Mangaani oksüdeerumisseisund on ühendis 7. Mangaan (keemiline element): omadused, rakendamine, nimetus, oksüdatsiooni olek, huvitavad faktid

Keemiaolümpiaadid

(1 kooliastme)

1. Test

1.Mangaanil on ühendis kõrgeim oksüdeerumisseisund

2. Neutraliseerimisreaktsioon vastab lühendatud ioonvõrrandile

1) H + + OH - \u003d H20

2) 2H + + CO 3 2- \u003d H20 + CO 2

3) CaO + 2H + \u003d Ca2 + + H20

4) Zn + 2H + \u003d Zn2 + + H2

3. Suhelge omavahel

2) MnO ja Na20

3) P205 ja S03

4. Redoksreaktsiooni võrrand on

1) KOH + HNO3 \u003d KNO3 + H20

2) N2O5 + H20 \u003d 2 HNO3

3) 2N20 \u003d 2N2 + O2

4) BaCO3 \u003d BaO + CO 2

5. Vahetusreaktsioon on interaktsioon

1) kaltsiumoksiid koos lämmastikhappega

2) vingugaas koos hapnikuga

3) etüleen hapnikuga

4) vesinikkloriidhape koos magneesiumiga

6. Atmosfääri kohalolekust põhjustatud happeline vihm

1) lämmastikoksiidid ja väävel

4) maagaas

7. Metaani kasutatakse koos bensiini ja diislikütusega sisepõlemismootorites (mootorsõidukites) kütusena. Gaasilise metaani põlemisel kasutatav termokeemiline võrrand on järgmine:

CH4 + 2O2 \u003d СО 2 + 2Н 2 О + 880 kJ

Kui palju kJ soojust eraldub CH 4 põlemisel, maht 112 liitrit (n.o.)?

Valige õige vastus:

2. Ülesanded

1. Järjestage redoksreaktsiooni võrrandis koefitsiendid teile teadaoleval viisil.

SnSO4 + KMnO4 + H2S04 \u003d Sn (SO4) 2 + MnSO4 + K2S04 + H20

Märkige oksüdeeriva ja redutseeriva aine nimed ning elementide oksüdatsiooni aste. (4 punkti)

2. Kirjutage reaktsioonivõrrandid, mis võimaldavad järgmisi teisendusi:

(2) (3) (4) (5)

CO 2 → Ca (HCO 3) 2 → CaCO 3 → CaO → CaCl2 → CaCO 3

(5 punkti)

3. Määrake alkadieeni valem, kui selle suhteline tihedus õhus on 1,862 (3 punkti)

4. Aastal 1928 suutis General Motors Research Corporationi Ameerika keemik Thomas Midgle sünteesida ja isoleerida oma laboris keemilise ühendi, mis sisaldas 23,53% süsinikku, 1,96% vesinikku ja 74,51 % fluoriidi. Saadud gaas oli õhust 3,52 korda raskem ja ei põlenud. Tuletage ühendi valem, kirjutage saadud molekulaarsele valemile vastavad orgaaniliste ainete struktuurvalemid ja andke neile nimi. (6 punkti).

5. Segati 140 g 0,5% vesinikkloriidhappe lahust 200 g 3% soolhappe lahusega. Kui suur on vesinikkloriidhappe protsent värskelt saadud lahuses? (3 punkti)

3. Ristsõna

Lahendage ristsõnas krüptitud sõnad

Tähised: 1 → - horisontaalselt

1 ↓ - vertikaalne

Iron Raua korrosioonitoode.

→ Moodustatud (6) interaktsiooni aluselise oksiidiga.

→ Soojusühik.

→ positiivselt laetud ioon.

→ itaalia teadlane, kelle nime on nimetatud üheks kõige olulisemaks püsiväärtuseks.

→ Elementide arvu 14 välimisel tasemel elektronide arv.

→ ....... gaas on vingugaas (IV).

→ Suur Venemaa teadlane on kuulus, sealhulgas mosaiikimaalide looja, epigraafi autor.

→ Reaktsiooni tüüp naatriumhüdroksiidi ja väävelhappe lahuste vahel.

Tooge näide (1 →) reaktsioonivõrrandi kohta.

Märkida punktis 4 nimetatud püsiväärtus.

Kirjutage reaktsioonivõrrand (8).

Kirjutage elemendi aatomi elektrooniline struktuur, mida on nimetatud punktis 5. (13 punkti)

Pikka aega peeti selle elemendi ühte ühendit, nimelt selle dioksiidi (tuntud kui pürolüsiit) mineraalse magnetilise rauamaagi tüübiks. Alles 1774. aastal leidis üks Rootsi keemikut, et pürolüsiidis leidub uurimata metalli. Selle mineraali söega kuumutamisel oli võimalik saada sama tundmatu metall. Alguses hakati seda nimetama manganumiks, hiljem ilmus tänapäevane nimi - mangaan. Keemilisel elemendil on palju huvitavaid omadusi, mida arutatakse hiljem.

See asub perioodilise tabeli seitsmenda rühma külgmises alarühmas (oluline: kõik külgsete alarühmade elemendid on metallid). Elektrooniline valem 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 (tüüpiline d-elemendi valem). Mangaanil on vaba ainena hõbevalge värv. Looduses sisalduva keemilise aktiivsuse tõttu leidub seda ainult selliste ühendite kujul nagu oksiidid, fosfaat ja karbonaat. Aine on tulekindel, sulamistemperatuur on 1244 kraadi Celsiuse järgi.

Huvitav!Looduses on ainult üks keemilise elemendi isotoop, mille aatommass on 55. Ülejäänud isotoobid saadakse kunstlikel viisidel ja kõige stabiilsem radioaktiivne isotoop aatommassiga 53 (poolestusaeg on umbes sama kui uraanil).

Mangaani oksüdatsiooni olek

Tal on kuus erinevat oksüdatsiooniastet. Oksüdeerimiseta olekus on element võimeline moodustama orgaaniliste liganditega (näiteks P (C5H5) 3) keerukaid ühendeid, aga ka anorgaanilisi ligande:

vingugaas (dikarbonüüldekarbonüül),
lämmastik
fosforitrifluoriid,
lämmastikoksiid.

Mangaanisooladele on tüüpiline oksüdatsiooniseisund +2. Tähtis: nendel ühenditel on puhtalt redutseerivad omadused. Stabiilsemad ühendid, mille oksüdatsiooni olek on +3, on Mn2O3 oksiid ja selle oksiidi hüdraat Mn (OH) 3. +4 juures on MnO2 ja amfoteersed oksiidhüdroksiidid MnO (OH) 2 kõige stabiilsemad.

Mangaani +6 oksüdatsiooniseisund on tüüpiline mangaanhappele ja selle sooladele, mis esinevad ainult vesilahuses. Oksüdatsiooniseisund +7 on tüüpiline mangaanhappele, selle anhüdriidile, mis eksisteerib ainult vesilahuses, samuti sooladele - permanganaatidele (analoogselt perkloraatidega) - tugevatele oksüdeerivatele ainetele. Huvitav on see, et kaaliumpermanganaadi taastamisel (igapäevaelus nimetatakse seda kaaliumpermanganaadiks) on võimalik kolm erinevat reaktsiooni:

Väävelhappe juuresolekul redutseeritakse MnO4– anioon Mn2 + -ks.
Kui sööde on neutraalne, redutseeritakse MnO4-ioon MnO (OH) 2 või MnO2.
Leelise juuresolekul redutseeritakse MnO4-anioon manganaadiiooniks MnO42-.

Mangaan kui keemiline element

Keemilised omadused

Normaaltingimustes passiivne. Põhjuseks on oksiidkile, mis ilmub kokkupuutel atmosfääri hapnikuga. Kui metallipulbrit pisut kuumutatakse, põleb see, muutudes MnO2-ks.

Kuumutamisel interakteerub veega, tõrjudes vesiniku välja. Reaktsiooni tulemusel saadakse praktiliselt lahustumatu nitraathüdraat Mn (OH) 2. See aine takistab edasist koostoimet veega.

Huvitav! Vesinik lahustub mangaanis ja temperatuuri tõustes lahustuvus suureneb (saadakse gaasi lahus metallis).

Väga tugeva kuumutamise korral (temperatuur üle 1200 kraadi) interakteerub see lämmastikuga ja saadakse nitriide. Nendel ühenditel võib olla erinev koostis, mis on tüüpiline niinimetatud bertolliidide jaoks. See interakteerub boori, fosfori, räni ja sula kujul süsinikuga. Viimane reaktsioon kulgeb mangaani redutseerimise teel koksiga.

Lahjendatud väävel- ja soolhappega suheldes moodustub sool ja vesinik eraldub. Kuid koostoime tugeva väävelhappega on erinev: reaktsioonisaadused on sool, vesi ja vääveldioksiid (alguses väävelhape redutseeritakse vääveldioksiidiks; ebastabiilsuse tõttu laguneb väävelhape vääveldioksiidiks ja veeks).

Lahjendatud lämmastikhappega reageerimisel saadakse nitraat, vesi ja lämmastikoksiid.

See moodustab kuus oksiidi:

dilämmastik või MnO,
oksiid või Mn2O3,
dilämmastikoksiid Mn3O4,
dioksiid või MnO2,
mangaanhüdriid MnO3,
mangaanhüdriid Mn2O7.

Huvitav! Atmosfääri hapniku mõjul muutub dilämmastikoksiid järk-järgult oksiidiks. Mangaanhappe anhüdriidi ei eraldata vabas vormis.

Dilämmastikoksiid on niinimetatud fraktsionaalse oksüdeerimisega ühend. Hapetes lahustumisel moodustuvad kahevalentse mangaani soolad (Mn3 + katiooniga soolad on ebastabiilsed ja redutseeritakse Mn2 + katiooniga ühenditeks).

Stabiilsemad oksiidid on dioksiid, oksiid, oksiid-oksiid. Mangaanhüdriid on ebastabiilne. Analoogiad muude keemiliste elementidega on jälgitavad:

Mn2O3 ja Mn3O4 on aluselised oksiidid ja sarnaste rauaühenditega sarnased;
MnO2 - amfoteerne oksiid, oma omadustelt sarnane alumiiniumi ja kolmevalentse kroomi oksiididega;
Mn2O7 on happeoksiid, oma omadustelt väga sarnane kõrgema kloordioksiidiga.

Kloraatide ja perkloraatidega on analoogiat lihtne märgata. Manganaate, nagu kloraate, saadakse kaudselt. Kuid permanganaate võib saada nii otsesel viisil, see tähendab anhüdriidi ja metalloksiidi / hüdroksiidi vastasmõjus vee juuresolekul, kui kaudselt.

Analüütilises keemias langes Mn2 + katioon viiendasse analüütilisse rühma. Selle katiooni tuvastamiseks on mitu reaktsiooni:

Ammooniumsulfiidiga suheldes sadestub MnS, selle värvus on tahke; mineraalhapete lisamisel täheldatakse sademe lahustumist.
Leelistega reageerimisel saadakse Mn (OH) 2 valge sade; atmosfääri hapnikuga suheldes muutub sade aga valgelt pruuniks - Mn (OH) 3.
Kui Mn2 + katiooniga sooladele lisatakse vesinikperoksiidi ja leeliselahust, siis moodustub MnO (OH) 2 tumepruun sade.
Kui Mn2 + katiooniga sooladele lisatakse oksüdeerivat ainet (pliidioksiid, naatriumbismutaat) ja tugevat lämmastikhappe lahust, muutub lahus karmiinpunaseks - see tähendab, et Mn2 + oksüdeerus HMnO4-ks.

Keemilised omadused

Mangaani valentsid

Element kuulub seitsmendasse rühma. Tüüpiline mangaan - II, III, IV, VI, VII.

Nullvalentsus on tüüpiline vabale ainele. Kahevalentsed ühendid on Mn2 + katiooniga soolad, kolmevalentsed ühendid on oksiid ja hüdroksiid, tetravalentsed ühendid on dioksiid ja ka hüdroksiidoksiid. Kuue- ja heptavalentsed ühendid on anioonidega MnO42- ja MnO4- soolad.

Kuidas saada ja mis on mangaan? Mangaanist ja raud-mangaanimaagist, samuti soolalahustest. Mangaani tootmiseks on teada kolm erinevat meetodit:

koksi taastamine
aluminotermia,
elektrolüüs.

Esimesel juhul kasutatakse redutseerijana koksi, samuti vingugaasi. Metall saadakse maakust, kus on segatud raudoksiide. Tulemuseks on nii ferromangaan (raua sulam) kui ka karbiid (mis on karbiid? Kas metalli ühend koos süsinikuga).

Puhtama aine saamiseks kasutatakse ühte metallotermia meetoditest - aluminotermiat. Esmalt kaltsineeritakse pürolusiit ja saadakse Mn2O3. Seejärel segatakse saadud oksiid alumiiniumipulbriga. Reaktsiooni käigus eraldub palju soojust, mille tagajärjel metall sulab ja alumiiniumoksiid katab selle räbustiga.

Mangaan on keskmise aktiivsusega metall ja seisab Beketovi reas vasakul vesinikust ja paremal alumiiniumist. See tähendab, et Mn2 + katiooniga soolade vesilahuste elektrolüüsi ajal katoodil väheneb metalli katioon (katoodil väga lahjendatud lahuse elektrolüüsi ajal väheneb ka vesi). MnCl2 vesilahuse elektrolüüsi ajal toimuvad järgmised reaktsioonid:

MnCl2 Mn2 + + 2Cl-

Katood (negatiivselt laetud elektrood): Mn2 + + 2e Mn0

Anood (positiivselt laetud elektrood): 2Cl- - 2e 2Cl0Cl2

Lõplik reaktsiooni võrrand:

MnCl2 (e-s) Mn + Cl2

Elektrolüüsi käigus saadakse puhtaim metalliline mangaan.

Kasulik video: mangaan ja selle ühendid

Rakendus

Mangaani kasutamine on üsna laialt levinud. Kasutatakse nii metalli ennast kui ka selle erinevaid ühendeid. Vabal kujul kasutatakse seda metallurias erinevatel eesmärkidel:

deoksüdeeriva ainena terase sulatamisel (hapnik seob ja moodustub Mn2O3);
legeeriva elemendina: selgub, et see on vastupidav teras, millel on kõrged kulumiskindluse ja löögikindluse näitajad;
niinimetatud soomustatud terase sulatamiseks;
pronksi ja messingi komponendina;
manganiini, vase ja nikli sulami moodustamiseks. Sellest sulamist valmistatakse mitmesuguseid elektriseadmeid, näiteks reostaadid

Zn-Mn rakkude tootmiseks kasutatakse MnO2. Elektrotehnikas kasutatakse MnTe ja MnAs.

Mangaanirakendus

Kaaliumpermanganaati, mida sageli nimetatakse kaaliumpermanganaadiks, kasutatakse laialdaselt nii igapäevaelus (meditsiiniliste vannide jaoks) kui ka tööstuses ja laborites. Permanganaadi dekoloride vaarikavärv kahe- ja kolmiksidemega küllastumata süsivesinike lahuse läbimisel. Tugeva kuumutamise korral lagunevad permanganaadid. Sel juhul saadakse manganaate, MnO2 ja ka hapnikku. See on üks viis keemiliselt puhta hapniku saamiseks laboris.

Mangaanhappe soolade saamiseks võib seda teha ainult kaudselt. Selleks segatakse MnO2 tahke leelisega ja kuumutatakse hapniku juuresolekul. Veel üks tahke manganaadi valmistamise meetod on permanganaatide kaltsineerimine.

Manganaadi lahustel on ilus tumeroheline värv. Need lahused on aga ebastabiilsed ja need reageerivad ebaproportsionaalselt: tumeroheline värvus muutub vaarikaks ja sadestub ka pruun sade. Reaktsiooni käigus saadakse permanganaat ja MnO2.

Mangaandioksiidi kasutatakse laboris katalüsaatorina kaaliumkloraadi (bertholiitsoola) lagunemisel, samuti puhta kloori saamiseks. Huvitav on see, et MnO2 ja vesinikkloriidi interaktsiooni tulemusel saadakse vahesaadus - äärmiselt ebastabiilne ühend MnCl4, mis laguneb MnCl2 ja klooriks. Mn2 + katiooniga soolade neutraalsed või hapestatud lahused on kahvaturoosa värviga (Mn2 + loob kompleksi 6 veemolekuliga).

Kasulik video: mangaan on elu element

Järeldus

See on mangaani ja selle keemiliste omaduste lühikirjeldus. See on keskmise aktiivsusega hõbevalge metall, interakteerub veega ainult kuumutamisel, sõltuvalt oksüdeerumisastmest on sellel nii metalli- kui ka mittemetallilised omadused. Selle ühendeid kasutatakse tööstuses, igapäevaelus ja laboratooriumides puhta hapniku ja kloori tootmiseks.

Kasutamata mangaani aatomi elektrooniline konfiguratsioon - 3d 5 4s 2; ergastatud olekut väljendatakse elektroonilise valemiga 3d 5 4s 1 4p 1.

Mangaani puhul on kõige iseloomulikumad oksüdatsiooniseisundid +2, +4, +6, +7.

Mangaan on hõbevalge, rabe, üsna aktiivne metall: mitmetes pingetes paikneb see alumiiniumi ja tsingi vahel. Õhus on mangaan kaetud oksiidkilega, mis kaitseb seda edasise oksüdeerumise eest. Peeneks jaotunud olekus oksüdeerub mangaan kergesti.

Mangaan (II) oksiidil MnO ja vastaval hüdroksiidil Mn (OH) 2 on peamised omadused - hapetega interakteerudes moodustuvad kahevalentse mangaani soolad: Mn (OH) 2 + 2 H + ® Mn 2+ + 2 H 2 O.

Mn 2+ katioonid moodustuvad ka mangaanmetalli lahustumisel hapeteks. Mangaani (II) ühenditel on redutseerivad omadused, näiteks õhus olev Mn (OH) 2 valge sade tumeneb kiiresti, oksüdeerudes järk-järgult MnO2: 2 Mn (OH) 2 + O 2 ® 2 MnO 2 + 2 H 2 O.

Mangaani (IV) oksiid MnO2 on kõige stabiilsem mangaaniühend; see moodustub kergesti nii mangaaniühendite oksüdeerimisel madalamas oksüdatsiooni olekus (+2) kui ka mangaaniühendite redutseerimisel kõrgemas oksüdatsiooni olekus (+6, +7):

Mn (OH) 2 + H202 ® MnO2 + 2H20;

2 KMnO4 + 3 Na2S03 + H2O ® 2 MnO2 ¯ + 3 Na2S04 + 2 KOH.

MnO2 on amfoteerne oksiid, kuid selle happelised ja aluselised omadused on nõrgalt ekspresseeritud. Üks põhjus, miks MnO2-l pole erilisi aluselisi omadusi, on selle tugev oksüdatiivne aktiivsus happelises keskkonnas (\u003d +1,23 V): MnO2 taandatakse Mn2 + ioonideks ega moodusta tetravalentse mangaani püsivaid sooli. Mangaan (IV) oksiidile vastavat hüdraatunud vormi tuleks käsitada hüdraatunud mangaandioksiidina MnO 2 × xH 2 O. Mangaani (IV) oksiid kui amfoteerne oksiid vastab formaalselt mangaanhappe orto- ja metavormile, mida ei eraldata vabas olekus: H 4 MnO 4 - orto-vorm ja H2MnO3 on metavorm. Tuntakse mangaanoksiidi Mn 3 O 4, mida võib pidada mangaanhappe Mn 2 MnO 4 ortovormi kahevalentse mangaani soolaks - mangaan (II) orto-manganiidiks. Kirjanduses on teateid oksiidi Mn 2 O 3 olemasolust. Selle oksiidi olemasolu saab seletada sellega, et peetakse seda kahevalentse mangaani soolaks, mangaanhappe metavormiks: MnMnO 3 - mangaan (II) metamanganiit.

Kui mangaandioksiid sulatatakse aluselises keskkonnas oksüdeerivate ainetega nagu kaaliumkloraat või nitraat, oksüdeeritakse tetravalentne mangaan kuuevalentsesse olekusse ja moodustub kaaliummanganaat - sool on väga ebastabiilne isegi mangaanhappe H 2 MnO 4 lahuses, mille anhüdriid (MnO 3) pole teada:

MnO2 + KNO 3 + 2 KOH ® K 2 MnO4 + KNO2 + H20.

Manganaadid on ebastabiilsed ja kalduvad ebaproportsionaalselt suurenema pöörduvas reaktsioonis: 3 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O ⇆ 2 KMnO 4 + MnO 2 ¯ + 4 KOH,

selle tulemusel muutub MnO 4 2– manganaatioonidest põhjustatud lahuse roheline värv violetseks, mis on iseloomulik MnO 4 - permanganaatioonidele.

Heptavalentse mangaani kõige laialdasemalt kasutatav ühend on kaaliumpermanganaat KMnO 4, sool, mida tuntakse ainult mangaanhappe HMnO 4 lahuses. Kaaliumpermanganaati saab manganaatide oksüdeerimisel tugevate oksüdeerivate ainetega, näiteks klooriga:

2 K 2 MnO 4 + Cl 2 ® 2 KMnO 4 + 2 KCl.

Mangaan (VII) oksiid või mangaanhüdriid, Mn 2 O 7 - plahvatusohtlik rohekaspruun vedelik. Mn2O7 võib saada reaktsioonil:

2 KMnO4 + 2 H2S04 (konts.) ® Mn2O7 + 2 KHSO4 + H2O.

Väga oksüdeerunud mangaaniühendid +7, eriti permanganaadid, on tugevad oksüdeerivad ained. Permanganaatioonide redutseerimise sügavus ja nende oksüdatiivne aktiivsus sõltuvad söötme pH-st.

Tugevalt happelises keskkonnas on permanganaatide redutseerimise produkt Mn 2+ ioon ja kahevalentse mangaani soolad saadakse:

MnO4 - + 8 H + + 5 e - ® Mn2 + + 4 H20 (\u003d +1,51 V).

Neutraalses, kergelt aluselises või kergelt happelises keskkonnas moodustub permanganaatioonide redutseerimise tulemusel MnO2:

MnO4 - + 2 H20 + 3 e - ® MnO 2 + + 4 OH - (\u003d + 0,60 V).

MnO4 - + 4 H + + 3 e - ® MnO2 ¯ + 2 H20 (\u003d +1,69 V).

Äärmiselt leeliselises keskkonnas redutseeritakse permanganaatioonid manganaatioonideks MnO 4 2–, moodustades samas K2 MnO4, Na2 MnO4 soolad:

MnO 4 - + e - ® MnO 4 2– (\u003d +0,56 V).

Üks metallurgia olulisemaid metalle on mangaan. Lisaks on ta üldiselt üsna ebatavaline element, millega huvitavaid fakte seostatakse. Oluline elusorganismidele, vajalik paljude sulamite, kemikaalide tootmisel. Mangaan - foto, mida saab näha allpool. Selle omadusi ja omadusi käsitletakse selles artiklis.

Keemilise elemendi iseloomustus

Kui me räägime mangaanist kui elemendist, siis kõigepealt on vaja iseloomustada tema positsiooni selles.

See asub neljandal suurel perioodil, seitsmendas rühmas, alarühmas.
Seerianumber on 25. Mangaan on keemiline element, mille aatomid on +25. Elektronide arv on sama, neutronite - 30.
Aatommassi väärtus on 54.938.
Mangaani keemilise elemendi tähiseks on Mn.
Ladinakeelne nimetus on mangaan.

See asub kroomi ja raua vahel, mis selgitab selle sarnasust nendega füüsikaliste ja keemiliste omaduste osas.

Mangaan - keemiline element: siirdemetall

Kui arvestame redutseeritud aatomi elektroonilist konfiguratsiooni, näeb selle valem välja järgmine: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Selgub, et vaadeldav element on d-perekonnast pärinev siirdemetall. Viis elektronit 3D-alamtasemel tähistavad aatomi stabiilsust, mis väljendub selle keemilistes omadustes.

Mangaan on metallina redutseeriv aine, kuid enamik selle ühendeid on võimelised ilmutama piisavalt tugevat oksüdeerimisvõimet. Selle põhjuseks on selle elemendi mitmesugused oksüdeerumisseisundid ja valentsid. See on selle perekonna kõigi metallide eripära.

Seega on mangaan keemiline element, mis asub teiste aatomite hulgas ja millel on oma erilised omadused. Mõelge üksikasjalikumalt, millised need omadused on.

Mangaan on keemiline element. Oksüdatsiooni olek

Oleme juba andnud aatomi elektroonilise valemi. Naise sõnul on sellel elemendil mitu positiivset oksüdatsioonitaset. See on:

Aatomi valents on võrdne IV-ga. Kõige stabiilsemad on need ühendid, milles +2, +4, +6 väärtused avalduvad mangaanis. Kõrgeim oksüdeerumisseisund võimaldab ühenditel toimida tugevaimate oksüdeerivate ainetena. Näiteks: KMnO 4, Mn 2 O 7.

+2 ühendid on redutseerivad ained, mangaan (II) hüdroksiidil on amfoteersed omadused, ülekaalus peamised. Vahepealsed oksüdatsiooniseisundid moodustavad amfoteerseid ühendeid.

Avastuslugu

Mangaan on keemiline element, mida ei avastatud kohe, vaid järk-järgult erinevate teadlaste poolt. Kuid inimesed on selle ühendeid kasutanud juba iidsetest aegadest. Klaasi sulatamiseks kasutati mangaan (IV) oksiidi. Üks itaallane väitis, et selle ühendi lisamine klaaside keemilises tootmises värvib nende värvi lillaks. Koos sellega aitab sama aine kõrvaldada vitraaži hägusust.

Hiljem Austrias õnnestus teadlasel Kaymil saada tükk metallilist mangaani, mõjutades kõrgel temperatuuril püroliidi (mangaan (IV) oksiid), kaaliumkloriidi ja kivisütt. Selles proovis oli aga palju lisandeid, mida tal ei õnnestunud kõrvaldada, mistõttu avastust ei toimunud.

Veel hiljem sünteesis teine \u200b\u200bteadlane ka segu, milles oluline osa moodustas puhast metalli. See oli Bergman, kes oli varem elemendi nikli avastanud. Teda ei olnud siiski määratud asja lõpuni viia.

Mangaan on keemiline element, mille Karl Scheele suutis 1774. aastal esmakordselt lihtsa ainena saada ja eraldada. Kuid ta tegi seda koos I. Ganiga, kes lõpetas metallitüki sulatamise protsessi. Kuid isegi nad ei suutnud teda lisanditest täielikult lahti saada ja saada toote 100% saagis.

Sellest hoolimata sai just see aeg selle aatomi avastamiseks. Need samad teadlased üritasid avastajatena nime anda. Nad valisid termini mangaanium. Pärast magneesiumi avastamist algas aga segadus ja mangaani nimi muudeti tänapäevaseks (H. David, 1908).

Kuna mangaan on keemiline element, mille omadused on paljude metallurgiaprotsesside jaoks väga väärtuslikud, tekkis aja jooksul vajadus leida viis selle saamiseks kõige puhtamal kujul. Selle probleemi lahendasid teadlased kogu maailmas, kuid õnnestus see lahendada alles 1919. aastal tänu nõukogude teadlase ja keemiku R. Agladze tööle. Just tema leidis viisi, kuidas sulfaatidest ja mangaankloriididest on elektrolüüsi teel võimalik saada puhast metalli, mille ainete sisaldus on 99,98%. Nüüd rakendatakse seda meetodit kogu maailmas.

Looduses olemine

Mangaan on keemiline element, mille fotot lihtsast ainest saab näha allpool. Looduses on selle aatomi isotoopide mass, neutronite arv varieerub suuresti. Niisiis, massiarv varieerub vahemikus 44 kuni 69. Ainus stabiilne isotoop on aga element väärtusega 55 Mn, kõigil teistel on kas ebaoluline lühike poolestusaeg või neid on liiga väikestes kogustes.

Kuna mangaan on keemiline element, mille oksüdatsiooni olek on väga erinev, moodustab see looduses ka palju ühendeid. Puhtal kujul seda elementi üldse ei esine. Mineraalides ja maakides on tema pidev naaber raud. Kokku saate kindlaks teha mõned kõige olulisemad kivimid, sealhulgas mangaan.

Püroliit. Ühendi valem: MnO2 * nH20.
Psilomelaan, molekul MnO2 * mMnO * nH2O.
Manganiit, valem MnO * OH.
Browniit on vähem levinud kui ülejäänud. Valem Mn 2 O 3.
Hausmaniit, valem Mn * Mn 2 O 4.
Rodoniit Mn 2 (SiO 3) 2.
Mangaankarbonaatmaagid.
Vaarikavaar või rododekroos - MnCO 3.
Lilla - Mn 3 PO 4.

Lisaks saab tuvastada veel mitmeid mineraale, mis hõlmavad ka kõnealust elementi. See on:

kaltsiit;
siderite;
savimineraalid;
kaltsedoon;
opaal;
liiva-muda ühendid.

Lisaks kivimitele ja settekivimitele on mineraalid ka mangaan keemiline element, mis on osa järgmistest objektidest:

Taimeorganismid. Selle elemendi suurimad akumulaatorid on: vesikastan, dubleweed, ränivetikad.
Rooste seened.
Mõned bakteriliigid.
Järgmised loomad: punased sipelgad, koorikloomad, molluskid.
Inimesed - igapäevane vajadus umbes 3-5 mg.
Ookeanide veed sisaldavad sellest elemendist 0,3%.
Maapõue üldsisaldus on 0,1% massist.

Üldiselt on see meie planeedil 14. kõige tavalisem element. Raskemetallide seas on see raua järel teine.

Füüsikalised omadused

Mangaani kui lihtsa aine omaduste osas saab selle jaoks eristada mitmeid põhilisi füüsikalisi omadusi.

Lihtsa aine kujul on see üsna kõva metall (Mohsi skaalal on indikaator 4). Värvus - hõbevalge, õhus kaetud kaitsva oksiidkilega, läikiv läbilõikes.
Sulamistemperatuur on 1246 ° C.
Keetmine - 2061 0 C.
Juhtimisomadused on head, on paramagnetiline.
Metalli tihedus on 7,44 g / cm3.
Seal on neli polümorfset modifikatsiooni (α, β, γ, σ), mis erinevad kristallvõre struktuuri ja kuju ning aatomite pakkimistiheduse poolest. Nende sulamistemperatuur on ka erinev.

Metallurgias kasutatakse mangaani kolme peamist vormi: β, γ, σ. Alfa on vähem levinud, kuna selle omadused on liiga habras.

Keemilised omadused

Keemia seisukohast on mangaan keemiline element, mille ioonlaeng varieerub suuresti +2 kuni +7. See jätab oma tegevuse jälje. Õhus vabas vormis reageerib mangaan veega väga nõrgalt ja lahustub lahjendatud hapetes. Siiski on vaja ainult temperatuuri tõsta, kuna metalli aktiivsus suureneb järsult.

Niisiis, ta on võimeline suhtlema:

lämmastik;
süsinik;
halogeenid;
räni;
fosfor;
hall ja muud mittemetallid.

Ilma õhuta kuumutades läheb metall kergesti aurude olekusse. Sõltuvalt mangaani oksüdeerumisastmest võivad selle ühendid olla nii redutseerivad kui ka oksüdeerivad ained. Mõnel neist on amfoteersed omadused. Niisiis, peamised on iseloomulikud ühenditele, milles see on +2. Amfoteersed - +4 ning happelised ja tugevad oksüdeerivad, mille suurim väärtus on +7.

Vaatamata asjaolule, et mangaan on keerulised ühendid, on seda vähe. Selle põhjuseks on aatomi stabiilne elektrooniline konfiguratsioon, kuna selle 3D-alamtase sisaldab 5 elektronit.

Tootmismeetodid

Mangaani (keemiline element) tööstuses saadakse kolmel viisil. Kuna nimi loeb ladina keeles, oleme juba nimetanud - manganum. Kui tõlgite selle vene keelde, on see "jah, ma tõesti täpsustan, värvus muutub". Mangaan võlgneb oma nime avaldunud omaduste pärast, mida tunti antiikajast peale.

Vaatamata kuulsusele õnnestus neil see puhtal kujul kasutamiseks siiski alles 1919. aastal. Seda tehakse järgmiste meetoditega.

Elektrolüüs, produkti saagis on 99,98%. Sel viisil saadakse keemiatööstuses mangaani.
Silikotermiline või räni redutseerimine. Selle meetodi korral sulatatakse räni ja mangaani (IV) oksiid, mille tulemuseks on puhas metall. Saagis on umbes 68%, kuna mangaani ja räni ühend silikoidiks on juhuslikult. Seda meetodit kasutatakse metallurgiatööstuses.
Aluminotermiline meetod on redutseerimine alumiiniumi abil. Samuti ei anna toode liiga suurt saaki, mangaan moodustub saastunud lisanditega.

Selle metalli tootmine on oluline paljude metallurgiaprotsesside jaoks. Isegi väike mangaani lisamine võib sulamite omadusi oluliselt mõjutada. On tõestatud, et paljud metallid lahustuvad selles, täites seda oma kristallvõrega.

Selle elemendi kaevandamisel ja tootmisel on Venemaa maailmas esikohal. Seda protsessi viiakse läbi ka sellistes riikides nagu:

Hiina
Kasahstan
Gruusia
Ukraina

Tööstuslikuks kasutamiseks

Mangaan on keemiline element, mille kasutamine on oluline mitte ainult metallurgias. aga ka teistes valdkondades. Lisaks puhtal kujul metallile on selle aatomi mitmesugustel ühenditel suur tähtsus. Tähistage peamisi.

On olemas mitut tüüpi sulameid, millel on tänu mangaanile unikaalsed omadused. Nii on see näiteks nii tugev ja kulumiskindel, et seda kasutatakse ekskavaatorite, kivitöötlemismasinate, purustide, kuulveskide, soomusosade sulatamiseks.
Mangaandioksiid on galvaanilise asendamatu oksüdeeriv element, seda kasutatakse depolarisaatorite loomisel.
Erinevate ainete orgaaniliste sünteeside teostamiseks on vaja palju mangaaniühendeid.
Kaaliumpermanganaati (või kaaliumpermanganaati) kasutatakse meditsiinis tugeva desinfektsioonivahendina.
See element on osa pronksist, messingist, moodustab oma vasesulami, mida kasutatakse lennukiturbiinide, labade ja muude detailide tootmiseks.

Bioloogiline roll

Päevane mangaanivajadus inimesele on 3–5 mg. Selle elemendi puudulikkus põhjustab närvisüsteemi depressiooni, unehäireid ja ärevust, pearinglust. Selle rolli pole veel täielikult uuritud, kuid on selge, et esiteks mõjutab see:

kasv;
suguelundite näärmete aktiivsus;
hormoonid toimivad;
vere moodustumine.

See element on kõigis taimedes, loomades ja inimestes, mis tõestab selle olulist bioloogilist rolli.

Mangaan on keemiline element, huvitavad faktid võivad igale inimesele muljet avaldada ja ka mõista, kui oluline see on. Siin on kõige elementaarsem neist, mis on leidnud jäljendi selle metalli ajaloos.

NSVLi kodusõja rasketel aegadel oli üks esimesi eksporditooteid maagi, mis sisaldas suures koguses mangaani.
Kui mangaandioksiid sulatatakse nitraadiga ja toode lahustatakse vees, algavad hämmastavad muundamised. Esiteks muutub lahus roheliseks, siis muutub värv siniseks, siis lillaks. Lõpuks muutub see vaarikaks ja järk-järgult langeb välja pruun sade. Segu loksutades taastub roheline värv uuesti ja kõik kordub. Sellepärast sai kaaliumpermanganaat oma nime, mis tõlkes tähendab "mineraalide kameeleon".
Kui maasse lastakse mangaani sisaldavaid väetisi, suurendavad taimed tootlikkust ja fotosünteesi kiirust. Talinisu moodustab paremini terad.
Suurim rodoniidi mangaani mineraalplokk kaalus 47 tonni ja leiti Uuralitest.
On olemas kolmekordne sulam, mida nimetatakse manganiiniks. See koosneb sellistest elementidest nagu vask, mangaan ja nikkel. Selle ainulaadsus seisneb selles, et sellel on suur elektritakistus, mis ei sõltu temperatuurist, vaid on mõjutatud rõhust.

Muidugi, see pole veel kõik, mida selle metalli kohta öelda saab. Mangaan on keemiline element, mille huvitavaid fakte on üsna mitmekesiselt. Eriti kui me räägime omadustest, millega ta mitmesuguseid sulamid annab.