هل تعلم أن أكثر من 90% من المنغنيز يستخدم في تطبيقات الصناعات المعدنية وصناعة الصلب؟ والسبب هو تفاعله الكيميائي المفيد. ومن ناحية أخرى، فإنه يلعب دورا أساسيا للكائنات الحية، حتى لو لم يكن من الممكن العثور عليه في حالته النقية في الطبيعة. تعرف على تاريخها وما هي خصائصها ومن اكتشفها وغيرها من المعلومات.
ما هو المنغنيز؟
وهو معدن انتقالي مشابه للحديد، متفاعل، مقاوم للحرارة، وقابل للأكسدة بدرجة كبيرة. على الرغم من أنه من الصعب، إلا أنه عموما عنصر كيميائي هش. ونظرًا لحالات الأكسدة العديدة لمركباته، يمكن تمييزه عن العناصر الأخرى. ومن ناحية أخرى، فهو موجود في مجموعة متنوعة من المعادن، وأكثرها شيوعًا ثاني أكسيد المنغنيز والكربونات.
رمز المنغنيز
Mn يأتي هذا الرمز من المغنيسيا السوداء، والتي هي اليوم معدن البيرولوسيت، والذي كان يسمى سابقًا ماغنس لأنه تم الخلط بينه وبين حجر الماجنتيت. في القرن السادس عشر، أضاف صانعو الزجاج حرفين إلى الاسم وتم التعرف عليه لاحقًا باسمه الحالي.
خصائص المنغنيز
لديها كتلة ذرية تبلغ 54.93 جم / مول وكثافتها 7430 كجم / م 3 عند 20 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، فإن العنصر في حالته النقية له أربعة أشكال متآصلة، أشهرها ألفا وغاما. ثم لاحظ الخصائص الأخرى للمعدن:
- التفاعل الكيميائي : عند درجات الحرارة المرتفعة يتفاعل مع معظم العناصر غير المعدنية والماء والأحماض والهالوجينات.
- الانصهار والغليان : له درجات انصهار وغليان عالية.
- الحالة : في درجة حرارة الغرفة، وهو صلب.
- التغيرات : يتأكسد ويحترق في الهواء، بينما في الهواء الرطب يتكون أكاسيد.
- اللون : عندما يكون نقياً يكون أبيض ناصعاً، لكن مركباته معروفة بأنها ملونة.
- الملمس : بلوري وناعم.
- الرائحة : لا رائحة لها.
- درجة الحرارة : يتغير تركيبه البلوري عند تعرضه للتغيرات المناخية.
- الصلابة : درجة 6 على مقياس موس، لكنها في نفس الوقت هشة.
- الترتيب المغناطيسي : بشكل عام ليس عنصرًا مغناطيسيًا حديديًا، على الرغم من أنه يمكن أن يتغير عند تعرضه لمعاملات خاصة.
- الحالة: صلبة.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمنغنيز
- العدد الذري : 25
- الكثافة : 7430 كجم/م3
- الصدأ : حمض قوي
- نصف القطر التساهمي (Å) : 139 م
- التكوين الإلكتروني : [Ar]3d 5 4s 2
- نقطة الغليان : 2061 درجة مئوية (2334 كلفن)
- الكتلة الذرية (جم/مول) : 54.938049 ش
- المحتوى الحراري للانصهار : 12.05 كيلوجول/مول
- سرعة الصوت : 5150 م/ث عند 293.15 ك
- جهد التأين الأول (eV) : 717.3 كيلوجول/مول
- نقطة الانصهار : 1246 درجة مئوية (1519 ك)
- المحتوى الحراري للتبخر : 226 كيلوجول/مول
- نصف القطر الذري (Å) : 161 م (نصف قطر بور)
- الحرارة النوعية : 480 جول/(ك-كجم)
- حالات الأكسدة : 7، 6، 4، 2، 3
- السالبية الكهربية : 1.55 (مقياس بولينج)
- الإلكترونات لكل مستوى : 2، 8، 13، 2
أصل المنغنيز
واستخدم المصريون والرومان مركبات العنصر من أجل تغيير لون الزجاج أو إعطائه لونًا، وفقًا لتاريخ المنجنيز. بالإضافة إلى ذلك، تم اكتشاف لوحات الكهف الفرنسية التي تحتوي على بقايا العنصر. وكذلك في بعض مناجم الحديد الخاصة بالإسبرطيين القدماء، الذين استخدموا هذه المادة في تقوية سيوفهم.
وفي وقت لاحق، تم اكتشافه من قبل كارل فيلهيم شيل في عام 1771. ومع ذلك، يُنسب الفضل الرسمي إلى الكيميائي يوهان جوتليب غان، حيث تمكن من عزله في عام 1774. وقام السويدي باختزال أكسيد المنغنيز إلى العنصر من خلال دمجه مع الكربون.
ما هو استخدام المنغنيز؟
وهو معدن يستخدم للتطبيقات الكيميائية والمعدنية. كما أنه يشكل عنصراً حيوياً في جسم الإنسان لأنه يشارك في تكوين وتطور الأنسجة العظمية. الاستخدامات الأخرى لهذا المعدن تتعلق:
- يقلل من ضجيج المحرك ويزيد من معدل الأوكتان في الوقود.
- يتم استخدامه في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض الميزانية.
- عادة ما يكون مخلوطًا بالألمنيوم للحصول على مقاومة أكبر للتآكل.
- في البطاريات القياسية التي تستخدم لمرة واحدة.
- يستخدم أكسيده لأكسدة كحول البنزيل.
- ثاني أكسيد المنغنيز هو مركب يستخدم في صناعة الدهانات.
- يتم استخدام مركب من العنصر لمواجهة التأثير الملوث للحديد في الزجاج.
- يمكن للمركبات المختلفة طلاء السيراميك والزجاج.
- تستخدمه بعض الدول كمادة خام عند صنع العملات المعدنية.
مركبات المنغنيز
جميع مركبات هذا العنصر الكيميائي، باستثناء برمنجنات، هي ممغنطة. بمعنى آخر، تنجذب إلى المجال المغناطيسي لأنها تحتوي على إلكترونات غير متزاوجة. بعض الأمثلة هي:
- أكسيد المنغنيز الرابع.
- منجنات البوتاسيوم.
- برمنجنات البوتاسيوم.
- برمنجنات الكالسيوم.
- برمنجنات الصوديوم.
باختصار، المنغنيز هو عنصر كيميائي تفاعلي، قابل للأكسدة، مقاوم للحرارة، صلب وهش، وهو جزء من المعادن الانتقالية. وعلى الرغم من عدم وجوده في صورته النقية، إلا أنه يمكن الحصول عليه من العديد من المعادن، مثل البيرولوسيت. بالإضافة إلى ذلك، تشمل استخداماته القضاء على طرق المحرك، وصنع بطاريات يمكن التخلص منها، وفولاذ مقاوم للصدأ أرخص.