Manganese (elemento chimico): proprietà, applicazione, designazione, stato di ossidazione, fatti interessanti

2024 Autore: Angel Austin | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 05:31

Uno dei metalli più importanti per la metallurgia è il manganese. Inoltre, è generalmente un elemento piuttosto insolito a cui sono associati fatti interessanti. Importante per gli organismi viventi, necessario nella produzione di molte leghe, sostanze chimiche. Il manganese è un elemento chimico, di cui una foto può essere vista sotto. Sono le sue proprietà e caratteristiche che considereremo in questo articolo.

Caratteristica di un elemento chimico

Se parliamo di manganese come elemento del sistema periodico, allora prima di tutto dovremmo caratterizzare la sua posizione in esso.

1. Situato nel quarto periodo maggiore, il settimo gruppo, sottogruppo secondario.
2. Numero ordinale - 25. Il manganese è un elemento chimico la cui carica dei nuclei degli atomi è +25. Il numero di elettroni è lo stesso, neutroni - 30.
3. Il valore della massa atomica è 54, 938.
4. Designazione dell'elemento chimico manganese - Mn.
5. Nome latino - manganese.

Situato tra cromo e ferro, il che spiega la sua somiglianza con loro nelle caratteristiche fisiche e chimiche.

Manganese - elemento chimico: metallo di transizione

Se consideriamo la configurazione elettronica di un atomo ridotto, la sua formula sarà simile a: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5^{. Diventa ovvio che l'elemento che stiamo considerando è un metallo di transizione della famiglia d. Cinque elettroni al sottolivello 3d indicano la stabilità dell'atomo, che si manifesta nelle sue proprietà chimiche.}

Come metallo, il manganese è un agente riducente, ma la maggior parte dei suoi composti sono in grado di esibire capacità ossidanti abbastanza forti. Ciò è dovuto ai diversi stati di ossidazione e valenze che questo elemento ha. Questa è la particolarità di tutti i metalli di questa famiglia.

Quindi, il manganese è un elemento chimico che si trova tra gli altri atomi e ha le sue caratteristiche speciali. Consideriamo più in dettaglio quali sono queste proprietà.

Il manganese è un elemento chimico. Stato di ossidazione

Abbiamo già dato la formula elettronica dell'atomo. Secondo lei, questo elemento è in grado di mostrare diversi stati di ossidazione positivi. Questo è:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

La valenza di un atomo è IV. I più stabili sono quei composti in cui il manganese ha i valori +2, +4, +6. Il più alto grado di ossidazione consente ai composti di agire come gli agenti ossidanti più forti. Ad esempio: KMnO₄, Mn₂O₇.

I composti con +2 sono agenti riducenti, l'idrossido di manganese (II) ha proprietà anfotere, con predominanza di quelle basiche. Gli stati di ossidazione intermedi formano composti anfoteri.

Cronologia delle scoperte

Il manganese è un elemento chimico che non è stato scoperto subito, ma gradualmente e da diversi scienziati. Tuttavia, i suoi composti sono stati usati dalle persone fin dai tempi antichi. L'ossido di manganese (IV) è stato utilizzato per la fusione del vetro. Un italiano ha affermato che l'aggiunta di questo composto nella produzione chimica dei vetri ne fa diventare viola il colore. Insieme a questo, la stessa sostanza aiuta ad eliminare la foschia nei vetri colorati.

Più tardi in Austria, lo scienziato Kaim riuscì a ottenere un pezzo di manganese metallico esponendo pirolisi (ossido di manganese (IV)), potassio e carbone ad alte temperature. Tuttavia, questo campione aveva molte impurità, che non riuscì a eliminare, quindi la scoperta non ebbe luogo.

Anche più tardi, anche un altro scienziato sintetizzò una miscela in cui una percentuale significativa era puro metallo. Fu Bergman, che in precedenza aveva scoperto l'elemento nichel. Tuttavia, non era destinato a finire il lavoro.

Il manganese è un elemento chimico, ottenuto e isolato per la prima volta sotto forma di sostanza semplice da Karl Scheele nel 1774. Tuttavia, lo ha fatto insieme a I. Gan, che ha completato il processo di fusione di un pezzo di metallo. Ma anche loro non sono riusciti a liberarlo completamente dalle impurità e ottenere una resa del prodotto del 100%.

Tuttavia, questa volta è diventatala scoperta di questo atomo. Gli stessi scienziati hanno tentato di dare un nome agli scopritori. Hanno scelto il termine manganesio. Tuttavia, dopo la scoperta del magnesio, iniziò la confusione e il nome di manganese fu cambiato in quello moderno (H. David, 1908).

Poiché il manganese è un elemento chimico le cui proprietà sono molto preziose per molti processi metallurgici, nel tempo si è reso necessario trovare il modo per ottenerlo nella forma più pura. Questo problema fu risolto dagli scienziati di tutto il mondo, ma riuscì a risolversi solo nel 1919 grazie al lavoro di R. Agladze, un chimico sovietico. Fu lui a trovare un metodo con il quale è possibile ottenere metallo puro con un contenuto di sostanza del 99,98% da solfati e cloruri di manganese mediante elettrolisi. Ora questo metodo è applicato in tutto il mondo.

Essere nella natura

Il manganese è un elemento chimico, la foto di una semplice sostanza può essere vista sotto. In natura, ci sono molti isotopi di questo atomo, il numero di neutroni in cui varia notevolmente. Pertanto, i numeri di massa vanno da 44 a 69. Tuttavia, l'unico isotopo stabile è l'elemento con il valore ⁵⁵Mn, tutto il resto ha un'emivita trascurabilmente breve o esiste in quantità troppo piccole.

Poiché il manganese è un elemento chimico il cui stato di ossidazione è molto diverso, in natura forma anche molti composti. Nella sua forma pura, questo elemento non si verifica affatto. Nei minerali e nei minerali, il suo vicino costante è il ferro. In totale, si possono identificare molte delle rocce più importanti, tra cui il manganese.

1. Pirolusite. Formula composta: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelano, MnO2mMnOnH2O molecola.
3. Manganite, formula MnOOH.
4. Brownite è più rara delle altre. Formula Mn₂O₃.
5. Gausmanite, formula MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Minerali carbonati di manganese.
8. Lampone di lampone o rodocrosite - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Oltre a questo, puoi designare alcuni minerali in più, che includono anche l'elemento in questione. Questo è:

• calcite;
• siderite;
• minerali argillosi;
• calcedonio;
• opale;
• composti sabbiosi-limosi.

Oltre alle rocce e alle rocce sedimentarie, minerali, il manganese è un elemento chimico che fa parte dei seguenti oggetti:

1. Organismi vegetali. I maggiori accumulatori di questo elemento sono: castagna d'acqua, lenticchia d'acqua, diatomee.
2. Funghi arrugginiti.
3. Alcuni tipi di batteri.
4. Animali seguenti: formiche rosse, crostacei, molluschi.
5. Persone - il fabbisogno giornaliero è di circa 3-5 mg.
6. Le acque degli oceani contengono lo 0,3% di questo elemento.
7. Contenuto totale nella crosta terrestre 0,1% in massa.

In generale, è il 14° elemento più abbondante di tutti sul nostro pianeta. Tra i metalli pesanti è il secondo dopoferro.

Proprietà fisiche

Dal punto di vista delle proprietà del manganese, come sostanza semplice, si possono distinguere per esso diverse caratteristiche fisiche di base.

1. Sotto forma di una sostanza semplice, è un metallo abbastanza solido (sulla scala di Mohs, l'indicatore è 4). Colore - bianco argenteo, ricoperto da una pellicola protettiva di ossido nell'aria, brillante al taglio.
2. Il punto di fusione è 1246⁰C.
3. Ebollizione - 2061⁰C.
4. Le proprietà del conduttore sono buone, è paramagnetico.
5. La densità del metallo è 7,44 g/cm³.
6. Esiste sotto forma di quattro modificazioni polimorfiche (α, β, γ, σ), che differiscono nella struttura e nella forma del reticolo cristallino e nella densità di impaccamento degli atomi. Anche il loro punto di fusione è diverso.

Ci sono tre forme principali di manganese utilizzate in metallurgia: β, γ, σ. Alpha è più raro, poiché è troppo fragile nelle sue proprietà.

Proprietà chimiche

Dal punto di vista della chimica, il manganese è un elemento chimico la cui carica ionica varia notevolmente da +2 a +7. Questo lascia il segno nella sua attività. In forma libera nell'aria, il manganese reagisce molto debolmente con l'acqua e si dissolve in acidi diluiti. Tuttavia, non appena la temperatura aumenta, l'attività del metallo aumenta notevolmente.

Quindi, è in grado di interagire con:

• azoto;
• carbonio;
• alogeni;
• silicio;
• fosforo;
• zolfo e altri non metalli.

Quando riscaldato senza aria, il metallo passa facilmente in uno stato di vapore. A seconda dello stato di ossidazione che mostra il manganese, i suoi composti possono essere sia agenti riducenti che ossidanti. Alcuni presentano proprietà anfotere. Quindi, i principali sono caratteristici dei composti in cui è +2. Anfotero - +4 e acido e fortemente ossidante nel valore più alto +7.

Nonostante il manganese sia un metallo di transizione, i suoi composti complessi sono pochi. Ciò è dovuto alla configurazione elettronica stabile dell'atomo, perché il suo sottolivello 3d contiene 5 elettroni.

Metodi per ottenere

Ci sono tre modi principali in cui si ottiene il manganese (un elemento chimico) nell'industria. Poiché il nome è letto in latino, abbiamo già designato - manganum. Se lo traduci in russo, allora sarà "sì, chiarisco davvero, scoloro". Il manganese deve il suo nome alle proprietà manifeste conosciute fin dall'antichità.

Tuttavia, nonostante la fama, riuscirono a ottenerlo nella sua forma pura per l'uso solo nel 1919. Questo viene fatto con i seguenti metodi.

1. Elettrolisi, la resa del prodotto è del 99,98%. In questo modo si ottiene il manganese nell'industria chimica.
2. Silicotermico, o riduzione al silicio. Con questo metodo, l'ossido di silicio e quello di manganese (IV) vengono fusi, dando luogo alla formazione di un metallo puro. La resa è di circa il 68%, come effetto collaterale è la combinazione di manganese con silicio per formare siliciuro. Ilil metodo è utilizzato nell'industria metallurgica.
3. Metodo alluminotermico - restauro con alluminio. Inoltre non dà una resa del prodotto troppo elevata, si forma manganese contaminato da impurità.

La produzione di questo metallo è importante per molti processi eseguiti in metallurgia. Anche una piccola aggiunta di manganese può influenzare notevolmente le proprietà delle leghe. È stato dimostrato che molti metalli si dissolvono in esso, riempiendo il suo reticolo cristallino.

In termini di estrazione e produzione di questo elemento, la Russia è al primo posto nel mondo. Questo processo viene eseguito anche in paesi come:

• Cina.
• Sudafrica.
• Kazakistan.
• Georgia.
• Ucraina.

Uso industriale

Il manganese è un elemento chimico, il cui uso è importante non solo in metallurgia. ma anche in altri ambiti. Oltre al metallo nella sua forma pura, sono di grande importanza anche vari composti di questo atomo. Indichiamo i principali.

1. Esistono diversi tipi di leghe che, grazie al manganese, hanno proprietà uniche. Quindi, ad esempio, l'acciaio Hadfield è così forte e resistente all'usura da essere utilizzato per la fusione di parti di escavatori, macchine per la lavorazione della pietra, frantoi, mulini a sfere e parti corazzate.
2. Il biossido di manganese è un elemento ossidante obbligatorio della galvanica, viene utilizzato per creare depolarizzatori.
3. I composti di manganese sono necessari per l'implementazione dell'organicosintesi di varie sostanze.
4. Il permanganato di potassio (o permanganato di potassio) è usato in medicina come potente disinfettante.
5. Questo elemento fa parte di bronzo, ottone, forma una propria lega con il rame, che viene utilizzato per realizzare turbine, pale e altre parti degli aerei.

Ruolo biologico

Il fabbisogno giornaliero di manganese per una persona è di 3-5 mg. La carenza di questo elemento porta a depressione del sistema nervoso, disturbi del sonno e ansia, vertigini. Il suo ruolo non è stato ancora del tutto studiato, ma è chiaro che, prima di tutto, incide su:

• crescita;
• attività delle gonadi;
• lavoro ormonale;
• formazione del sangue.

Questo elemento è presente in tutte le piante, animali e esseri umani, il che dimostra il suo importante ruolo biologico.

Dettagli articoli interessanti

Il manganese è un elemento chimico, fatti interessanti su cui possono impressionare qualsiasi persona, oltre a farti capire quanto sia importante. Ecco i più basilari di loro, che hanno trovato il loro segno nella storia di questo metallo.

1. Durante i tempi difficili della guerra civile in URSS, uno dei primi prodotti di esportazione fu il minerale contenente una grande quantità di manganese.
2. Se il biossido di manganese viene fuso con idrossido di potassio e salnitro, e quindi il prodotto viene sciolto in acqua, inizieranno incredibili trasformazioni. La soluzione diventerà prima verde, quindi il colore cambierà in blu.dopo - viola. Alla fine, diventerà cremisi e gradualmente cadrà un precipitato marrone. Se la miscela viene scossa, il colore verde verrà nuovamente ripristinato e tutto accadrà di nuovo. È per questo che il permanganato di potassio ha preso il nome, che si traduce come "camaleonte minerale".
3. Se si applicano al terreno fertilizzanti contenenti manganese, la produttività delle piante aumenterà e il tasso di fotosintesi aumenterà. Il grano invernale formerà meglio i chicchi.
4. Il blocco più grande del minerale manganese rodonite pesava 47 tonnellate ed è stato trovato negli Urali.
5. Esiste una lega ternaria chiamata manganina. È costituito da elementi come rame, manganese e nichel. La sua particolarità è che ha un'elevata resistenza elettrica, che è indipendente dalla temperatura, ma è influenzata dalla pressione.

Certo, non è tutto quello che c'è da dire su questo metal. Il manganese è un elemento chimico, i cui fatti interessanti sono piuttosto diversi. Soprattutto se parliamo delle proprietà che conferisce alle varie leghe.