новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
тендеры / аналитика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы

расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты / книги
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас

реклама на сайте
контакты
Магазин химических реактивов
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

Марганец


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Марганец (от нем. Manganerz - марганцевая руда. лат. Manganum) Mn, хим. элемент VII гр. периодич. системы, ат. н. 25, ат. м. 54,9380. В природе один устойчивый изотоп 55Мn. Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 3d54s2, степени окисления от +2 до +7, наиб. устойчивы соед. Мn(II) и Mn(VII); энергии ионизации при последоват. переходе от Мn0 к Мn2+ соотв. равны 7,435 и 15,6401 эВ; электроотрицательность по Полингу 2,5; ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) Мn2+ 0,080 нм (4), 0,089 нм (5), 0,104 (7), Мn7+ 0,039 (4), 0,060 нм (6).

Содержание марганца в земной коре 0,1% по массе, в океанич. воде 2.10-7%. В своб. виде в природе не встречается. Входит в состав множества минералов. преим. типа оксидов. наиб. распространены пиролюзит b-МnО2, псиломелан mМО.nМnО2.хН2О [М = Ва, Са, К, Мn(II)], манганит b-MnOOH, браунит 3Мn2О3.MnSiO3, родохрозит МnСО3. Главные месторождения марганцевых руд (50-75% мировых запасов, 1981) находятся в СССР. За рубежом крупнейшие месторождения известны в ЮАР (более 3 млрд. т, в пересчете на металл., Австралии (490 млн. т), Габоне (450 млн. т), Бразилии (100 млн. т), Индии (80 млн. т), Гане (10 млн. т). Общая мировая добыча марганцевых руд 20-25 млн. т/год. Большое кол-во марганца содержат железо-марганцевые конкреции, расположенные в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах; их ресурсы в Тихом океане оцениваются в 90-1650 млрд. т.

Свойства. Компактный марганец - серебристо-белый металл. Известно 4 кубич. кристаллич. модификации марганца: ниже 710°С устойчива a-форма (а = 0,89125 нм, z = 58, пространств. группа I43m, плотн. 7,44 г/см3), при 710-1090°С - b-форма (а = 0,6300 нм, z = 20, пространств. группа P413, плотн. 7,29 г/см3), при 1090-1137°С - g-форма (а = 0,38550 нм при 1100°С, z = 4, пространств. группа Fm3m, плотн. 6,37 г/см3), выше 1137°С - d-форма (а = 0,30750 нм при 1143°С, z = 2, пространств. группа Im3m, плотн. 6,28 г/см3); DH0 полиморфных переходов (в кДж/моль) a : b 2,2, b : d 2,1, d : g 1,9. При охлаждении до комнатной температуры g-форма переходит в тетрагон. кристаллич. модификацию (а = 0,3774 нм, с = 0,3525 нм, плотн. 7,21 г/см3). Т. пл. 1244°С, т. кип. ок. 2080 °С; С°р [в Дж/(моль.К)] a-формы 26,3, b 26,5, g 27,6; DH0пл 12,0 кДж/моль, DH0исп 227 кДж/моль; ур-ния температурной зависимости давления пара lgр (Пa)= 10,8828 — 13625/Т (1043 [ Т [ 1158 К) и lgp (Па) = 20,005 - 14850/T - 2,52 lgT(1517 [ T [ 2353 К); температурный коэф. линейного расширения (в К-1) в интервале 0-20oС для a-Мn 2,23 • 10-5, b 2,49 • 10-5, g 1,475 • 10-5; r (в мкОм.см) для a-Mn ~ 140, b 91, g 35-40; температурный коэф. r (в К-1) для a-Мn (2-3).10-4, b 1,36.10-3, g (5,5-6,5).10-3; теплопроводность 66,5 Вт/(см.К). Ниже –173°С марганец антифeрромагнитен, при более высоких температурах парамагнитен; магн. восприимчивость +9,6.10-6. Модификации a, b и d хрупкие, g-Mn пластичен, но после деформации медленно разрушается; твердость по шкале Роквелла a-Мn 70, g-Мn 20.

Марганец легко окисляется на воздухе. образуя выше 800°С окалину, состоящую из внутр. слоя МnО и внеш. слоя Мn3О4. Ниже 800 °С образуется Мn2О3, а при температурах ниже 450°С - МnО2 (см. Марганца оксиды). Поглощает Н2 (до 60 см3 на 100 г марганец) с образованием твердых растворов. Марганец взаимод. с галогенами. давая дигалогениды МnХ2фтором также MnF3 и MnF4) - кристаллы. хорошо раств. в воде (кроме MnF2); образуют кристаллогидраты (смотри также табл.). Для MnBr2 т. пл. 698 °С, MnI2 638°С. Дихлорид MnCl2 получают взаимод. MnО2 с конц. соляной кислотой или Mn, MnО либо MnСО3 с газообразным НCl; применяют для получения пигментов. как катализатор в орг. синтезе, реагент для обнаружения S2O82- , IO4-, для обработки семян с целью ускорения роста растений, в физ.-хим. анализе как репер.

* Т. кип. ок. 1640°С; DH0пл 14 кДж/моль, DH0исп 256 кДж/моль. * Т. кип. 1240°С; DH0пл 37,6 кДж/моль, DH0исп 148 кДж/моль.

Трихлорид MnCl3 образуется при взаимод. MnО2 с раствором НCl в этаноле при - 63 °С; при нагр. до 40 °С разлагается с выделением Cl2. Быстрым охлаждением паров, образующихся при взаимод. MnF3 с F2 при температурах выше 550°С, получают тетрафторид MnF4 - голубые кристаллы. при нагр. до 70 °С разлагается с выделением F2; DH0обр -1109 кДж/моль.

При нагр. марганец взаимод. с S, N2, P, С, Si и др. неметаллами. Известны нитриды. MnN6, Mn5N2, Mn4N, MnN, Mn6N5, Mn3N2 и MnxN с х = 9,2-25,3. Сульфид MnS существует в трех кристаллич. модификациях (b-форма - минерал алабандин); плохо раств. в воде и марганец б. осажден из растворов солей Mn2+ сульфидами щелочных металл.в.

Фосфиды марганца: MnР, MnР3, Mn2Р (т. пл. 1327°С), Mn3Р (т. пл. 1105°C), Mn3P2 (разлагается при 1090 °С) и Mn4Р (т. пл. 1085°С с разл.).

Карбиды марганца: Mn3С [разлагается при 950°С, С°р 93,3 Дж/(моль.К), DH0обр 5,6 кДж/моль, S0298 98,7 Дж/(моль.К)], Mn5С2 (разлагается при 1050 °С, DH0обр -66,1 кДж/моль), Mn15С4 (разлагается при 850 °С), Mn7С3 [разлагается при 1100°С, DH0обр -98,7 кДж/моль, S0298 217 Дж/(моль.К)], Mn23С6 (разлагается при 1025 °С, DH0обр -287 кДж/моль), Mn2С7. Макс. растворимость углерода в a-, b- и g-Mn соотв. равна 1,3, 0,4 и 2,0% по массе.

Силициды марганца: MnSi, MnSi1,7 [т. пл. 1160°С с разл., C0p 58,70 Дж/(моль.К), DH0обр -83,7 кДж/моль, S0298 55,5 Дж/(моль.К)], Mn3Si, Mn5Si3. Марганец взаимод. с водой при комнатной температуре очень медленно, при нагр. - с умеренной скоростью. Реагирует с разб. соляной и азотной кислотами и с горячей H2SO4 с образованием солей Mn2+ . Из растворов солей Mn2+ (смотри Марганца карбонат. Марганца нитрат. Марганца сульфат) при рН 8,7 осаждается плохо растворимый в воде Mn(ОН)2 - слабое основание. Еще более слабые основные свойства проявляет нерастворимый в воде гидроксид Mn(III). Известны неустойчивые соли ортомарганцоватистой Н4MnО4 и марганцоватистой Н3MnО4 кислот. наиб. важны соли марганцоватой кислоты Н2MnО4 - манганаты и марганцовой кислоты НMnО4 - перманганаты (смотри Манганаты).

Получение. марганец получают методами металлотермии - карбо-, силико- или алюминотермич. восстановлением рудных концентратов, а также выщелачиванием руд H2SO4 с послед. электролитич. восстановлением MnSO4. Предварительно руды марганец обогащают, иногда обжигают (для разложения карбонатов), восстанавливают (для перевода в соед. Mn2+) или сплавляют с кварцитом.

Карботермич. восстановлением получают высокоуглеродистый ферромарганец (содержащий 6-8% С), силикотермическим - низкоуглеродистый ферромарганец ( ~ 0,1% С), алюминотермическим - чистый марганец Металлич. марганец с низким содержанием С и Fe получают также восстановлением концентратов силикомарганцем (содержит более 36% Si).

Hаиб. чистый марганец с концентрацией примесей металл.в менее 0,1% получают электролизом растворов MnSO4 (с концентрацией 35-40 г/л) в присутствии (NH4)2SO4 (ок. 150 г/л) при рН 8,0-8,5. Для очистки от газовых примесей жидкий марганец вакуумируют или перегоняют в вакууме.

Определение. Качественно Mn3+ обнаруживают по красно-фиолетовому окрашиванию, возникающему при добавлении растворов солей Mn3+ к щелочному раствору формальдоксима, или по коричневому пятну, появляющемуся на фильтровальной бумаге (смоченной предварительно раствором 8-гидроксихинолина) после нанесения капли раствора соли Mn3+ . Количественно марганец определяют спектрофотометрически в виде иона MnО4 (предварительно Mn2+ и Mn3+ окисляют до MnО4 избытком КIO4 в среде HNO3-H3PO4). Из растворов Mn2+ может быть осажден в виде MnS действием (NH4)2S; осадок имеет сначала светло-розовый цвет, который при нагр. переходит в зеленый.

Применение. марганец один из основных металл.в, используемых для раскисления, десульфурации и легирования сталей (более 90% производимого марганец применяют в металлургии). Для удаления из стали О и S марганец вводят в виде высокоуглеродистого ферромарганца (8-9 кг на 1 т стали), для легирования стали-в виде средне- и малоуглеродистого ферромарганца. марганец - компонент сплавов цветных металл.в, сплавов с Аl и Mg. марганец придает стали, Аl и Mg прочность, твердость, улучшает способность к закаливанию, устойчивость к коррозии. марганец применяют также для получения сплавов на его основе и для создания защитных антикоррозионных покрытий на металлах.

В капиталистич. странах в производстве соединений марганца ежегодно используется ок. 800 тыс. т марганцевых руд (о применении соед. марганец смотри соответствующие статьи), в произ-ве марганцевоцинковых ферритов, применяемых для изготовления трансформаторов и др. радиотехн. устройств, для получения окрашенного стекла и цветных глазурей, для фосфатирования стальных изделий - ок. 10 тыс. т/год.

Произ-во марганцевого концентрата (тыс. т, в пересчете на металл.: в Австралии 1750, Бразилии 2000, Габоне 2200, Гане 290, Индии 1400, ЮАР 3200 (1985); в СССР 9876 (1983).

Марганец необходим для жизнедеятельности организмов. Недостаток марганца у растений вызывает хлороз (недостаток хлорофилла). Некоторые почвы бедны марганец и нуждаются в марганцевых удобрениях. Недостаток марганца в организме человека (суточная доза составляет ок. 4 мг) также может вызывать заболевания. В то же время соединений марганца токсичны, поражают центр. нервную систему, вдыхание пыли из соед. марганец в течение 1-3 лет может привести к хронич. отравлениям; ПДК (в пересчете на марганец) для марганец как аэрозоля конденсации 0,03 мг/м, как аэрозоля дезинтеграции 0,2 мг/м3, при одновременном воздействии марганца и фтора 0,15 мг/м3.

Марганец открыл К. Шееле и выделил в чистом виде Ю. Ган в 1774. Лит.: Позин М.Е., Технология минеральных солей, 4 изд., ч. 1, Л., 1974; Электрохимия марганца, т. 1-8, Тб., 1957-1979; Kemmitt R. D. W., Peacock R. D., The chemistry of manganese, technetium and rhenium, Oxf, 1975 (Pergamon texts in inorganic chemistry, v. 22). Э. © Г. Раков.


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVI
Контактная информация