Марганец

МАРГАНЕЦ, Mn (от нем. Manganerz — марганцевая руда; лат. Manganum * а. manganese; н. Mangan; ф. manganese; и. manganeso), — химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 25, атомная масса 54,9380. Природный марганец состоит из одного стабильного изотопа 55Mn. В 1774 шведский химик К. В. Шееле выделил марганец в виде сплава с железом. В том же году шведский учёный Ю. Ган получил марганец, загрязнённый углеродом.

Марганец — серебристо-белый металл. Установлены 4 полиморфные модификации; до 700°С устойчив — а-Mn с кубической объемно-центрированной кристаллической решёткой, а=0,8 9139 нм, 58 атомов в элементарной ячейке; при 700-1079°С — b-Mn с кубической объемно-центрированной решёткой, а=0,6 3130 нм, 20 атомов в элементарной ячейке; при 1079-1143°С — g-Mn с кубической гранецентрированной решёткой, а=0,3 8550 нм, 4 атома в элементарной ячейке; выше 1143°С — d-Mn с кубической объемно-центрированной решёткой, а=0,3 0750 нм, 2 атома в элементарной ячейке. В обычных условиях устойчив а-Mn; b-Mn легко зафиксировать закалкой с температурой выше а-b перехода, тогда как g-Mn не может быть полностью зафиксирован при охлаждении. а-Mn хрупок, g- и отчасти b-Mn пластичны. Плотности (кг/м3): 7470 (293 К) — а-Mn; 7260 (293 К) — b-Mn; 6370 (1383 К) или 7210 (293 К) — g-Mn; 6280 (1416 К) — d-Mn. Свойства а-Mn — модификации: удельная теплоёмкость 0,478 кДж/кг•К (298 К), теплопроводность 66,57 Вт/м•К (298 К), температурный коэффициент линейного расширения 22,3•10-6 К-1 (293 К), удельное электрическое сопротивление (1,5-2,6)•10-6 Ом•м, температурный коэффициент электрического сопротивления (2-3)•10-4К-1, t плавления 1244°С, t кипения 2095°С. Марганец парамагнитен, при низких температурах а-Mn, g-Mn и d-Mn переходят в антиферромагнитное состояние, температуры Нееля равны соответственно 95 К, 580 К, 625 К; b-Mn остаётся парамагнетиком до очень низких температур (1,5 К).

Степени окисления от +2 до +7, наиболее характерны +2, +4, +7. В сухом воздухе марганец окисляется с поверхности, при нагревании горит на воздухе. Взаимодействует с N2, С, Si, Р, S, В. С водородом не взаимодействует, но поглощает его с образованием твёрдых растворов. При взаимодействии марганца с редкоземельными элементами, Al, Sn, Au, Bi и др. образуются интерметаллиды. Cu, Fe, Со и Ni образуют непрерывные ряды твёрдых растворов с g-Mn. Легко растворяется в кислотах, энергично взаимодействует с галогенами, образуя соли MnГ2. Соединения Mn2+ — восстановители. Оксид MnO обладает основными свойствами. Соединения Mn4+ выступают и как окислители, и как восстановители; MnO2 имеет амфотерные свойства с некоторым преобладанием кислотной функции. Из соединений Mn6+ характерна марганцовистая кислота, из соединений Mn7+ — марганцовая кислота. Многие соединения марганца ядовиты, поражают центральную нервную систему человека.

Марганец — довольно распространённый элемент. Кларк его в земной коре 0,1% (по массе), в ультраосновных породах — 0,15%, основных — 0,2%, средних — 0,12%, кислых — 0,06%, осадочных — 0,07%, каменных метеоритах — 0,2%. Содержание марганца в океанической воде 2•10-7 %, в живом веществе Земли 1•10-3 %, в почве 8,5•10-2 %. Представлен в основном оксидами, карбонатами и в меньшей мере силикатами марганца. Основные минералы марганца: пиролюзит, гаусманит, псиломелан, манганит, браунит, родохрозит, родонит. Вследствие кристаллохимической близости марганца к трём важнейшим петрогенным элементам — Fe, Mg, Ca — широко представлен как изоморфная примесь в породообразующих минералах (оливинах, гранатах, слюдах, карбонатах). Содержание марганца, как и Fe, варьирует в породах незначительно. Отношение Mn/Mg и Mn/Fe, как и Fe/Mg, может служить показателем степени дифференциации изверженных пород. Значительное количество марганца содержат железомарганцевые конкреции. Основные типы месторождений и схемы обогащения см. в ст. Марганцевые руды.

Марганец разной чистоты в промышленности получают электролизом и восстановлением его оксидов кремнием или алюминотермически (чистый металл до 99,7-99,98% Mn — при электролизе; с низким содержанием углерода и железа — восстановлением марганцевой руды в дуговой электрической печи; очень высокой чистоты — дистилляцией в вакууме).

Используется в основном в чёрной металлургии (почти 95% марганца идёт на раскисление и десульфурацию стали и чугуна и на добавки в специальные стали), при выплавке различных сплавов цветных металлов, для создания антикоррозионных покрытий. Соединения марганца широко используют при производстве стекла, олиф и в гальванических элементах (пиролюзит), в медицине (перманганат калия), в красильном деле (хлорид и сульфат марганца).





Комментарии

12 мая 2011 г.
спасибо за информацию,но меня конкретно интересует все,что касается диоксида марганца.