Ашылу тарихы[өңдеу | қайнарын қарау]
Негізгі минералдардың марганец — пиролюзит — танымал ежелгі қара магнезия және пайдаланған кезде әйнек үшін, оны түссіздендіру. Оның пайымдауынша, бір түрі-магнит железняка, ал сол факт, ол притягивается магнитпен, Плиний Аға түсіндірді әйелдер еденнен қара магнезия, оған магнит “равнодушен”. 1774 жылы швед химигі К. Шееле көрсеткендей, кендегі бар белгісіз металл. Ол жіберілген үлгілері кеннің өзінің біріне химигі Ю. гана елдеріне барды, ол, нагревая в печке пиролюзит көмір, металл марганец. ХІХ ғасырдың басында ғасырдың ол үшін қабылданды атауы “манганум” (неміс Manganerz — марганец кені).

Таралуы, табиғаттағы[היום-מחר
См. сондай-ақ: Марганец кендері
Марганец — 14-ші элемент таралуы Жер бетінде, ал содан кейін темір — екінші ауыр металл, құрамындағы жер қыртысында (0,03 % жалпы санынан атомдар жер қыртысының). Салмақтық саны марганец көбейеді қышқыл (600 г/т) негізгі тұқымдары (2,2 кг/т). Сопутствует темір көптеген оның кендегі, бірақ кездеседі және дербес кен орнының марганец. “Чиатурском кен орны (ауданы Кутаиси) шоғырланған 40% – ға дейін марганец рудаларын. Марганец, қабынған тау-кен жыныстарында шайылып кетеді сумен және уносится Әлемдік мұхитқа. Бұл ретте оның мазмұны теңіз суда шамалы (10-7-10-6%), ал терең жерлерде мұхиттың оның концентрациясы артады-ден 0,3 % – ға салдарынан тотығу растворенным судағы оттегі білімі бар суда ерімейтін оксиді марганец, гидратированной (MnO2·xH2O) жазбайды төменгі қабаттар мұхит қалыптастыра отырып, деп аталатын темір-марганец конкреции түбінде саны марганец жетуі мүмкін 45 % (сондай-ақ, олардың бар қоспалар мыс, никель, кобальт). Мұндай конкреции болуы мүмкін болашақта көзі марганец өнеркәсібі үшін.

Ресей болып табылады, аса тапшы шикізатпен, белгілі кен орындары бар: “Усинское” Кемеров облысы, “Полуночное” Свердлов, “Порожинское” Красноярск өлкесінде “Оңтүстік Хинганское” Еврей автономиялық облысы, “Рогачево-Тайнинская алаңы” және “Солтүстік-Тайнинское алаң” Жаңа Жер.

Марганец минералдары[өңдеу | қайнарын қарау]
пиролюзит MnO2·xH2O, ең көп таралған минерал (құрамында 63,2 % марганец);
манганит (қоңыр марганец кені) MnO(OH) (62,5 % марганец);
браунит 3Mn2O3·MnSiO3 (69,5 % марганец);
гаусманит (MnIIMn2III)O4;
родохрозит (марганец шпат, қызыл күрең шпат) MnCO3 (47,8 % марганец);
псиломелан mMnO • MnO2 • nH2O (45-60 % марганец);
пурпурит Mn3+[PO4], (36,65 % марганец).
Алу[היום-מחר
Алюминотермическим әдісімен нанғысыз оксиді Mn2O3, түзілетін, қыздыру кезінде пиролюзит:
{\displaystyle {\mathsf {4MnO_{2}\rightarrow 2Mn_{2}O_{3}+O_{2}}}} {\mathsf {4MnO_{2}\rightarrow 2Mn_{2}O_{3}+O_{2}}}
{\displaystyle {\mathsf {Mn_{2}O_{3}+2Al\rightarrow 2Mn+Al_{2}O_{3}}}} {\mathsf {Mn_{2}O_{3}+2Al\rightarrow 2Mn+Al_{2}O_{3}}}
Қалпына құрамында темірі бар оксидті марганец кендерін коксом. Осы тәсілмен металлургия әдетте алады ферромарганец (~80 % Mn).
Таза металл марганец электролизімен алады.
Физикалық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Кейбір қасиеттері кестеде көрсетілген. Басқа да қасиеттері марганец:

Шығу жұмысы электрона: 4,1 эВ
Коэффициенті сызықтық температуралық кеңейту: 0,000022 см/см/°C (0 °C)
Электр өткізгіштігі: 0,00695·106 Ом−1·см−1
Жылу өткізгіштігі: 0,0782 Вт/см·K
Энтальпия атомизации: 280,3 кДж/моль кезінде 25 °C
Балқу энтальпиясы: 14,64 кДж/моль
Булану энтальпиясы: 219,7 кДж/моль
Қаттылығы
шкаласы бойынша Бринелля: Мн/м2
Моос шкаласы бойынша: 4[4]
Бу қысымы: 121 Па кезінде 1244 °C
Молярный көлемі: 7,35 см3/моль
Химиялық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Стандартты тотығу-тотықсыздану әлеуеті қатысты водородному электроду
Окисленная нысаны қалпына келтірілген нысан Сәрсенбі E0,
Mn2+ Mn H+ -1,186
Mn3+ Mn2+ H+ +1,51
MnO2 Mn3+ H+ +0,95
MnO2 Mn2+ H+ +1,23
MnO2 Mn(OH)2 OH− -0,05
MnO42− MnO2 H+ +2,26
MnO42− MnO2 OH− +0,62
MnO4− MnO42− OH− +0,56
MnO4− H2MnO4 H+ +1,22
MnO4− MnO2 H+ +1,69
MnO4− MnO2 OH− +0,60
MnO4− Mn2+ H+ +1,51

Пурбе диаграммасы үшін марганец
Тән тотығу дәрежесі марганец: 0, +2, +3, +4, +6, +7 (тотығу дәрежесі +1, +5 малохарактерны).

Тотықтыру кезінде ауада пассивируется. Ұнтақ тәрізді марганец жинақталады және оны ішінен толықсытады:

{\displaystyle {\mathsf {Mn+O_{2}\rightarrow MnO_{2}}}} {\displaystyle {\mathsf {Mn+O_{2}\rightarrow MnO_{2}}}}
Марганец қыздырған кезде қарттар суға, вытесняя сутегі:

{\displaystyle {\mathsf {Mn+2H_{2}O{\xrightarrow[{}]{^{o}t}}Mn(OH)_{2}+H_{2}\uparrow }}} {\displaystyle {\mathsf {Mn+2H_{2}O{\xrightarrow[{}]{^{o}t}}Mn(OH)_{2}+H_{2}\uparrow }}}
Бұл ретте қабаты пайда болатын гидроксиді марганец реакцияны баяулатады.

Марганец жұтып сутегі, температура оның ерігіштігі ” марганце артып келеді. Кезде жоғары температура 1200 °C өзара іс-қимыл жасайды азотпен құра отырып, әр түрлі құрамы бойынша нитриды.

Көміртек жауап балқытылған марганецпен құра отырып, карбидтер Mn3C және басқа да. Құрады, сондай-ақ, силицидтер, бориды, фосфиды.

C тұз және күкірт қышқылдары қалай жауап теңдеуі бойынша:

{\displaystyle {\mathsf {Mn+2H^{+}\rightarrow Mn^{2+}+H_{2}\uparrow }}} {\mathsf {Mn+2H^{+}\rightarrow Mn^{{2+}}+H_{2}\uparrow }}
Қойылтылған күкірт қышқылымен реакциясы жүреді теңдеуі бойынша:

{\displaystyle {\mathsf {Mn+2H_{2}SO_{4}\rightarrow MnSO_{4}+SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}} {\mathsf {Mn+2H_{2}SO_{4}\rightarrow MnSO_{4}+SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}
С разбавленной азот қышқылымен реакция жүреді теңдеуі бойынша:

{\displaystyle {\mathsf {3Mn+8HNO_{3}\rightarrow 3Mn(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}} {\mathsf {3Mn+8HNO_{3}\rightarrow 3Mn(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}
“Щелочном ерітіндіде марганец төзімді.

Марганец құрады мынадай оксидтер: MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3 (таңдалмаса, бос күйінде) және марганец ангидриді Mn2O7.

Mn2O7 қалыпты жағдайда сұйық маслянистое вещество қара-жасыл түсті, өте тұрақсыз; қоспасын концентрацияланған күкірт қышқылымен воспламеняет органикалық заттар. Кезінде 90 °C Mn2O7 разлагается жарылыспен. Анағұрлым тұрақты оксиді Mn2O3 және MnO2, сондай-ақ аралас оксиді Mn3O4 (2MnO·MnO2, немесе тұз Mn2MnO4).

Кезінде балқытумен оксиді марганец (IV) (пиролюзит) сілтілермен оттегі қатысуымен құрылады манганаты:

{\displaystyle {\mathsf {2MnO_{2}+4KOH+O_{2}\rightarrow 2K_{2}MnO_{4}+2H_{2}O}}} {\displaystyle {\mathsf {2MnO_{2}+4KOH+O_{2}\rightarrow 2K_{2}MnO_{4}+2H_{2}O}}}
Ерітінді манганата бар қара-жасыл түс. Кезінде подкислении реакция ағады:

{\displaystyle {\mathsf {3K_{2}MnO_{4}+3H_{2}SO_{4}\rightarrow 3K_{2}SO_{4}+2HMnO_{4}+MnO(OH)_{2}\downarrow +H_{2}O}}} {\mathsf {3K_{2}MnO_{4}+3H_{2}SO_{4}\rightarrow 3K_{2}SO_{4}+2HMnO_{4}+MnO(OH)_{2}\downarrow +H_{2}O}}
Ерітінді боялады да қызыл күрең түсі-пайда аниона MnO4−, және одан түсіп қоңыр тұнба оксиді-марганец гидроксиді (IV).

Марганец қышқылы өте күшті, бірақ тұрақсыз, оның мүмкін емес шоғырландыру астам 20% – ға дейін. Өзі қышқылы және оның тұздары (перманганаты) — күшті тотықтырғыштар. Мысалы, калий перманганаты байланысты pH-ерітіндінің окисляет түрлі заттар, восстанавливаясь дейін қосылыстар марганец әртүрлі тотығу дәрежесі. Қышқыл ортада — ден қосылыстар марганец (II), бейтарап — ден қосылыстар марганец (IV), күшті сілтілі — ден қосылыстар марганец (VI).

Қыздыру кезінде перманганаты разлагаются бөле отырып, оттегі (бір зертханалық алу тәсілдерін таза оттегі). Реакциясы жүріп теңдеуі бойынша (мысалы, калий перманганаты):

{\displaystyle {\mathsf {2KMnO_{4}{\xrightarrow[{}]{^{0} ‘t}}K_{2}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}}}} {\mathsf {2KMnO_{4}{\xrightarrow[ {}]{^{0}’ t}}K_{2}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}}}
Әсерінен күшті тотықтырғыш ион Mn2+ ауысады ион MnO4−:

{\displaystyle {\mathsf {2MnSO_{4}+5PbO_{2}+6HNO_{3}\rightarrow 2HMnO_{4}+2PbSO_{4}+3Pb(NO_{3})_{2}+2H_{2}O}}} {\mathsf {2MnSO_{4}+5PbO_{2}+6HNO_{3}\rightarrow 2HMnO_{4}+2PbSO_{4}+3Pb(NO_{3})_{2}+2H_{2}O}}
Бұл реакция үшін пайдаланылады сапалық анықтау Mn2+ (“бөлімін қараңыз Анықтау әдістері химиялық талдау”).

Кезінде подщелачивании тұздар ерітінділерінің Mn (II), олардың шашын тұнба гидроксиді марганец (II), тез буреющий ауада тотықтыру нәтижесінде. Егжей-тегжейлі сипаттамасы реакциялары “бөлімін қараңыз Анықтау әдістері химиялық талдау”.

Тұз MnCl3, Mn2(SO4)3 төзімсіз. Гидроксидтері Mn(OH)2 Mn(OH)3-негізгі сипаты, MnO(OH)2 — амфотерный. Марганец хлориді (IV) MnCl4 өте-мөте тұрақсыз, разлагается қыздырғанда, ол пайдаланады алу үшін хлор:

{\displaystyle {\mathsf {MnO_{2}+4HCl\rightarrow MnCl_{2}+Cl_{2}\uparrow +2H_{2}O}}} {\mathsf {MnO_{2}+4HCl\rightarrow MnCl_{2}+Cl_{2}\uparrow +2H_{2}O}}
Нөлдік дәрежесі тотығу у марганец көрінеді құрамаларында с σ-донорными және π-акцепторными лигандами. Мәселен, марганец және белгілі карбонил хлорид құрамын Mn2(CO)10.

Белгілі және басқа да қосылыстар марганец σ-донорными және π-акцепторными лигандами (PF3, NO, N2, P(C5H5)3).

Өнеркәсіптік қолдану[היום-מחר
Қолдану металлургия[өңдеу | қайнарын қарау]
Марганец түрінде ферромарганец үшін қолданылады “раскисления” кезінде балқыту, яғни кетіру үшін, оған оттегі. Сонымен қатар, ол байланыстырады күкірт, сондай-ақ жақсартады қасиеттері болаттан жасалған. Кіріспе дейін 12-13 % Mn ұлы болат (деп аталатын Болат Гадфильда), кейде ұштастыра отырып, басқа да легирующими металдармен қатты упрочняет болат, оны қатты және сопротивляющейся тозуына және соққыға (бұл болат күрт упрочняется болады, қатты соққан кезде). Мұндай болат үшін пайдаланылады шарлы диірмен, жер қазу және тасты уатқыш машиналар, броневых элементтерін және т. б. “Айналы шойын” алғаш 20% – ға дейін Mn.

1920-х-40х жылдары қолдануға Марганец мүмкіндік берді выплавлять броневую болат. Басында 1950-жылдардың журналында \