protectora a l'aire, brillant al tall.
2. El punt de fusió és 1246⁰C.
3. Bullir - 2061⁰C.
4. Les propietats del conductor són bones, és paramagnètic.
5. La densitat del metall és de 7,44 g/cm³.
6. Existeix en forma de quatre modificacions polimòrfiques (α, β, γ, σ), que es diferencien per l'estructura i la forma de la xarxa cristal·lina i la densitat d'empaquetament dels àtoms. El seu punt de fusió també és diferent.

Hi ha tres formes principals de manganès utilitzades en metal·lúrgia: β, γ, σ. Alpha és més rar, ja que és massa fràgil en les seves propietats.

Propietats químiques

Des del punt de vista de la química, el manganès és un element químic la càrrega iònica del qual varia molt entre +2 i +7. Això deixa empremta en la seva activitat. En forma lliure a l'aire, el manganès reacciona molt feblement amb l'aigua i es dissol en àcids diluïts. Tanmateix, tan aviat com augmenta la temperatura, l'activitat del metall augmenta de manera espectacular.

Per tant, pot interactuar amb:

• nitrogen;
• carboni;
• halògens;
• silici;
• fòsfor;
• sofre i altres no metalls.

Quan s'escalfa sense aire, el metall passa fàcilment a un estat de vapor. Segons l'estat d'oxidació que presenta el manganès, els seus compostos poden ser tant agents reductors com oxidants. Alguns presenten propietats amfòteres. Per tant, els principals són característiques dels compostos en què és +2. Amfòter - +4, i àcid i oxidant fort en el valor més alt +7.

Malgrat que el manganès és un metall de transició, hi ha pocs compostos complexos. Això es deu a la configuració electrònica estable de l'àtom, perquè el seu subnivell 3D conté 5 electrons.

Mètodes d'obtenció

Hi ha tres maneres principals d'obtenir manganès (un element químic) a la indústria. Com el nom es llegeix en llatí, ja hem designat - manganum. Si el tradueixes al rus, serà "sí, realment ho aclareixo, em descoloreixo". El manganès deu el seu nom a les propietats manifestes conegudes des de l'antiguitat.

No obstant això, malgrat la fama, van aconseguir aconseguir-lo en la seva forma pura per utilitzar-lo només el 1919. Això es fa mitjançant els mètodes següents.

1. Electròlisi, el rendiment del producte és del 99,98%. D'aquesta manera, s'obté manganès a la indústria química.
2. Silicotèrmica o reducció de silici. Amb aquest mètode, el silici i l'òxid de manganès (IV) es fusionen, donant lloc a la formació d'un metall pur. El rendiment és d'un 68%, ja que un efecte secundari és la combinació de manganès amb silici per formar siliciur. Elel mètode s'utilitza a la indústria metal·lúrgica.
3. Mètode aluminotèrmic - restauració amb alumini. Tampoc dóna un rendiment de producte massa alt, el manganès es forma contaminat amb impureses.

La producció d'aquest metall és important per a molts processos realitzats en la metal·lúrgia. Fins i tot una petita addició de manganès pot afectar molt les propietats dels aliatges. S'ha demostrat que molts metalls s'hi dissolen, omplint la seva xarxa cristal·lina.

Pel que fa a l'extracció i producció d'aquest element, Rússia ocupa el primer lloc del món. Aquest procés també es porta a terme en països com ara:

• Xina.
• Sud-àfrica.
• Kazakhstan.
• Geòrgia.
• Ucraïna.

Ús industrial

El manganès és un element químic, l'ús del qual és important no només en la metal·lúrgia. però també en altres àmbits. A més del metall en la seva forma pura, també tenen una gran importància diversos compostos d'aquest àtom. Designem els principals.

1. Hi ha diversos tipus d'aliatges que, gràcies al manganès, tenen propietats úniques. Així, per exemple, l'acer Hadfield és tan fort i resistent al desgast que s'utilitza per a la fosa de peces d'excavadores, màquines de processament de pedra, trituradores, molins de boles i peces blindades.
2. El diòxid de manganès és un element oxidant obligatori de la galvanoplastia, s'utilitza per crear despolaritzadors.
3. Els compostos de manganès són necessaris per a la implementació de l'orgànicsíntesi de diverses substàncies.
4. El permanganat de potassi (o permanganat de potassi) s'utilitza en medicina com a desinfectant fort.
5. Aquest element forma part de bronze, llautó, forma el seu propi aliatge amb coure, que s'utilitza per fer turbines d'avions, pales i altres peces.

Rol biològic

El requeriment diari de manganès per a una persona és de 3-5 mg. La deficiència d'aquest element condueix a la depressió del sistema nerviós, trastorns del son i ansietat, marejos. El seu paper encara no s'ha estudiat del tot, però és evident que, en primer lloc, repercuteix en:

• creixement;
• activitat de les gònades;
• treball hormonal;
• formació de sang.

Aquest element està present en totes les plantes, animals i humans, cosa que demostra el seu important paper biològic.

Detalls de l'article interessant

El manganès és un element químic, fets interessants sobre els quals poden impressionar qualsevol persona, a més de fer-te entendre com d'important és. Aquests són els més bàsics, que han trobat la seva empremta en la història d'aquest metall.

1. Durant els temps difícils de la guerra civil a l'URSS, un dels primers productes d'exportació va ser el mineral que contenia una gran quantitat de manganès.
2. Si el diòxid de manganès es fusiona amb hidròxid de potassi i salitre, i després el producte es dissol a l'aigua, començaran transformacions sorprenents. La solució primer es tornarà verda, després el color canviarà a blau.després - morat. Finalment, es tornarà carmesí i gradualment caurà un precipitat marró. Si la barreja es sacseja, el color verd es tornarà a restaurar i tot tornarà a passar. És per això que el permanganat de potassi va rebre el seu nom, que es tradueix com a "camaleó mineral".
3. Si s'apliquen fertilitzants que contenen manganès al sòl, augmentarà la productivitat de les plantes i augmentarà la taxa de fotosíntesi. El blat d'hivern formarà millor els grans.
4. El bloc més gran del mineral de manganès rodonita pesava 47 tones i es va trobar als Urals.
5. Hi ha un aliatge ternari anomenat manganina. Està format per elements com el coure, el manganès i el níquel. La seva singularitat és que té una alta resistència elèctrica, que és independent de la temperatura, però que està influenciada per la pressió.

Per descomptat, això no és tot el que hi ha a dir sobre aquest metall. El manganès és un element químic, fets interessants sobre els quals són força diversos. Sobretot si parlem de les propietats que atorga a diversos aliatges.