Знаете ли вы, что более 90% марганца используется в металлургии и производстве стали? Причина в его полезной химической активности. С другой стороны, он играет существенную роль для живых организмов, даже если найти его в чистом виде в природе невозможно. Узнайте его историю, каковы его характеристики, кто его открыл, а также другую информацию.
Что такое марганец?
Это переходный металл, похожий на железо, реакционноспособный, тугоплавкий и легко окисляемый. Хоть он и твёрдый, но, как правило, это хрупкий химический элемент. Благодаря множеству степеней окисления его соединений его можно отличить от других элементов. С другой стороны, он содержится в различных минералах, наиболее распространенными из которых являются диоксид марганца и карбонат.
Символ марганца
Mn Эта символика происходит от черной магнезии, которая сегодня представляет собой минерал пиролюзит, который раньше назывался магнесом , потому что его путали с камнем магнетитом. В 16 веке стеклодувы добавили к названию две буквы «н», и позже ему было присвоено нынешнее название.
Характеристики марганца
Он имеет атомную массу 54,93 г/моль и плотность 7430 кг/м³ при 20°C. Кроме того, элемент в чистом виде имеет четыре аллотропные формы, наиболее известные из которых — альфа и гамма. Тогда обратите внимание на другие характеристики металла:
- Химическая активность : При высоких температурах реагирует с большинством неметаллических элементов, водой, кислотами и галогенами.
- Плавление и кипение : Имеет высокие температуры плавления и кипения.
- Состояние : При комнатной температуре твердый.
- Изменения : Окисляется и горит на воздухе, а во влажном воздухе образует оксиды.
- Цвет : В чистом виде он ярко-белый, но известно, что его соединения окрашены.
- Текстура : Кристаллическая и мягкая.
- Запах : Не имеет запаха.
- Температура : изменяет свою кристаллическую структуру под воздействием климатических изменений.
- Твердость : 6 баллов по шкале Мооса, но в то же время хрупкий.
- Магнитный порядок : обычно это не ферромагнитный элемент, хотя он может меняться при специальной обработке.
- Состояние: Твердое.
Химические и физические свойства марганца
- Атомный номер : 25
- Плотность : 7430 кг/м³
- Ржавчина : Сильная кислота
- Ковалентный радиус (Å) : 139 пм.
- Электронная конфигурация : [Ar]3d 5 4s 2
- Точка кипения : 2061 °С (2334 К).
- Атомная масса (г/моль) : 54,938049 ед.
- Энтальпия плавления : 12,05 кДж/моль.
- Скорость звука : 5150 м/с при 293,15 К.
- Первый потенциал ионизации (эВ) : 717,3 кДж/моль.
- Температура плавления : 1246°C (1519K).
- Энтальпия испарения : 226 кДж/моль.
- Атомный радиус (Å) : 161 пм (радиус Бора)
- Удельная теплоемкость : 480 Дж/(К-кг)
- Степени окисления : 7, 6, 4, 2, 3.
- Электроотрицательность : 1,55 (по шкале Полинга).
- Электронов на уровень : 2, 8, 13, 2
Происхождение марганца
Согласно истории марганца, египтяне и римляне использовали соединения этого элемента, чтобы обесцветить или придать цвет стеклу. Кроме того, были обнаружены французские наскальные рисунки, содержащие остатки элемента. Также в некоторых железных рудниках древних спартанцев, которые использовали этот материал для закалки своих мечей.
Позднее его открытие совершил Карл Вильгельм Шееле в 1771 году. Однако официальная заслуга принадлежит химику Йохану Готлибу Гану, поскольку он смог выделить его в 1774 году. Швед осуществил восстановление оксида марганца в элемент, соединив его с углеродом.
Для чего используется марганец?
Это металл, используемый в химической и металлургической промышленности. Он также является жизненно важным элементом человеческого организма, поскольку участвует в формировании и развитии костной ткани. Другие области применения этого металла касаются:
- Снижает шум двигателя и повышает октановое число топлива.
- Используется в малобюджетном производстве нержавеющей стали.
- Обычно его легируют алюминием для большей устойчивости к коррозии.
- В стандартных одноразовых батарейках.
- Его оксид используют для окисления бензилового спирта.
- Диоксид марганца – это соединение, используемое для создания красок.
- Соединение элемента используется для противодействия загрязняющему эффекту железа в стекле.
- Разными составами можно красить керамику и стекло.
- Некоторые страны используют его в качестве сырья при изготовлении монет.
Соединения марганца
Все соединения этого химического элемента, за исключением перманганата, парамагнитны. Другими словами, они притягиваются магнитным полем, потому что у них есть неспаренные электроны. Некоторые примеры:
- Оксид марганца IV.
- Манганат калия.
- Перманганат калия.
- Перманганат кальция.
- Перманганат натрия.
Таким образом, марганец — химически активный, окисляемый, тугоплавкий, твердый и хрупкий химический элемент, входящий в состав переходных металлов. Хотя в чистом виде он не встречается, его можно получить из многих минералов, например пиролюзита. Кроме того, его применение включает устранение детонации двигателя, производство одноразовых батарей и более дешевую нержавеющую сталь.