Марганец (химиялык элемент): касиеттери, колдонулушу, белгилениши, кычкылдануу деңгээли, кызыктуу фактылар

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 05:34

Металлургия үчүн эң маанилүү металлдардын бири – марганец. Мындан тышкары, бул, адатта, кызыктуу фактылар менен байланышкан өзгөчө элемент. Тирүү организмдер үчүн маанилүү, көптөгөн эритмелерди, химиялык заттарды өндүрүүдө зарыл. Марганец - химиялык элемент, анын сүрөтүн төмөндө көрүүгө болот. Бул макалада анын касиеттери жана мүнөздөмөлөрү каралат.

Химиялык элементтин мүнөздөмөсү

Эгерде мезгилдик системанын элементи катары марганец жөнүндө сөз кыла турган болсок, анда биринчи кезекте анын андагы абалын мүнөздөшүбүз керек.

1. Төртүнчү негизги мезгилде, жетинчи топто, кошумча подгруппада жайгашкан.
2. Реталык саны - 25. Марганец - атомдорунун ядролорунун заряды +25 болгон химиялык элемент. Электрондордун саны бирдей, нейтрондор - 30.
3. Атомдук массанын мааниси 54, 938.
4. Марганец химиялык элементинин белгилениши - Mn.
5. Латынча аталышы - марганец.

Хром менен темирдин ортосунда жайгашкан, бул анын физикалык жана химиялык мүнөздөмөлөрү боюнча аларга окшоштугун түшүндүрөт.

Марганец - химиялык элемент: өткөөл металл

Эгер кыскартылган атомдун электрондук конфигурациясын карай турган болсок, анда анын формуласы төмөнкүдөй болот: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Биз карап жаткан элемент d-үй-бүлөсүнөн өтүүчү металл экени көрүнүп турат. 3d субдеңгээлиндеги беш электрон атомдун туруктуулугун көрсөтүп турат, бул анын химиялык касиеттеринен көрүнүп турат.

Металл катары марганец калыбына келтирүүчү агент, бирок анын кошулмаларынын көбү кыйла күчтүү кычкылдануу жөндөмүн көрсөтө алат. Бул бул элементтин ар кандай кычкылдануу даражаларына жана валенттүүлүгүнө байланыштуу. Бул үй-бүлөнүн бардык металлдарынын өзгөчөлүгү.

Ошентип, марганец башка атомдордун арасында жайгашкан жана өзүнүн өзгөчө мүнөздөмөсүнө ээ болгон химиялык элемент. Келгиле, бул касиеттер кандай экенин кененирээк карап чыгалы.

Марганец - химиялык элемент. кычкылдануу абалы

Биз буга чейин атомдун электрондук формуласын бергенбиз. Анын айтымында, бул элемент бир нече оң кычкылдануу абалын көрсөтө алат. Бул:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Атомдун валенттүүлүгү IV. Эң туруктуу болуп марганецтин +2, +4, +6 маанилери бар кошулмалар эсептелет. Кычкылдануунун эң жогорку даражасы кошулмаларга эң күчтүү кычкылдандыруучу агент катары аракеттенүүгө мүмкүндүк берет. Мисалы: KMnO₄, Mn₂O₇.

+2 кошулмалар калыбына келтирүүчү заттар, марганец (II) гидроксиди амфотердик касиетке ээ, негизгилери басымдуулук кылат. Ортодогу кычкылдануу деңгээли амфотердик кошулмаларды түзөт.

Ачылуулар таржымалы

Марганец - дароо эмес, акырындык менен жана ар кандай илимпоздор тарабынан ачылган химиялык элемент. Бирок анын кошулмаларын адамдар байыркы доорлордон бери эле колдонуп келишкен. Айнек эритүү үчүн марганец (IV) оксиди колдонулган. Бир италиялык көз айнектердин химиялык өндүрүшүндө бул кошулма кошулганда алардын түсү кызгылт көк түскө айланат деп айткан. Ошону менен бирге ошол эле зат түстүү көз айнектеги тумандыкты жок кылууга жардам берет.

Кийинчерээк Австрияда окумуштуу Каим пиролизитти (марганец (IV) оксиди), калийди жана көмүрдү жогорку температурага түшүрүү аркылуу металлдык марганецтин бир бөлүгүн алууга жетишкен. Бирок бул үлгүдө көптөгөн ыпластыктар болгон, аларды жок кыла албагандыктан, ачылыш ишке ашкан жок.

Кийинчерээк дагы бир илимпоз да аралашманы синтездеп, анын олуттуу бөлүгү таза металл болгон. Бул Бергман мурда никель элементин ачкан. Бирок, ал ишти аягына чыгара алган эмес.

Марганец – химиялык элемент, биринчи жолу 1774-жылы Карл Шееле тарабынан жөнөкөй зат түрүндө алынган жана бөлүнүп алынган. Бирок, ал металлды эритүү процессин бүтүргөн И. Ган менен бирге жасаган. Бирок алар да аны кирлерден толук арылта алган жок жана 100% продуктунун түшүмүн ала алышкан жок.

Ошентсе да, бул убакыт болуп калдыбул атомдун ачылышы. Ошол эле илимпоздор ачуучулар деп ат берүүгө аракет кылышкан. Алар марганец деген терминди тандап алышкан. Бирок, магний табылгандан кийин, башаламандык башталып, марганецтин аты азыркыга өзгөртүлгөн (H. David, 1908).

Марганец касиеттери көптөгөн металлургиялык процесстер үчүн өтө баалуу болгон химиялык элемент болгондуктан, убакыттын өтүшү менен аны таза түрдө алуунун жолун издөө зарылчылыгы келип чыккан. Бул маселени бүткүл дүйнөнүн окумуштуулары чечкен, бирок 1919-жылы гана советтик химик Р. Агладзенин эмгегинин аркасында чечилген. Дал ал электролиз жолу менен марганецтин сульфаттарынан жана хлориддеринен 99,98% заттык таза металлды алууга боло турган ыкманы тапкан. Азыр бул ыкма дүйнө жүзү боюнча колдонулат.

Табиятта болуу

Марганец – химиялык элемент, анын жөнөкөй затынын сүрөтүн төмөндө көрүүгө болот. Жаратылышта бул атомдун көптөгөн изотоптору бар, алардагы нейтрондордун саны абдан өзгөрүп турат. Ошентип, массалык сандар 44төн 69га чейин өзгөрөт. Бирок, бирден-бир туруктуу изотоп болуп ⁵⁵Mn мааниси бар элемент саналат, калгандарынын бардыгынын жарым ажыроо мезгили анчалык деле кыска же бар. өтө аз өлчөмдө.

Марганец кычкылдануу даражасы такыр башкача болгон химиялык элемент болгондуктан, жаратылышта да көптөгөн бирикмелерди пайда кылат. Таза түрүндө бул элемент такыр кездешпейт. Минералдарда жана рудаларда анын туруктуу кошунасы темир болуп саналат. Бардыгы болуп марганецти камтыган эң маанилүү тоо тектердин бир нечесин аныктоого болот.

1. Пиролузит. Курама формула: MnO₂nH₂O.
2. Псиломелан, MnO2mMnOnH2O молекуласы.
3. Манганит, формула MnOOH.
4. Браунит башкаларга караганда сейрек кездешет. Формула Mn₂O₃.
5. Гаузманит, формула MnMn₂O_4.
6. Родонит Mn₂(SiO₃)₂.
7. Марганецтин карбонаттык рудалары.
8. Малина шпаты же родохрозит - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Мындан тышкары, сиз дагы бир нече минералдарды белгилей аласыз, алар дагы сөз болуп жаткан элементти камтыйт. Бул:

• кальцит;
• siderit;
• чопо минералдары;
• халцедон;
• opal;
• кум-силиттүү кошулмалар.

Тектерден жана чөкмө тектерден, минералдардан тышкары, марганец төмөнкү объекттердин курамына кирген химиялык элемент:

1. Өсүмдүк организмдери. Бул элементтин эң чоң аккумуляторлору: суу каштаны, өрдөк чөбү, диатомдор.
2. Дат козу карындары.
3. Бактериялардын кээ бир түрлөрү.
4. Кийинки жаныбарлар: кызыл кумурскалар, рак сымалдуулар, моллюскалар.
5. Адамдар - суткалык керектөө болжол менен 3-5 мг.
6. Океандардын сууларында бул элементтин 0,3% бар.
7. Жер кыртышындагы жалпы мазмун 0,1% массасы.

Жалпысынан бул биздин планетадагы эң көп элементтердин 14-орунда. Оор металлдардын ичинен экинчи орунда тураттемир.

Физикалык касиеттери

Жөнөкөй зат катары марганецтин касиеттери жагынан ал үчүн бир нече негизги физикалык мүнөздөмөлөрдү бөлүп көрсөтүүгө болот.

1. Жөнөкөй зат түрүндө ал жетишерлик катуу металл (Mohs шкаласы боюнча көрсөткүч 4). Түсү - күмүш-ак, абада коргоочу оксид пленкасы менен капталган, кесилген жери жалтырак.
2. Эрүү температурасы 1246⁰C.
3. Кайнат - 2061⁰C.
4. Өткүрүүчү касиеттери жакшы, ал парамагниттик.
5. Металлдын тыгыздыгы 7,44 г/см³.
6. Төрт полиморфтук модификация (α, β, γ, σ) түрүндө болот, кристалл торчосунун түзүлүшү жана формасы жана атомдордун таңгактоо тыгыздыгы боюнча айырмаланат. Алардын эрүү температурасы да башкача.

Металлургияда марганецтин үч негизги түрү колдонулат: β, γ, σ. Альфа сейрек кездешет, анткени анын касиеттери өтө морт.

Химиялык касиеттери

Химиянын көз карашынан алганда, марганец химиялык элемент, анын иондук заряды +2ден +7ге чейин өзгөрөт. Бул анын ишмердүүлүгүнө өз изин калтырат. Эркин формада абада марганец суу менен өтө начар реакцияга кирип, суюлтулган кислоталарда эрийт. Бирок температура жогорулаары менен металлдын активдүүлүгү кескин жогорулайт.

Демек, ал төмөнкү менен өз ара аракеттене алат:

• азот;
• көмүртек;
• галогендер;
• силикон;
• фосфор;
• күкүрт жана башка металл эместер.

Абасыз ысытылганда металл оңой эле буу абалына өтөт. Марганец көрсөткөн кычкылдануу абалына жараша анын кошулмалары калыбына келтирүүчү жана кычкылдандыргыч агенттер болушу мүмкүн. Кээ бирлери амфотердик касиеттерди көрсөтөт. Ошентип, негизгилери +2 болгон кошулмаларга мүнөздүү. Амфотердик - +4, ал эми кычкылдык жана күчтүү кычкылдануу эң жогорку мааниде +7.

Марганец өткөөл металл болгонуна карабастан, ал үчүн комплекстүү бирикмелер аз. Бул атомдун туруктуу электрондук конфигурациясына байланыштуу, анткени анын 3D поддеңгээлинде 5 электрон бар.

Алуу ыкмалары

Марганецти (химиялык элемент) өнөр жайда алуунун үч негизги жолу бар. Аты латын тилинде окулгандыктан, биз буга чейин белгилегенбиз - манган. Орусчага которсоңуз, “ооба, чын эле тактайм, өңү бузулат” болуп калат. Марганец өзүнүн аталышы байыркы убактан бери белгилүү болгон манифесттик касиеттерге милдеттүү.

Бирок, атак-даңкка карабай, аны 1919-жылы гана колдонуу үчүн таза түрүндө ала алышкан. Бул төмөнкү ыкмалар менен жасалат.

1. Электролиз, продуктунун чыгышы 99,98%. Ушундай жол менен марганец химиялык өнөр жайда алынат.
2. Силикотермикалык же кремнийди азайтуу. Бул ыкма менен кремний менен марганец (IV) оксиди биригип, таза металл пайда болот. Түшүмдүүлүк болжол менен 68% түзөт, анткени марганецтин кремний менен айкалышы силицидди пайда кылат. Theыкма металлургия тармагында колдонулат.
3. Алюминотермикалык ыкма - алюминий менен калыбына келтирүү. Ошондой эле өтө жогорку продуктуларды бербейт, марганец аралашмалар менен булганып пайда болот.

Бул металлды өндүрүү металлургияда жүргүзүлүп жаткан көптөгөн процесстер үчүн маанилүү. Марганецтин бир аз кошулушу да эритмелердин касиеттерине чоң таасирин тийгизет. Анда көптөгөн металлдар эрип, анын кристалл торчосун толтурганы далилденген.

Бул элементти казып алуу жана өндүрүү боюнча Россия дүйнөдө биринчи орунда турат. Бул процесс төмөнкүдөй өлкөлөрдө да ишке ашырылат:

• Кытай.
• Түштүк Африка.
• Казакстан.
• Грузия.
• Украина.

Өнөр жайда колдонуу

Марганец химиялык элемент, аны колдонуу металлургияда гана эмес. бирок башка райондордо да. Таза түрүндө металлдан тышкары, бул атомдун түрдүү кошулмалары да чоң мааниге ээ. Негизгилерин белгилейли.

1. Эритмелердин бир нече түрлөрү бар, алар марганецтин аркасында уникалдуу касиеттерге ээ. Мисалы, Хэдфилддин болоту ушунчалык бекем жана эскирүүгө чыдамдуу болгондуктан, ал экскаваторлордун, таш иштетүүчү машиналардын, майдалагычтардын, шар тегирмендердин жана брондолгон тетиктердин эритүү үчүн колдонулат.
2. Марганец диоксиди электропластинанын милдеттүү кычкылдандыруучу элементи болуп саналат, ал деполяризаторлорду түзүү үчүн колдонулат.
3. Марганец кошулмалар органикалык ишке ашыруу үчүн зарылар кандай заттардын синтездери.
4. Калий перманганаты (же калий перманганаты) медицинада күчтүү дезинфекциялоочу каражат катары колдонулат.
5. Бул элемент колонун, жездин бир бөлүгү болуп саналат, жез менен өзүнүн эритмесин түзөт, ал учак турбиналарын, бычактарды жана башка тетиктерди жасоо үчүн колдонулат.

Биологиялык ролу

Адамдын марганецке болгон суткалык керектөөсү 3-5 мг. Бул элементтин жетишсиздиги нерв системасынын депрессиясына, уйкунун бузулушуна жана тынчсызданууга, баш айланууга алып келет. Анын ролу али толук изилдене элек, бирок, биринчи кезекте, анын таасири бар экени анык:

• өсүү;
• жыныс бездеринин активдүүлүгү;
• гормон иш;
• кан пайда болушу.

Бул элемент бардык өсүмдүктөрдө, жаныбарларда, адамдарда бар, бул анын маанилүү биологиялык ролун далилдейт.

Кызыктуу нерсенин чоо-жайы

Марганец – бул химиялык элемент, ал тууралуу кызыктуу фактылар ар бир адамды таң калтырат, ошондой эле анын канчалык маанилүү экенин түшүнүүгө жардам берет. Мына алардын эң негизгилери, алар бул металлдын тарыхында өз изин тапкан.

1. СССРде граждандык согуштун оор мезгилдеринде марганец көп болгон руда биринчилерден болуп экспорттолгон.
2. Эгер марганец диоксиди калий гидроксиди жана селитра менен эритип, андан кийин продукты сууда эритилсе, укмуштуудай өзгөрүүлөр башталат. Эритме адегенде жашыл түскө айланат, андан кийин түс көккө өзгөрөт.кийин - кызгылт көк. Акыр-аягы, ал кочкул кызыл түскө айланат жана акырындык менен күрөң тумоо түшөт. Эгерде аралашма чайпалса, анда жашыл түс кайра калыбына келип, баары кайталанат. Бул үчүн калий перманганаты "минералдык хамелеон" деп которулган аталышка ээ.
3. Эгерде марганеци бар жер семирткичтер жерге чачылса, анда өсүмдүктөрдүн түшүмдүүлүгү жогорулап, фотосинтездин ылдамдыгы жогорулайт. Күздүк буудай данды жакшыраак түзөт.
4. Марганец минералынын родонитинин эң чоң блогунун салмагы 47 тонна болгон жана Уралдан табылган.
5. Манганин деген үчтүк эритме бар. Ал жез, марганец жана никель сыяктуу элементтерден турат. Анын өзгөчөлүгү температурадан көз карандысыз, бирок басымдын таасири астында болгон жогорку электр каршылыгына ээ.

Албетте, бул металл жөнүндө ушуну менен эле бүтпөйт. Марганец - химиялык элемент, ал жөнүндө кызыктуу фактылар ар түрдүү. Айрыкча, анын ар кандай эритмелерге берген касиеттери жөнүндө айта турган болсок.