Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Содержится в количестве 0,03% по массе в земной коре. Наряду с железом и его сплавами относится к черным металлам.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Для соединений марганца характерны степени окисления +2, +3, +4, +6 +7. В соединения +2 и +3 марганец проявляет основные свойства, +4 — амфотерные, +6, +7 — кислотные.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Наиболее известными минералами, в которых содержится марганец, являются:

  • MnO2 — пиролюзит
  • MnO(OH) — бурая марганцевая руда, манганит
  • 3Mn2O3*MnSiO3 — браунит

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

  • Получают марганец алюминотермией, восстановлением коксом, электролизом.
  • MnO2 + Al = (t) Al2O3 + Mn
  • MnO2 + C = (t) Mn + CO
  • MnSO4 + H2O = (электролиз) Mn + O2 + H2SO4
  • Химические свойства
  • Реакции с неметаллами
    1. На воздухе марганец вступает во взаимодействие с кислородом, пассивируется: на поверхности металла образуется оксидная пленка.
    2. Mn + O2 = MnO2
    3. При нагревании марганец реагирует с азотом, углеродом, кремнием, бором и фосфором.
    4. Mn + N2 = (t) Mn3N2
    5. Mn + C = (t) Mn3C
    6. Mn + Si = (t) Mn2Si
    7. Mn + P = (t) Mn3P2

    Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

  • Реакция с водой
  • При нагревании марганец вытесняет водород из воды. Mn + H2O = (t) Mn(OH)2 + H2↑

  • Реакции с кислотами
    • Марганец стоит в ряду напряжений до водорода и способен вытеснить его из кислот.
    • Mn + HCl = MnCl2 + H2↑
    • Под воздействием кислот, которые обладают окислительными свойствами, марганец окисляется.
    • Mn + H2SO4(конц.) = MnSO4 + SO2 + H2O
    • Mn + HNO3(конц.) = (t) Mn(NO3)2 + NO2 + H2O
    • Mn + HNO3(разб.) = (t) Mn(NO3)2 + NO + H2O

    Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Соединения марганца II

Для соединений марганца II характерны основные свойства. Оксид марганца II может быть получен разложением карбоната марганца, либо восстановлением оксида марганца IV до оксида марганца II.

При растворении (и нагревании!) марганца в воде образуется гидроксид марганца II.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!
  1. Mn + H2O = (t) Mn(OH)2 + H2↑
  2. MnSO4 + KOH = (t) Mn(OH)2 + K2SO4
  3. Соединения марганца II на воздухе неустойчивы, Mn(OH)2 быстро буреет, превращаясь в оксид-гидроксид марганца IV.
  4. Mn(OH)2 + O2 = MnO2 + H2O

Оксид и гидроксид марганца II проявляют основные свойства. При реакции с кислотами дает соответствующие соли.

Mn(OH)2 + HCl = MnCl2 + H2O

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Соли марганца II получается при его растворении в разбавленных кислотах. Эти соли способны вступать в реакции с другими солями, кислотами, если выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит.

  • Mn + HCl = MnCl2 + H2
  • MnSO4 + (NH4)2S = MnS↓ + (NH4)2SO4
  • При действии сильных окислителей ион Mn2+ способен переходить в ион Mn7+
  • MnSO4 + PbO2 + HNO3 = HMnO4 + PbSO4 + Pb(NO3)2 + H2O

Соединения марганца IV проявляют амфотерный характер. Оксид марганца IV можно получить разложением нитрата марганца II.

Mn(NO3)2 = (t) MnO2 + NO2 + O2

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

  1. В реакциях с щелочами марганец переходит в СО +6, в кислой среде — принимает СО +2.
  2. MnO2 + Na2CO3 + NaNO3 = Na2MnO4 + NaNO2 + CO2
  3. MnO2 + HCl = MnCl2 + Cl2 + H2O

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Соединения марганца VI — MnO3, H2MnO4 — неустойчивы, в свободном виде не получены. Обладают кислотными свойствами. Наиболее устойчивые соли — манганаты, окрашивающие раствор в зеленый цвет.

  • Манганаты получают в ходе разложения перманганатов, а также реакциями в щелочной среде.
  • KMnO4 = (t) K2MnO4 + MnO2 + O2↑ (способ получения кислорода)
  • Li2SO3 + KMnO4 + LiOH = Li2SO4 + K2MnO4 + H2O
  • MnO2 + NaOH + NaNO3 = Na2MnO4 + NaNO2 + H2O
  • MnSO4 + KClO3 + KOH = K2MnO4 + KCl + K2SO4

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

В водной среде манганаты разлагаются на с.о. +7 и +4. Манганаты окисляют хлором.

K2MnO4 + H2O = KMnO4 + MnO2 + KOH

K2MnO4 + Cl2 = KMnO4 + KCl

Соединения марганца VII — неустойчивый Mn2O7, и относительно устойчивая в разбавленных растворах HMnO4 — проявляют кислотные свойства. Соли марганцовой кислоты — перманганаты.

В различных средах — кислотной, нейтральной и щелочной — марганец принимает различные степени окисления. Внимательно изучите таблицу ниже.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

  1. Оксид марганца VII получают в реакции перманганата с сильными кислотами.
  2. KMnO4 + H2SO4 = Mn2O7 + K2SO4
  3. При растворении оксида марганца VII (кислотного оксида) в щелочи образуются соли марганцовой кислоты — перманганаты.
  4. Mn2O7 + KOH = KMnO4 + H2O
  5. Марганцовая кислота получается в реакциях сильных окислителей с солями марганца II.
  6. Mn(NO3)2 + PbO2 + HNO3 = HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O
  7. В растворах с концентрацией марганцовой кислоты более 20% происходит ее разложение.
  8. HMnO4 = MnO + O2 + H2O
  9. При нагревании перманганата калия (в быту — марганцовка) разлагается с образованием бурого MnO2, выделением кислорода.
  10. KMnO4 = (t) K2MnO4 + MnO2 + O2↑
  • При стоянии в растворе постепенно разлагается водой.
  • KMnO4 + H2O = MnO2 + KOH + O2↑
  • В кислой среде марганец принимает наиболее устойчивую (для кислой среды) — Mn2+, в щелочной — Mn6+.
  • KMnO4 + H2SO4 = MnSO4 + O2↑ + K2SO4 + H2O
  • KMnO4 + KOH = K2MnO4 + O2 + H2O

Цинк

Название цинка, вероятно, связано формой его кристаллитов: в переводе с немецкого Zinke — зубец. С древнейших времен известен сплав меди с цинком — латунь.

Для цинка характерна постоянная степень окисления +2.

Наиболее известные минералы, в которых содержится цинк:

  • ZnS — цинковая обманка, сфалерит
  • ZnO — цинкит
  • ZnCO3 — симсонит, цинковый шпат
  • 2ZnO*SiO2*H2O — гемиморфит
  1. Получение
  2. Пирометаллургический метод получения цинка заключается в обжиге цинковой обманки, и последующем восстановлении оксида цинка различными восстановителями: чаще всего C, также возможно CO и H2.
  3. ZnS + O2 = (t) ZnO + SO2
  4. ZnO + C = (t) Zn + CO
  5. ZnO + H2 = (t) Zn + H2O
  6. ZnO + CO = (t) Zn + CO2
  • Гидрометаллургический метод получения основывается на электролизе сульфата цинка.
  • ZnSO4 + H2O = (электролиз) Zn + H2SO4 + O2
  • Химические свойства
  • Реакции с неметаллами (и аммиаком 🙂
  • На воздухе цинк покрывается оксидной пленкой. При нагревании цинк реагирует с галогенами, фосфором, серой, селеном.

    1. Zn + O2 = ZnO
    2. Zn + Br2 = (t) ZnBr2
    3. Zn + P = (t) Zn3P2
    4. Zn + S = (t) ZnS

    Для цинка не характерны реакции с водородом, бором, кремнием, азотом, углеродом. Нитрид цинка можно получить в ходе реакции цинка с аммиаком. Zn + NH3 = (t) Zn3N2 + H2↑

  • Реакции с кислотами
    • Zn + HCl = ZnCl2 + H2↑
    • Zn + H2SO4(разб.) = ZnSO4 + H2↑
    • Zn + H2SO4(конц.) = ZnSO4 + H2S↑ + H2O
  • Реакции с щелочами
  • Цинк способен проявлять амфотерные (двойственные) свойства: реагирует как с кислотами, так и с основаниями. При добавлении цинка в раствор щелочи выделяется водород.

    Zn + H2O + NaOH = Na2[Zn(OH)4] + H2↑ (тетрагидроксоцинкат натрия)

Соединения цинка II

Эти соединения обладают амфотерными свойствами. Оксид цинка II можно получить в ходе реакции горения цинка или при разложении нитрата цинка.

  1. Zn + O2 = (t) ZnO
  2. Zn(NO3)2 = (t) ZnO + NO2↑ + O2↑
  3. Оксид цинка II проявляет амфотерные свойства, реагирует как с кислотами, так и с щелочами.
  4. ZnO + HCl = ZnCl2 + H2O
  5. ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O
  6. ZnO + H2O + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] (тетрагидроксоцинкат натрия)
  7. Комплексные соли образуются в растворе, при прокаливании они не образуются.
  8. ZnO + 2NaOH = (t) H2O + Na2ZnO2 (цинкат натрия)
  9. Оксид цинка II может быть восстановлен до чистого цинка различными восстановителями.
  10. ZnO + C = (t) Zn + CO
  11. ZnO + H2 = (t) Zn + H2O
  12. ZnO + CO = (t) Zn + CO2
  13. Гидроксид цинка II получается в ходе реакций между растворимыми солями цинка и щелочами.
  • ZnSO4 + NaOH = Na2SO4 + Zn(OH)2↓
  • Гидроксид цинка II обладает амфотерными свойствами, реагирует как с кислотами, так и с основаниями.
  • Zn(OH)2 + HCl = ZnCl2 + H2↑
  • Zn(OH)2 + HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O
  • Zn(OH)2 + NaOH = Na2[Zn(OH)4]
  • При прокаливании комплексные соли распадаются, вода испаряется.
  • Na2[Zn(OH)4] = (t) Na2ZnO2 + H2O
  • Zn(OH)2 + NaOH = (t) Na2ZnO2 + H2O

Серебро

Драгоценный металл, известный человеку с древнейших времен. Встречаемся в самородном виде. Будучи благородным металлом, серебро обладает низкой реакционной способностью.

Химические свойства

  • Реакции с неметаллами
  • Серебро не окисляется кислородом даже при высокой температуре. Галогены легко окисляют серебро до соответствующих галогенидов. При нагревании с серой получается сульфид серебра. Ag + Cl2 = AgCl Ag + S = (t) Ag2S

  • Реакции с кислотами
    1. Серебро не растворяется в соляной и разбавленной серной кислотах, однако способно реагировать с концентрированными кислотами.
    2. Ag + HNO3(конц.) = AgNO3 + NO2↑ + H2O
    3. Потемнение серебряных изделий обусловлено реакцией серебра с сероводородом в присутствии кислорода.
    4. Ag + H2S + O2 = Ag2S + H2O
  • С солями
  • Ag + FeCl3 = AgCl + FeCl2

  • С органическими веществами
    • В дальнейшем, при изучении органической химии, вы не раз столкнетесь с соединением серебра — аммиачным раствором оксида серебра.
    • Будет полезно, если вы уже сейчас познакомитесь с его формулой на примере реакции окисления уксусного альдегида до уксусной кислоты.
    • CH3CHO + [Ag(NH3)2]OH = CH3COOH + Ag + NH3 + H2O

Источник: https://studarium.ru/article/179

Что такое марганец? Свойства марганца. Применение марганца

Что такое марганец?

Марганецэлемент таблицы Менделеева. Принадлежит VII группе. Расположен в четвертом периоде между хромом и железом. Имеет 25-й атомный номер. Формула марганца [Ar] 3d5 4s2.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Был открыт в 1774 году. Атом марганца весит 54,938045. Содержит изотоп 55Mn, а природный марганец состоит полностью из него. Степень окисления металла колеблется от 2 до 7. Электроотрицательность Mn — 1,55. Переходный материал.

Соединения марганец 2 образуют оксид и диоксид. Проявляют основные свойства элемента. Образования марганец 3 и марганец 4 отличаются амфотерными свойствами. В комбинациях металла 6 и 7 лидируют свойства кислоты марганца. Элемент № 25 образует многочисленные виды солей и различные бинарные соединения.

Добыча марганца ведется повсеместно как в России, так и в ближнем зарубежье. На Украине существует особый Марганец – город, расположенный на многочисленных образованиях марганцевой руды.

Описание и свойства марганца

Серебристо-белый цвет с легким серым налетом выделяет марганец. Состав элемента имеет примесь углерода, которая дает ему серебристо-белый цвет. Он превосходит железо по твердости и хрупкости. В виде мелких абразивов пирофорен.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

При взаимодействии с воздушной средой происходит окисление марганца. Покрывается оксидной пленкой, защищающей его от последующей окислительной реакции.

Растворяется в воде, полностью поглощает водород, не вступая в реакцию с ним. В процессе нагревания сгорает в кислороде. Активно реагирует с хлором и серой. При взаимодействии с кислотными окислителями образует соли марганца.

Плотность — 7200 кг/м3, t плавления — 1247°С, t кипения — 2150 °С. Удельная теплоемкость — 0,478 кДж. Обладает электрической проводимостью. Контактируя с хлором, бромом и йодом образует дигалогениды.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

При высоких температурах вступает во взаимодействие с азотом, фосфором, кремнием и бором. Медленно взаимодействует с холодной водой. В процессе нагревания реакционная способность элемента возрастает. На выходе образуется Mn(OH)2 и водород. При соединении марганца с кислородом образуется оксид марганца. Выделяют семь его групп:

Оксид марганца (II). Монооксид. Не взаимодействует с водой. Легко окисляется, образуя хрупкую корку. При нагревании с водородом и металлами активной группы восстанавливается до марганца. Имеет зеленый и серо-зеленый цвет кристаллов. Полупроводник.

Оксид марганца (II,III). Кристаллы коричневого – черного цвета Mn3O4. Парамагнетик. В естественной среде встречается как минерал гаусманит.

Оксид марганца (II,IV). Соединение неорганического характера Mn5O8. Может рассматриваться как ортоманганит марганца. Не растворяется в H2O.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Оксид марганца (III).Кристаллы коричневого – черного цвета Mn2O3. Не вступают в реакцию с водой. Встречается в природной среде в минералах браунит, курнакит и биксбиит.

Оксид марганца (IV) или диоксид марганца MnO2. Нерастворимый в воде порошок темно-коричневого оттенка. Устойчивое образование марганца. Содержится в минерале пиролюзит. Поглощает хлор и соли тяжелых металлов.

Оксид марганца (VI) . Темно-красный аморфный элемент. Вступает в реакцию с водой. Полностью разлагается при нагревании. Щелочные реакции образуют солевые отложения.

Оксид марганца (VII). Маслянистая зеленовато-бурая жидкость Mn2O7. Сильный окислитель. При контакте с горючими смесями, мгновенно воспламеняет их. Может взорваться от толчка, резкой и яркой вспышки света, взаимодействия с органическими компонентами. При взаимодействии с Н2O образует марганцовую кислоту.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Соли марганца являются катализаторами окислительных процессов, происходящих с участием кислорода. Они применяются в сиккативах. Льняное масло с добавлением такого сиккатива именуется олифой.

Применение марганца

Mn широко используют в черной металлургии. Добавляют сплав железо марганец (ферромарганец). Доля марганца в нем равна 70-80%, углерода 0,5-7 %, остальная часть приходится на железо и посторонние примеси. Элемент №25 в сталеплавлении соединяет кислород и серу.

Используются смеси хром — марганец, вольфрам-марганец, кремний-марганец. В производстве стали марганцу альтернативной замены нет.

Химический элемент выполняет множество функций, в том числе рафинирует и раскисляет сталь. Широко используется технология цинк марганец. Растворимость Zn в магнии составляет 2 %, а прочность стали, в этом случае, возрастает до 40 %.

В доменной шахте марганец удаляет серный налет из чугуна. В технике применяются тройные сплавы манганины, куда входит марганец медь и никель. Материал характеризуется большим электро-сопротивлением на которое влияет не температура, а сила давления.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Используется для изготовления манометров. Настоящей ценностью для промышленности является сплав медь — марганец. Содержание марганца здесь 70 %, меди 30%.

Его применяют для снижения вредных производственных шумов. В изготовлении взрыв-пакетов для праздничных мероприятий используют смесь, куда входят такие элементы, как магний марганец.

Магний широко используется в самолетостроении.

Некоторые виды солей марганца, такие как KMnO4 нашли свое применение в медицинской отрасли. Перманганат калия относится к солям марганцовой кислоты. Имеет вид темно-фиолетовых кристаллов. Растворяется в водной среде, окрашивая её в фиолетовый цвет.

Является сильным окислителем. Антисептик, обладает противомикробными свойствами. Марганец в воде легко окисляется, образуя плохо растворимый оксид марганца коричневого цвета.

При соприкосновении с белком ткани формирует соединения с выраженными вяжущими качествами. В высоких концентрациях раствор марганца обладает раздражающим и прижигающим действием.

Калий марганец используют для лечения некоторых заболеваний и для оказания первой помощи, а пузырек с кристаллами марганцовки находится в каждой аптечки.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Марганец полезен для человеческого здоровья. Участвует в формировании и развитии клеток центрально-нервной системы. Способствует усвоению витамина В1, меди и железа. Регулирует содержание сахара в крови. Задействуется в строительстве костной ткани.

Участвует в образовании жирных кислот. Улучшает рефлекторные способности, память, убирает нервное напряжение, раздражительность. Абсорбируясь в стенках кишечника марганец, витамины В, Е, фосфор, кальций усиливают этот процесс, влияет на организм и обменные процессы в целом.

Минералы, незаменимые для человека, такие как кальций, магний, марганец, медь, калий, железо добавляют в витаминно-минеральные комплексы для устранения витаминного дефицита.

Также микроэлементы цинк, марганец и железо играют огромную роль в жизни растений. Входят в состав фосфорных и минеральных удобрений.

Цена марганца

Металлический марганец содержит до 95 % чистого марганца. Его применяют в сталелитейной металлургической промышленности. Удаляет из стали ненужные примеси и наделяет её легирующими качествами.

Ферромарганец используется для раскисления сплава во время процесса плавления, путем удаления из него кислорода. Связывает частицы серы между собой, улучшая качественные характеристики стали. Марганец упрочняет материал, делает его более износостойким.

Применяют металл при создании шаровых мельниц, землеройных и камнедробильных машин, броневых элементов. Из сплава мангадин изготавливают реостаты. Элемент № 25 добавляют в бронзу и латунь.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Большой процент диоксида марганца потребляется для создания гальванических элементов. Сплав с добавлением Mn задействуется в тонком органическом и промышленном синтезе. Соединения MnO2 и KMnO4 выступают окислителями.

Марганец – вещество незаменимое в черной металлургии. Уникален по своим физическим и химическим характеристикам. Марганец купить можно в специализированных торговых точках. Пять килограмм металла стоит порядка 150 рублей, а тонна, в зависимости вида соединения, стоит около 100-200 тысяч рублей.

Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/chto-takoe-marganec-svojstva-marganca-primenenie-marganca/

Марганец (Mn, Manganum)

Первооткрывателями марганца принято считать шведских химиков К. Шееле и Ю.

Гана, первый из которых в 1774 году обнаружил неизвестный металл в широко используемой железной руде, называемой в древности чёрной магнезией, второй же путём нагревания смеси пиролюзита (основного минерала марганца) с углём получил металлический марганец (calorizator). Название новый металл получил от немецкого Manganerz, т.е. марганцевая руда.

Общая характеристика марганца

Марганец является элементом побочной подгруппы VII группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 25 и атомную массу 54,9380. Принятое обозначение – Mn (от латинского Manganum).

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Нахождение в природе

Марганец достаточно распространён, входит во вторую десятку элементов по распространённости. В земной коре встречается чаще всего совместно с железными рудами, но имеются и месторождения именно марганца, например в Грузии и России.

Физические и химические свойства

Марганец является тяжёлым серебристо-белым металлом, так называемым чёрным металлом. При нагревании имеет свойство разлагать воду, вытесняя водород. В обычном состоянии поглощает водород.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Суточная потребность в марганце

Для взрослого здорового человека суточная потребность в марганце составляет 5-10 мг.

Продукты питания богатые марганцем

Марганец попадает в организм человека с пищей, поэтому в обязательном порядке необходимо ежедневно съедать один или несколько продуктов из следующего списка:

  • орехи (арахис, грецкий орех, миндаль, фисташки, фундук)
  • крупы и злаки (пшено, гречка, овсянка, рис, рожь, пшеница)
  • бобовые (горох, фасоль, чечевица)
  • овощи и зелень (салат, листья свёклы, укроп, шпинат, чеснок)
  • ягоды и фрукты (абрикосы, брусника, малина, черника, чёрная смородина)
  • грибы (белые, подосиновики, лисички)
  • говяжья печень.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Полезные свойства марганца и его влияние на организм

Функции марганца в организме человека:

  • регуляция уровня глюкозы в крови, стимуляция выработки аскорбиновой кислоты
  • профилактика сахара диабета путём снижения уровня сахара в крови
  • нормализация мозговой деятельности и процессов в нервной системе
  • участие в работе поджелудочной железы и синтезе холестерина
  • способствование росту соединительных тканей, хрящей и костей
  • влияние на липидный обмен и предотвращение избыточного отложения жира в печени
  • участие в делении клеток
  • снижение активности «плохого» холестерина и замедление роста холестериновых бляшек.

Взаимодействие с другими

Марганец помогает активизировать ферменты, необходимые для правильного использования организмом биотина, витаминов B1 и С. Взаимодействие марганца с медью и цинком является признанным антиоксидантным средством. Большие дозы кальция и фосфора будут задерживать всасывание марганца.

Применение марганца в жизни

Наибольшее применение марганец нашёл в металлургии, также при производстве реостатов, гальванических элементов. Соединения марганца используют как термоэлектрический материал.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Признаки нехватки марганца

При режиме питания, утяжелённом большим количеством углеводов, в организме происходит перерасход марганца, что проявляется следующими симптомами: анемия, снижение прочности костей, задержка роста, а также атрофия яичников у женщин и яичек у мужчин.

Признаки избытка марганца

Излишек марганца также неполезен организму, его проявлениями могут служить сонливость, боли в мышцах, потеря аппетита и изменения в формировании костей – так называемый «марганцевый» рахит.

Источник: http://www.calorizator.ru/element/mn

Формула Марганца структурная химическая

Структурная формула

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: Mn

Молекулярная масса: 54,938

Марганец — элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 25. Обозначается символом Mn (лат.

Manganum, ма́нганум, в составе формул по-русски читается как марганец, например, KMnO4 — калий марганец о четыре). Простое вещество марганец (CAS-номер: 7439-96-5) — металл серебристо-белого цвета. Наряду с железом и его сплавами относится к чёрным металлам.

Известны пять аллотропных модификаций марганца — четыре с кубической и одна с тетрагональной кристаллической решёткой.

История открытия

Один из основных минералов марганца — пиролюзит — был известен в древности как чёрная магнезия и использовался при варке стекла для его осветления.

Его считали разновидностью магнитного железняка, а тот факт, что он не притягивается магнитом, Плиний Старший объяснил женским полом чёрной магнезии, к которому магнит «равнодушен». В 1774 г. шведский химик К. Шееле показал, что в руде содержится неизвестный металл. Он послал образцы руды своему другу химику Ю.

Гану, который, нагревая в печке пиролюзит с углем, получил металлический марганец. В начале XIX века для него было принято название «манганум» (от немецкого Manganerz — марганцевая руда).

Распространённость в природе

Марганец — 14-й элемент по распространённости на Земле, а после железа — второй тяжёлый металл, содержащийся в земной коре (0,03 % от общего числа атомов земной коры). Весовое количество марганца увеличивается от кислых (600 г/т) к основным породам (2,2 кг/т).

Сопутствует железу во многих его рудах, однако встречаются и самостоятельные месторождения марганца. В чиатурском месторождении (район Кутаиси) сосредоточено до 40 % марганцевых руд. Марганец, рассеянный в горных породах, вымывается водой и уносится в Мировой океан.

При этом его содержание в морской воде незначительно (10−7—10−6%), а в глубоких местах океана его концентрация возрастает до 0,3 % вследствие окисления растворённым в воде кислородом с образованием нерастворимого в воде оксида марганца, который в гидратированной форме (MnO2·xH2O) и опускается в нижние слои океана, формируя так называемые железо-марганцевые конкреции на дне, в которых количество марганца может достигать 45 % (также в них имеются примеси меди, никеля, кобальта). Такие конкреции могут стать в будущем источником марганца для промышленности. В России является остродефицитным сырьём, известны месторождения: «Усинское» в Кемеровской области, «Полуночное» в Свердловской, «Порожинское» в Красноярском крае, «Южно-Хинганское» в Еврейской автономной области, «Рогачёво-Тайнинская» площадь и «Северо-Тайнинское» поле на Новой Земле.

Минералы марганца

  • пиролюзит MnO2·xH2O, самый распространённый минерал (содержит 63,2 % марганца);
  • манганит (бурая марганцевая руда) MnO(OH) (62,5 % марганца);
  • браунит 3Mn2O3·MnSiO3 (69,5 % марганца);
  • гаусманит (MnIIMn2III)O4;
  • родохрозит (марганцевый шпат, малиновый шпат) MnCO3 (47,8 % марганца);
  • псиломелан mMnO • MnO2 • nH2O (45-60 % марганца);
  • пурпурит Mn3+[PO4], (36,65 % марганца).
  • Получение
  • Алюминотермическим методом, восстанавливая оксид Mn2O3, образующийся при прокаливании пиролюзита.
  • Восстановлением железосодержащих оксидных руд марганца коксом. Этим способом в металлургии обычно получают ферромарганец (~80 % Mn).
  • Чистый металлический марганец получают электролизом.
  1. Физические свойства
  2. Некоторые свойства приведены в таблице. Другие свойства марганца:
  • Работа выхода электрона: 4,1 эВ
  • Коэффициент линейного температурного расширения: 0,000022 см/см/°C (при 0 °C)
  • Электропроводность: 0,00695·106 Ом-1·см-1
  • Теплопроводность: 0,0782 Вт/см·K
  • Энтальпия атомизации: 280,3 кДж/моль при 25 °C
  • Энтальпия плавления: 14,64 кДж/моль
  • Энтальпия испарения: 219,7 кДж/моль
  • Твёрдость
    • по шкале Бринелля: Мн/м²
    • по шкале Мооса: 4
  • Давление паров: 121 Па при 1244 °C
  • Молярный объём: 7,35 см³/моль

Химические свойства

Характерные степени окисления марганца: 0, +2, +3, +4, +6, +7 (степени окисления +1, +5 малохарактерны). При окислении на воздухе пассивируется. Порошкообразный марганец сгорает в кислороде. Марганец при нагревании разлагает воду, вытесняя водород. При этом слой образующегося гидроксида марганца замедляет реакцию.

Марганец поглощает водород, с повышением температуры его растворимость в марганце увеличивается. При температуре выше 1200 °C взаимодействует с азотом, образуя различные по составу нитриды. Углерод реагирует с расплавленным марганцем, образуя карбиды Mn3C и другие. Образует также силициды, бориды, фосфиды. В щелочном растворе марганец устойчив.

Марганец образует следующие оксиды: MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3 (не выделен в свободном состоянии) и марганцевый ангидрид Mn2O7. Mn2O7 в обычных условиях жидкое маслянистое вещество тёмно-зелёного цвета, очень неустойчивое; в смеси с концентрированной серной кислотой воспламеняет органические вещества. При 90 °C Mn2O7 разлагается со взрывом.

Наиболее устойчивы оксиды Mn2O3 и MnO2, а также комбинированный оксид Mn3O4 (2MnO·MnO2, или соль Mn2MnO4). При сплавлении оксида марганца (IV) (пиролюзит) со щелочами в присутствии кислорода образуются манганаты. Раствор манганата имеет тёмно-зелёный цвет.

Раствор окрашивается в малиновый цвет из-за появления аниона MnO4−, и из него выпадает коричневый осадок оксида-гидроксида марганца (IV). Марганцевая кислота очень сильная, но неустойчивая, её невозможно сконцентрировать более, чем до 20 %. Сама кислота и её соли (перманганаты) — сильные окислители.

Например, перманганат калия в зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде — до соединений марганца (II), в нейтральной — до соединений марганца (IV), в сильно щелочной — до соединений марганца (VI).

При прокаливании перманганаты разлагаются с выделением кислорода (один из лабораторных способов получения чистого кислорода). Под действием сильных окислителей ион Mn2+ переходит в ион MnO4-. Эта реакция используется для качественного определения Mn2+ (см. в разделе «Определение методами химического анализа»).

При подщелачивании растворов солей Mn (II) из них выпадает осадок гидроксида марганца (II), быстро буреющий на воздухе в результате окисления. Подробное описание реакции см. в разделе «Определение методами химического анализа».

Соли MnCl3, Mn2(SO4)3 неустойчивы.

Гидроксиды Mn(OH)2 и Mn(OH)3 имеют основный характер, MnO(OH)2 — амфотерный. Хлорид марганца (IV) MnCl4 очень неустойчив, разлагается при нагревании, чем пользуются для получения хлора. Нулевая степень окисления у марганца проявляется в соединениях с σ-донорными и π-акцепторными лигандами.

Так, для марганца и известен карбонил состава Mn2(CO)10.

Известны и другие соединения марганца с σ-донорными и π-акцепторными лигандами (PF3, NO, N2, P(C5H5)3).

  • Применение в промышленности
  • Применение в металлургии

Марганец в виде ферромарганца применяется для «раскисления» стали при её плавке, то есть для удаления из неё кислорода.

Кроме того, он связывает серу, что также улучшает свойства сталей. Введение до 12-13 % Mn в сталь (так называемая Сталь Гадфильда), иногда в сочетании с другими легирующими металлами, сильно упрочняет сталь, делает её твёрдой и сопротивляющейся износу и ударам (эта сталь резко упрочняется и становится твёрже при ударах).

Такая сталь используется для изготовления шаровых мельниц, землеройных и камнедробильных машин, броневых элементов и т. д. В «зеркальный чугун» вводится до 20 % Mn. В 1920-х-40х годах применение Марганца позволяло выплавлять броневую сталь.

В начале 1950-х годов в журнале Сталь возникла дискуссия по вопросу о возможности снижения содержания марганца в чугуне, и тем самым отказа от поддержки определенного содержания марганца в процессе мартеновской плавки , в которой вместе с В.И. Явойским и В. И. Баптизманским принял участие Е. И.

Зарвин , который на основе производственных экспериментов показал нецелесообразность существовавшей технологии. Позже он показал возможность ведения мартеновского процесса на маломарганцовистом чугуне. С пуском ЗСМК началась разработка передела низкомарганцовистых чугунов в конвертерах.

Сплав 83 % Cu, 13 % Mn и 4 % Ni (манганин) обладает высоким электросопротивлением, мало изменяющимся с изменением температуры. Поэтому его применяют для изготовления реостатов и пр. Марганец вводят в бронзы и латуни.

Применение в химии

Значительное количество диоксида марганца потребляется при производстве марганцево-цинковых гальванических элементов, MnO2 используется в таких элементах в качестве окислителя-деполяризатора.

Соединения марганца также широко используются как в тонком органическом синтезе (MnO2 и KMnO4 в качестве окислителей), так и промышленном органическом синтезе (компоненты катализаторов окисления углеводородов, например, в производстве терефталевой кислоты окислением p-ксилола, окисление парафинов в высшие жирные кислоты).

Арсенид марганца обладает гигантским магнитокалорическим эффектом, усиливающимся под давлением. Теллурид марганца перспективный термоэлектрический материал (термо-э. д. с 500 мкВ/К).

Биологическая роль и содержание в живых организмах

Марганец содержится в организмах всех растений и животных, хотя его содержание обычно очень мало, порядка тысячных долей процента, он оказывает значительное влияние на жизнедеятельность, то есть является микроэлементом.

Марганец оказывает влияние на рост, образование крови и функции половых желёз. Особо богаты марганцем листья свёклы — до 0,03 %, а также большие его количества содержатся в организмах рыжих муравьёв — до 0,05 %. Некоторые бактерии содержат до нескольких процентов марганца.

Избыточное накопление марганца в организме сказывается, в первую очередь, на функционировании центральной нервной системы. Это проявляется в утомляемости, сонливости, ухудшении функций памяти.

Марганец является политропным ядом, поражающим также лёгкие, сердечно-сосудистую и гепатобиллиарную системы, вызывает аллергический и мутагенный эффект

Токсичность

Токсическая доза для человека составляет 40 мг марганца в день. Летальная доза для человека не определена. При пероральном поступлении марганец относится к наименее ядовитым микроэлементам. Главными признаками отравления марганцем у животных являются угнетение роста, понижение аппетита, нарушение метаболизма железа и изменение функции мозга.

Сообщений о случаях отравления марганцем у людей, вызванных приёмом пищи с высоким содержанием марганца, нет. В основном отравление людей наблюдается в случаях хронической ингаляции больших количеств марганца на производстве. Оно проявляется в виде тяжёлых нарушений психики, включая гиперраздражительность, гипермоторику и галлюцинации — «марганцевое безумие».

В дальнейшем развиваются изменения в экстрапирамидной системе, подобные болезни Паркинсона. Чтобы развилась клиническая картина хронического отравления марганцем, обычно требуется несколько лет.

Она характеризуется достаточно медленным нарастанием патологических изменений в организме, вызываемых повышенным содержанием марганца в окружающей среде (в частности, распространение эндемического зоба, не связанного с дефицитом йода).

Месторождение

Усинское месторождение марганца

Источник: http://formula-info.ru/khimicheskie-formuly/m/formula-margantsa-strukturnaya-khimicheskaya

Марганец

Ма́рганец — элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 25. Обозначается символом Mn (лат.

 Manganum, ма́нганум, в составе формул по-русски читается как марганец, например, KMnO4 — калий марганец о четыре). Простое вещество марганец — металл серебристо-белого цвета. Наряду с железом и его сплавами относится к чёрным металлам.

Известны пять аллотропных модификаций марганца — четыре с кубической и одна с тетрагональной кристаллической решёткой.

Молярная масса марганца (mn), формула и примеры

Минералы марганца

  • пиролюзит MnO2·xH2O, самый распространённый минерал (содержит 63,2 % марганца);
  • манганит (бурая марганцевая руда) MnO(OH) (62,5 % марганца);
  • браунит 3Mn2O3·MnSiO3 (69,5 % марганца);
  • гаусманит (MnIIMn2III)O4;
  • родохрозит (марганцевый шпат, малиновый шпат) MnCO3 (47,8 % марганца);
  • псиломелан mMnO • MnO2 • nH2O (45-60 % марганца);
  • пурпурит Mn3+[PO4], (36,65 % марганца).
  • Химические свойства:
  • Характерные степени окисления марганца: 0, +2, +3, +4, +6, +7 (степени окисления +1, +5 малохарактерны).
  • При окислении на воздухе пассивируется. Порошкообразный марганец сгорает в кислороде:

 

Марганец при нагревании разлагает воду, вытесняя водород:

При этом слой образующегося гидроксида марганца замедляет реакцию.

Марганец поглощает водород, с повышением температуры его растворимость в марганце увеличивается. При температуре выше 1200 °C взаимодействует с азотом, образуя различные по составу нитриды.

Углерод реагирует с расплавленным марганцем, образуя карбиды Mn3C и другие. Образует также силициды, бориды, фосфиды.

C соляной и серной кислотами реагирует по уравнению:

 

С концентрированной серной кислотой реакция идёт по уравнению:

 

С разбавленной азотной кислотой реакция идёт по уравнению:

 

В щелочном растворе марганец устойчив.

Марганец образует следующие оксиды: MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3 (не выделен в свободном состоянии) и марганцевый ангидрид Mn2O7.

Mn2O7 в обычных условиях жидкое маслянистое вещество тёмно-зелёного цвета, очень неустойчивое; в смеси с концентрированной серной кислотой воспламеняет органические вещества. При 90 °C Mn2O7 разлагается со взрывом. Наиболее устойчивы оксиды Mn2O3 и MnO2, а также комбинированный оксид Mn3O4 (2MnO·MnO2, или соль Mn2MnO4).

При сплавлении оксида марганца (IV) (пиролюзит) со щелочами в присутствии кислорода образуются манганаты:

Раствор манганата имеет тёмно-зелёный цвет. При подкислении протекает реакция:

Раствор окрашивается в малиновый цвет из-за появления аниона MnO4−, и из него выпадает коричневый осадок оксида-гидроксида марганца (IV).

Марганцевая кислота очень сильная, но неустойчивая, её невозможно сконцентрировать более, чем до 20 %. Сама кислота и её соли (перманганаты) — сильные окислители.

Например, перманганат калия в зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления.

В кислой среде — до соединений марганца (II), в нейтральной — до соединений марганца (IV), в сильно щелочной — до соединений марганца (VI).

При прокаливании перманганаты разлагаются с выделением кислорода (один из лабораторных способов получения чистого кислорода). Реакция идёт по уравнению (на примере перманганата калия):

Под действием сильных окислителей ион Mn2+ переходит в ион MnO4−:

Эта реакция используется для качественного определения Mn2+

При подщелачивании растворов солей Mn (II) из них выпадает осадок гидроксида марганца (II), быстро буреющий на воздухе в результате окисления.

Соли MnCl3, Mn2(SO4)3 неустойчивы. Гидроксиды Mn(OH)2 и Mn(OH)3 имеют основный характер, MnO(OH)2 — амфотерный. Хлорид марганца (IV) MnCl4 очень неустойчив, разлагается при нагревании, чем пользуются для получения хлора:

Источник: http://www.yoursystemeducation.com/marganec/

Марганец – химический элемент: что это такое, какова формула вещества и степень окисления

Долгое время одно из соединений этого элемента, а именно его двуокись (известна под названием пиролюзит) считалось разновидностью минерала магнитный железняк. Лишь в 1774 году один из шведских химиков выяснил, что в пиролюзите есть неизученный металл.

В результате нагревания этого минерала с углем удалось получить тот самый неизвестный металл. Вначале его называли манганум, позже появилось современное название — марганец. Химический элемент обладает многими интересными свойствами, речь о которых пойдет далее.

Марганец как химический элемент

Расположен в побочной подгруппе седьмой группы периодической таблицы (важно: все элементы побочных подгрупп — металлы). Электронная формула 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (типичная формула d-элемента).

Марганец как свободное вещество имеет серебристо-белый цвет. Из-за химической активности в природе встречается лишь в виде соединений, таких как окислы, фосфат и карбонат.

Вещество тугоплавкое, температура плавления составляет 1244 градуса по шкале Цельсия.

Интересно! В природе встречается только один изотоп химического элемента, имеющий атомную массу 55. Остальные изотопы получены искусственным путем, и наиболее устойчив радиоактивный изотоп с атомной массой 53 (период полураспада примерно такой же, как у урана).

Степень окисления марганца

У него шесть разных степеней окисления. В нулевой степени окисления элемент способен образовывать комплексные соединения с органическими лигандами (например, P(C5H5)3), а также неорганическими лигандами:

  • окисью углерода (декакарбонил димарганца),
  • азотом,
  • трифторидом фосфора,
  • окисью азота.

Степень окисления +2 типична для солей марганца. Важно: у этих соединений сугубо восстановительные свойства. Наиболее устойчивые соединения, имеющие степень окисления +3, — оксид Mn2O3, а также гидрат этого оксида Mn(OH)3. В степени окисления +4 наиболее устойчивы MnO2 и амфотерный оксид-гидроксид MnO(OH)2.

Степень окисления марганца +6 типична для существующей только в водном растворе марганцеватой кислоты и ее солей.

Степень окисления +7 типична для существующей только в водном растворе марганцевой кислоты, ее ангидрида, а также солей — перманганатов (аналогия с перхлоратами) — сильных окислителей.

Интересно, что при восстановлении перманганата калия (в быту называется марганцовкой) возможны три разные реакции:

  • В присутствии серной кислоты анион MnO4- восстанавливается до Mn2+.
  • Если среда нейтральная, ион MnO4- восстанавливается до MnO(OH)2 или MnO2.
  • В присутствии щелочи анион MnO4- восстанавливается до манганат-иона MnO42-.

Марганец как химический элемент

Химические свойства

В обычных условиях малоактивен. Причина — появляющаяся при воздействии кислорода воздуха оксидная пленка. Если же порошок металла слегка нагреть, он сгорает, превращаясь в MnO2.

При нагревании взаимодействует с водой, вытесняя водород. В результате реакции получается практически нерастворимый гидрат закиси Mn(OH)2. Это вещество препятствует дальнейшему взаимодействию с водой.

Интересно! Водород растворим в марганце, и при повышении температуры растворимость увеличивается (получается раствор газа в металле).

При очень сильном нагревании (температура выше 1200 градусов по шкале Цельсия) взаимодействует с азотом, при этом получаются нитриды. Эти соединения могут иметь различный состав, что типично для так называемых бертоллидов. Взаимодействует с бором, фосфором, кремнием, а в расплавленном виде — с углеродом. Последняя реакция протекает при восстановлении марганца коксом.

При взаимодействии с разбавленной серной и соляной кислотами получается соль и выделяется водород. А вот взаимодействие с крепкой серной кислотой иное: продукты реакции — соль, вода и двуокись серы (вначале серная кислота восстанавливается в сернистую; но из-за неустойчивости сернистая кислота распадается на диоксид серы и воду).

Это интересно! Что такое алканы: строение и химические свойства

При реакции с разбавленной азотной кислотой получается нитрат, вода, окись азота.

Образует шесть оксидов:

  • закись, или MnO,
  • окись, или Mn2O3,
  • закись-окись Mn3O4,
  • двуокись, или MnO2,
  • марганцеватый ангидрид MnO3,
  • марганцевый ангидрид Mn2O7.

Интересно! Закись под воздействием кислорода воздуха постепенно превращается в окись. Ангидрид марганцеватой кислоты не выделен в свободном виде.

Закись-окись — соединение с так называемой дробной степенью окисления. При растворении в кислотах образуются соли двухвалентного марганца (соли с катионом Mn3+ неустойчивы и восстанавливаются до соединений с катионом Mn2+).

Двуокись, окись, закись-окись — наиболее устойчивые оксиды. Марганцевый ангидрид неустойчив. Прослеживаются аналогии с другими химическими элементами:

  • Mn2O3 и Mn3O4 — основные оксиды, и по свойствам похожи на аналогичные соединения железа;
  • MnO2 — амфотерный оксид, по свойствам похож на оксиды алюминия и трехвалентного хрома;
  • Mn2O7 — кислотный оксид, по свойствам весьма похож на высший оксид хлора.

Несложно заметить и аналогию с хлоратами и перхлоратами. Манганаты, подобно хлоратам, получаются косвенным путем. А вот перманганаты можно получить как прямым путем, то есть при взаимодействии ангидрида и оксида/гидроксида металла в присутствии воды, так и косвенным.

В аналитической химии катион Mn2+ попал в пятую аналитическую группу. Есть несколько реакций, позволяющих обнаружить этот катион:

  • При взаимодействии с сульфидом аммония выпадает осадок MnS, его цвет — телесный; при добавлении минеральных кислот наблюдается растворение осадка.
  • При реакции с щелочами получается белый осадок Mn(OH)2; однако при взаимодействии с кислородом воздуха цвет осадка меняется с белого на бурый — получается Mn(OH)3.
  • Если к солям с катионом Mn2+ добавить перекись водорода и раствор щелочи, выпадает темно-бурый осадок MnO(OH)2.
  • При добавлении к солям с катионом Mn2+ окислителя (двуокись свинца, висмутат натрия) и крепкий раствор азотной кислоты, раствор окрашивается в малиновый цвет — это значит, что Mn2+ окислился до HMnO4.

Валентности марганца

Элемент находится в седьмой группе. Типичные валентности марганца – II, III, IV, VI, VII.

Нулевая валентность типична для свободного вещества. Двухвалентные соединения — соли с катионом Mn2+, трехвалентные – оксид и гидроксид, четырехвалентные – двуокись, а также оксид-гидроксид. Шести- и семивалентные соединения — соли с анионами MnO42- и MnO4-.

Как получить и из чего получают марганец? Из марганцевых и железо-марганцевых руд, а также из растворов солей. Известно три разных способа получения марганца:

  • восстановление коксом,
  • алюмотермия,
  • электролиз.

В первом случае в качестве восстановителя используется кокс, а также окись углерода. Восстанавливается металл из руды, где есть примесь оксидов железа. В результате получается как ферромарганец (сплав с железом), так и карбид (что такое карбид? это соединение металла с углеродом).

Для получения более чистого вещества используется один из способов металлотермии — алюмотермия. Сначала прокаливается пиролюзит, при этом получается Mn2O3. Затем полученный оксид смешивают с порошком алюминия. В ходе реакции выделяется много теплоты, в результате получающийся металл плавится, а оксид алюминия покрывает его шлаковой «шапкой».

Марганец — металл средней активности и стоит в ряду Бекетова левее водорода и правее алюминия. Это значит, что при электролизе водных растворов солей с катионом Mn2+ на катоде восстанавливается катион металла (при электролизе весьма разбавленного раствора на катоде восстанавливается и вода). При электролизе водного раствора MnCl2 протекают реакции:

  • MnCl2  Mn2+ + 2Cl-
  • Катод (отрицательно заряженный электрод): Mn2+ + 2e  Mn0
  • Анод (положительно заряженный электрод): 2Cl- — 2e  2Cl0 Cl2
  • Итоговое уравнение реакции:
  • MnCl2 (эл-з)  Mn + Cl2
  • При электролизе получается наиболее чистый металлический марганец.

Источник: https://znaniya.guru/himiya/chto-takoe-marganets.html

Ссылка на основную публикацию