Марганец (химийн элемент): шинж чанар, хэрэглээ, тэмдэглэгээ, исэлдэлтийн төлөв, сонирхолтой баримтууд

2024 Зохиолч: Angel Austin | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 05:36

Металлургийн хамгийн чухал металлуудын нэг бол манган юм. Нэмж дурдахад энэ нь ерөнхийдөө сонирхолтой баримтуудтай холбоотой ер бусын элемент юм. Амьд организмд чухал ач холбогдолтой, олон төрлийн хайлш, химийн бодис үйлдвэрлэхэд шаардлагатай. Манган бол химийн элемент бөгөөд түүний зургийг доороос харж болно. Энэ нь түүний шинж чанар, шинж чанаруудыг бид энэ нийтлэлд авч үзэх болно.

Химийн элементийн шинж чанар

Хэрэв бид үечилсэн системийн элемент болох манганы тухай ярих юм бол юуны түрүүнд түүний доторх байр суурийг тодорхойлох хэрэгтэй.

1. Дөрөв дэх үндсэн үе, долдугаар бүлэг, хоёрдогч дэд бүлэгт байрладаг.
2. Эхлэх дугаар - 25. Манган нь атомын цөмийн цэнэг нь +25 байдаг химийн элемент юм. Электроны тоо ижил, нейтрон - 30.
3. Атомын массын утга нь 54, 938.
4. Манганы химийн элементийн тэмдэглэгээ - Mn.
5. Латин нэр - манган.

Хром ба төмрийн хооронд байрладаг нь тэдгээртэй физик, химийн шинж чанараараа ижил төстэй байдгийг тайлбарлаж байна.

Манган - химийн элемент: шилжилтийн металл

Хэрэв бид багасгасан атомын электрон тохиргоог авч үзвэл түүний томьёо нь дараах байдлаар харагдах болно: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Бидний авч үзэж буй элемент бол d-бүлгийн шилжилтийн металл болох нь тодорхой болж байна. 3d дэд түвшний таван электрон атомын тогтвортой байдлыг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь түүний химийн шинж чанарт илэрдэг.

Металын хувьд манган нь бууруулагч бодис боловч ихэнх нэгдлүүд нь нэлээд хүчтэй исэлдүүлэх чадвартай байдаг. Энэ нь энэ элементийн өөр өөр исэлдэлтийн төлөв, валенттай холбоотой юм. Энэ бол энэ гэр бүлийн бүх металлын онцлог юм.

Тиймээс манган нь бусад атомуудын дунд оршдог, өөрийн онцлог шинж чанартай химийн элемент юм. Эдгээр шинж чанарууд юу болохыг илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.

Марганец бол химийн элемент юм. Исэлдэлтийн төлөв

Бид атомын электрон томьёог аль хэдийн өгсөн. Түүний хэлснээр энэ элемент нь хэд хэдэн эерэг исэлдэлтийн төлөвийг харуулах чадвартай. Энэ нь:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Атомын валент нь IV байна. Хамгийн тогтвортой нь манганы +2, +4, +6 утгатай байдаг нэгдлүүд юм. Исэлдэлтийн хамгийн өндөр зэрэг нь нэгдлүүдийг хамгийн хүчтэй исэлдүүлэгч бодисоор ажиллах боломжийг олгодог. Жишээ нь: KMnO₄, Mn₂O₇.

+2-тай нэгдлүүд нь ангижруулагч бодис, манганы (II) гидроксид нь амфотер шинж чанартай бөгөөд үндсэн шинж чанарууд давамгайлдаг. Завсрын исэлдэлтийн төлөв нь амфотерийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг.

Нээлтийн түүх

Марганец бол химийн элемент бөгөөд түүнийг шууд нээгээгүй боловч аажмаар, өөр өөр эрдэмтэд нээсэн. Гэсэн хэдий ч түүний нэгдлүүдийг хүмүүс эрт дээр үеэс хэрэглэж ирсэн. Шил хайлуулахад манганы (IV) ислийг ашигласан. Нэг Итали хүн нүдний шилний химийн үйлдвэрлэлд энэ нэгдлүүдийг нэмснээр тэдний өнгийг нил ягаан өнгөтэй болгодог гэж мэдэгджээ. Үүний зэрэгцээ ижил бодис нь өнгөт шилний мананцарыг арилгахад тусалдаг.

Хожим нь Австри улсад эрдэмтэн Каим пиролизит (манганы (IV) исэл), кали, нүүрсийг өндөр температурт хордуулах замаар металл манганы нэг хэсгийг гаргаж авч чаджээ. Гэсэн хэдий ч энэ дээж нь олон хольцтой байсан тул арилгах боломжгүй байсан тул нээлт хийгдээгүй.

Бүр сүүлд нь өөр нэг эрдэмтэн мөн ихээхэн хувь нь цэвэр металл байсан хольцыг нийлэгжүүлсэн. Энэ бол өмнө нь никель элементийг нээсэн Бергман юм. Гэсэн хэдий ч түүнд ажлаа дуусгах тавилан байгаагүй.

Марганец нь химийн элемент бөгөөд анх 1774 онд Карл Шееле энгийн бодис хэлбэрээр гаргаж авсан. Гэтэл төмрийг хайлуулах ажлыг гүйцэтгэсэн И. Гантай хамт хийжээ. Гэвч тэд ч гэсэн хольцоос бүрэн ангижруулж, 100% бүтээгдэхүүний гарц авч чадаагүй.

Гэсэн хэдий ч энэ цаг нь болсонэнэ атомын нээлт. Үүнтэй ижил эрдэмтэд нээлтийн нэр өгөхийг оролдсон. Тэд манганийн нэр томъёог сонгосон. Гэвч магнийг нээсний дараа төөрөгдөл үүсч, манганы нэрийг орчин үеийн нэр болгон өөрчилсөн (H. David, 1908).

Марганец нь металлургийн олон процесст маш үнэ цэнэтэй химийн элемент учраас цаг хугацаа өнгөрөх тусам түүнийг цэвэр хэлбэрээр нь олж авах арга замыг хайж олох шаардлагатай болсон. Энэ асуудлыг дэлхийн эрдэмтэд шийдэж байсан ч Зөвлөлтийн химич Р. Агладзегийн ажлын ачаар 1919 онд л шийдэгдэж чаджээ. Тэрээр манганы сульфат, хлоридоос электролизийн аргаар 99.98% бодисын агууламжтай цэвэр металл авах аргыг олсон хүн юм. Одоо энэ аргыг дэлхий даяар хэрэглэж байна.

Байгаль дээр байх

Марганец бол химийн элемент бөгөөд энгийн бодисын зургийг доороос харж болно. Байгальд энэ атомын олон изотопууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн доторх нейтронуудын тоо ихээхэн ялгаатай байдаг. Тиймээс массын тоо нь 44-69 хооронд хэлбэлздэг. Гэсэн хэдий ч цорын ганц тогтвортой изотоп нь ⁵⁵Mn утгатай элемент бөгөөд бусад нь бараг л хагас задралын хугацаатай эсвэл хэт бага хэмжээ.

Марганец нь исэлдэлтийн төлөв нь маш өөр химийн элемент учраас байгальд мөн олон нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Цэвэр хэлбэрээр энэ элемент огт тохиолддоггүй. Ашигт малтмал, хүдэрт түүний байнгын хөрш нь төмөр юм. Нийтдээ манган зэрэг хамгийн чухал хэд хэдэн чулуулгийг тодорхойлж болно.

1. Пиролузит. Нийлмэл томъёо: MnO₂nH₂O.
2. Псиломелан, MnO2mMnOnH2O молекул.
3. Манганит, томъёо MnOOH.
4. Браун нь бусадтай харьцуулахад ховор байдаг. Формула Mn₂O₃.
5. Гаусманит, томъёо MnMn₂O_4.
6. Родонит Mn₂(SiO₃)₂.
7. Манганы карбонатын хүдэр.
8. Бөөрөлзгөнө шөрмөс эсвэл родохрозит - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Үүнээс гадна та өөр хэдэн ашигт малтмалыг нэрлэж болно, үүнд мөн тухайн элемент багтана. Энэ нь:

• кальцит;
• sideite;
• шавар эрдэс;
• халцедон;
• опал;
• элсний шаварлаг нэгдлүүд.

Чулуулаг ба тунамал чулуулаг, эрдэсээс гадна марганец нь дараах объектуудын нэг хэсэг болох химийн элемент юм:

1. Ургамлын организм. Энэ элементийн хамгийн том аккумляторууд нь: усан хүрэн, нугас, диатом.
2. Зэв мөөг.
3. Зарим төрлийн бактери.
4. Дараах амьтад: улаан шоргоолж, хавч хэлбэрт, нялцгай биет.
5. Хүмүүс - хоногийн хэрэгцээ нь ойролцоогоор 3-5 мг.
6. Далайн усанд энэ элементийн 0.3% агуулагддаг.
7. Дэлхийн царцдас дахь нийт агууламж 0.1% масс.

Ерөнхийдөө энэ нь манай гараг дээрх хамгийн элбэг 14 дэх элемент юм. Хүнд металлын дунд хоёрдугаарт ордогтөмөр.

Физик шинж чанар

Энгийн бодис болох марганецын шинж чанарын үүднээс авч үзвэл түүний хэд хэдэн үндсэн физик шинж чанарыг ялгаж салгаж болно.

1. Энгийн бодисын хэлбэрээр энэ нь нэлээд хатуу металл юм (Mohs масштабаар индикатор нь 4). Өнгө - мөнгөлөг цагаан, агаарт хамгаалалтын ислийн хальсаар хучигдсан, зүсэгдсэн хэсэгт гялалзсан.
2. Хайлах цэг нь 1246⁰C.
3. Буцалгана - 2061⁰C.
4. Дамжуулагчийн шинж чанар сайн, парамагнит.
5. Металлын нягт 7.44 г/см³.
6. Дөрвөн полиморф өөрчлөлт (α, β, γ, σ) хэлбэрээр оршдог бөгөөд болор торны бүтэц, хэлбэр, атомын нягтрал зэргээрээ ялгаатай. Тэдний хайлах цэг нь бас өөр.

Металлургид марганецын β, γ, σ гэсэн гурван үндсэн хэлбэрийг ашигладаг. Альфа нь хэт эмзэг шинж чанартай тул ховор тохиолддог.

Химийн шинж чанар

Химийн үүднээс авч үзвэл манган нь химийн элемент бөгөөд ионы цэнэг нь +2-оос +7 хүртэл өөрчлөгддөг. Энэ нь түүний үйл ажиллагаанд ул мөр үлдээдэг. Агаар дахь чөлөөт хэлбэрээр манган устай маш сул урвалд орж, шингэрүүлсэн хүчилд уусдаг. Гэвч температур нэмэгдэнгүүт металын идэвхжил эрс нэмэгддэг.

Тиймээс тэрээр дараахтай харилцах боломжтой:

• азот;
• нүүрстөрөгч;
• галоген;
• цахиур;
• фосфор;
• хүхэр болон бусад металл бус.

Агааргүй халаахад метал амархан уурын төлөвт шилждэг. Манганы исэлдэлтийн төрлөөс хамааран түүний нэгдлүүд нь бууруулагч ба исэлдүүлэгч бодис байж болно. Зарим нь амфотер шинж чанарыг харуулдаг. Тиймээс гол зүйл нь +2 байдаг нэгдлүүдийн шинж чанар юм. Амфотер - +4, хүчиллэг ба хүчтэй исэлдүүлэгч нь хамгийн өндөр утгатай +7.

Марганец нь шилжилтийн металл боловч түүнд зориулсан нийлмэл нэгдлүүд цөөхөн байдаг. Энэ нь атомын тогтвортой электрон тохиргоотой холбоотой, учир нь түүний 3d дэд түвшин нь 5 электрон агуулдаг.

Олгох арга

Аж үйлдвэрт манганыг (химийн элемент) гурван үндсэн аргаар олж авдаг. Энэ нэрийг Латин хэлээр уншдаг тул бид аль хэдийн тодорхойлсон байдаг - манганум. Орос хэл рүү хөрвүүлбэл "Тийм ээ, би үнэхээр тодруулж байна, өнгөө алдсан" гэсэн үг. Марганец нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан илэрхий шинж чанараараа нэрээ авсан.

Гэсэн хэдий ч алдар нэрийг үл харгалзан тэд зөвхөн 1919 онд ашиглахаар цэвэр хэлбэрээр нь авч чадсан. Үүнийг дараах аргуудаар хийдэг.

1. Электролиз, бүтээгдэхүүний гарц 99.98%. Ийм маягаар манганыг химийн үйлдвэрт гаргаж авдаг.
2. Цахиурын дулаан буюу цахиурын бууралт. Энэ аргын тусламжтайгаар цахиур ба манганы (IV) ислийг нэгтгэж, цэвэр металл үүснэ. Манганы цахиурыг цахиуртай хослуулан цахиур үүсгэдэг тул гарц нь 68% орчим байна. TheЭнэ аргыг металлургийн үйлдвэрт ашигладаг.
3. Алюминотермик арга - хөнгөн цагаанаар нөхөн сэргээх. Мөн хэт өндөр бүтээгдэхүүний гарц өгдөггүй, манган нь хольцоор бохирдсон байдаг.

Энэ металлыг үйлдвэрлэх нь металлургийн салбарт явагдаж буй олон процесст чухал ач холбогдолтой. Манганы бага зэрэг нэмсэн ч хайлшийн шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Үүнд олон металл уусч, түүний болор торыг дүүргэдэг нь батлагдсан.

Энэ элементийн олборлолт, үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр Орос улс дэлхийд нэгдүгээрт ордог. Энэ үйл явц нь:

зэрэг улсад мөн хийгддэг.

• Хятад.
• Өмнөд Африк.
• Казахстан.
• Гүрж.
• Украин.

Үйлдвэрийн хэрэглээ

Марганец нь химийн элемент бөгөөд зөвхөн металлургийн салбарт ашиглах нь чухал биш юм. гэхдээ бас бусад салбарт. Цэвэр хэлбэрээр металаас гадна энэ атомын янз бүрийн нэгдлүүд бас чухал ач холбогдолтой юм. Голыг нь тодруулцгаая.

1. Марганецын ачаар өвөрмөц шинж чанартай хэд хэдэн төрлийн хайлш байдаг. Жишээлбэл, Хэдфилдийн ган нь маш бат бөх бөгөөд элэгдэлд тэсвэртэй тул экскаватор, чулуу боловсруулах машин, бутлуур, бөмбөлөгт тээрэм, хуягт эд ангиудыг хайлуулахад ашигладаг.
2. Марганецын давхар исэл нь цахилгаанаар бүрсэн исэлдүүлэгч элемент бөгөөд үүнийг деполяризатор үүсгэхэд ашигладаг.
3. Манганы нэгдлүүд органикийг хэрэгжүүлэхэд шаардлагатайтөрөл бүрийн бодисын нийлэгжилт.
4. Калийн перманганатыг (эсвэл калийн перманганатыг) анагаах ухаанд хүчтэй ариутгагч бодис болгон ашигладаг.
5. Энэ элемент нь хүрэл, гуулингийн нэг хэсэг бөгөөд онгоцны турбин, ир болон бусад эд анги үйлдвэрлэхэд ашигладаг зэстэй өөрийн хайлш үүсгэдэг.

Биологийн үүрэг

Хүний өдөр тутмын манганы хэрэгцээ 3-5 мг байна. Энэ элементийн дутагдал нь мэдрэлийн системийн хямрал, нойргүйдэл, түгшүүр, толгой эргэх зэрэгт хүргэдэг. Түүний үүрэг бүрэн судлагдаагүй байгаа ч юуны түрүүнд дараахь зүйлд нөлөөлсөн нь тодорхой байна:

• өсөлт;
• бэлгийн булчирхайн үйл ажиллагаа;
• дааврын ажил;
• цус үүсэх.

Энэ элемент нь бүх ургамал, амьтан, хүн төрөлхтөнд агуулагддаг нь биологийн чухал үүрэгтэйг нотолж байна.

Сонирхолтой зүйлийн дэлгэрэнгүй

Марганец бол химийн элемент бөгөөд сонирхолтой баримтууд нь ямар ч хүний сэтгэлийг хөдөлгөхөөс гадна ямар чухал болохыг танд ойлгуулах болно. Энэ металлын түүхэнд өөрийн гэсэн мөрийг олсон хамгийн энгийн нь энд байна.

1. ЗХУ-ын иргэний дайны хүнд үед хамгийн анхны экспортын бүтээгдэхүүний нэг нь их хэмжээний марганец агуулсан хүдэр байв.
2. Хэрэв марганецын давхар ислийг калийн гидроксид болон хужиртай хольж, дараа нь бүтээгдэхүүнийг усанд уусгавал гайхалтай өөрчлөлтүүд эхэлнэ. Уусмал нь эхлээд ногоон болж, дараа нь өнгө нь цэнхэр болж өөрчлөгдөнө.дараа - нил ягаан. Эцэст нь энэ нь час улаан болж, хүрэн тунадас аажмаар унах болно. Хэрэв хольцыг сэгсэрвэл ногоон өнгө дахин сэргэж, бүх зүйл дахин болно. Үүний тулд калийн перманганатыг "эрдэс хамелеон" гэж орчуулсан нэрээ авсан.
3. Хэрэв манган агуулсан бордоог газарт цацвал ургамлын бүтээмж нэмэгдэж, фотосинтезийн хурд нэмэгдэнэ. Өвлийн буудай үр тариаг илүү сайн болгоно.
4. Марганецын эрдэс родонитын хамгийн том блок нь 47 тонн жинтэй бөгөөд Уралаас олдсон.
5. Манганин хэмээх гурвалсан хайлш байдаг. Энэ нь зэс, манган, никель зэрэг элементүүдээс бүрдэнэ. Түүний өвөрмөц чанар нь температураас хамааралгүй өндөр цахилгаан эсэргүүцэлтэй боловч даралтаас хамаардаг.

Мэдээжийн хэрэг, энэ металлын талаар хэлэх зүйл зөвхөн үүгээр хязгаарлагдахгүй. Манган бол химийн элемент бөгөөд сонирхолтой баримтууд нь нэлээд олон янз байдаг. Ялангуяа түүний янз бүрийн хайлшуудад өгдөг шинж чанаруудын талаар ярих юм бол.