Манган

Манган,  ₂₅Mn

Ерөнхий шинж чанарууд
Нэр, тэмдэг	манган, Mn
Гадаад байдал	металлын мөнгөлөг
Англи дуудлага	/ˈmæŋɡəniːz/ MANG-gə-neez
Манган-ийн үелэх систем дэх байрлал
– ↑ Mn ↓ Tc хром ← манган → төмөр
Цэнэгийн тоо (Z)	25
Атом масс (±) (Ar)	54.938044(3)
Элементийн ангилал	шилжилтийн металл
Бүлэг, блок	бүлэг 7, d-блок
Үе	үе 4
Электрон бүтэц	[Ar] 3d5 4s2
давхарга бүрт	2, 8, 13, 2
Физик шинж чанарууд
Төлөв	хатуу
Хайлах температур	1519 K ​(1246 °C, ​2275 °F)
Буцлах температур	2334 K ​(2061 °C, ​3742 °F)
Нягт т.т.	7.21 г/см3
шингэн үед,х.т.	5.95 г/см3
Хайлах энтальп	12.91 Ж/моль
Уурших энтальп	221 кЖ/моль
Хувийн дулаан шингээлт	26.32 Ж/(моль·K)
Уурын даралт P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1228 1347 1493 1691 1955 2333
Атомын шинж чанар
Исэлдэлтийн зэрэг	7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −3 ​(исэлдэх зэргээс хамаарч, хүчиллэг, суурилаг эсвэл амфотер исэл)
Цахилгаан сөрөг чанар	Полингийн шаталбар: 1.55
Ионжилтын энерги	1 дэх: 717.3 кЖ/моль 2 дахь: 1509.0 кЖ/моль 3 дахь: 3248 кЖ/моль (илүү үзэх)
Атомын радиус	эмпирик: 127 пм
Ковалент радиус	нам спин: 139±5 pm өндөр спин: 161±8 pm
Бусад
Талст бүтэц	​бие-төвтэй куб (бтк)
Дууны хурд нарийн савх	5150 m/s (at 20 °C)
Дулааны тэлэлт	21.7 µm/(m·K) ( 25 °C-д)
Дулаан дамжуулалт	7.81 W/(m·K)
Цахилгаан эсэргүүцэл	1.44 µΩ·m ( 20 °C-д)
Соронзон чанар	Фарасоронзон
Юнгийн модуль	198 GPa
Эзлэхүүний модуль	120 GPa
Моосын хатуулаг	6.0
Бринеллийн хатуулаг	196 MPa
CAS дугаар	7439-96-5
Түүх
Нээсэн	Торберн Улаф Бергман (1770)
Анх ялгасан	Юхан Готлиб Ган (1774)
Хамгийн тогвортой изотопууд
изо БДТ ХЗҮ ЗТ ЗЭ (MeV) ЗБ 52Mn син 5.591 хоног ε – 52Cr β+ 0.575 52Cr γ 0.7, 0.9, 1.4 – 53Mn ул мөр 3.74×106 жил ε – 53Cr 54Mn syn 312.3 хоног ε 1.377 54Cr γ 0.834 – 55Mn 100% 55Mn нь 30 нейтронтой үед тогтвортой

Манган (Англи: Manganese) буюу марганц нь атомын дугаар 25 бүхий химийн элемент бөгөөд Mn гэж тэмдэглэнэ.

Түүх

1540 онд Италийн металлургч В.Бирингуччно пиролюзит хүрэн өнгөтэй, хайлдаггүй бөгөөд шил шаазан эдлэлийг ягаан өнгөтэй болгоход хэрэглэдэг гэж бичсэн байна. Пиролюзитын өөр бас нэг гайхамшигтай шинж чанар нь ногоон шар шилний бүүдгэр өнгийг арилгадаг болохыг тэмдгэлсэн байна. Металл манганцыг анх гаргаж чадсан хүн нь Австрийн эрдэмтэн И.Кайм мөн юм. Тэрээр 1770 онд 1 жингийн хэсэг пиролюзит, 2 жингийн хэсэг хар хайлуураас тогтсон хольцыг халааж хэврэг, цагаан цэнхэр өнгөтэй талст гаргаж авсан байна. Энэ нь бохир манганц байсан байна. Тэгээд энэ эрдэмтэн өөрийнхөө гаргаж авсан металлд төмөр байхгүй хэмээн тэмдэглэж судалгаагаа эцэст нь хүргэлгүй орхисон байна. Манганцын цаашдын хувь заяа нь энэ үед никелийн нээлтийг батлаад байсан Т.Бергманы нэртэй холбоотой болжээ. Тэрээр пиролюзит гэдэг эрдэс бодис бол хар магнези гэж нэрлэдэг шинэ шороо юм гэж тодорхойлолт өгөөд, түүнийг шатаасан шохой, цагаан магнези оксидтой хольж андуурч болохгүй гэжээ. Гэвч Т.Бергман пиролюзитаас металл ялгаж авч чадаагүйгээрээ И.Каймаас ялгаатай. Энэ эрдсээс шинэ элемент ялгаж авах гэсэн зорилт тавьсан 3дахь хүн бол Шееле юм. Тэрээр 1774 онд пиролюзитыг судалсан гурван жилийнхээ дүнг эмхтгэж “Манганц түүний шинж чанарын тухай” гэсэн илтгэлийг Стокхольмын акедемид хэлэлцүүлсэн байна. Тэрээр үлэмж утга төгөлдөр энэ ажилдаа хоёр металл “бари, манганц” байна гээд хийн байдалтай хоёр элемент “хожмын хлор, хүчилтөрөгч” хоёрыг тодорхойлж бичсэн байна. К.Шееле манганцын исэл нь тэр үед мэдэгдээд байсан бүх шорооноос ялгаатай болохыг тогтоосон байна. Манганцын түүхэнд 1774 оны 5 сарын 16-нд мөн 1974 оны 6 сарын 27-нд гэсэн хоёр өдөр байдаг нь нэн сонирхолтой. К.Шееле эхлээд нэг нутгийн найз И.Ганд задалж өгөөч гээд цэвэрлэсэн пиролюзит өгч явуулжээ. Ингээд И.Ган нүүрсний тыгельд пирольюзитийн нунтгийг буталсан нүүрс, тос хоёртой хольж хийгээд бүтэн цагийн турш хүчтэй улайсгахад анх авсан пирольюзитаас ойролцоогоор гурав дахин бага жинтэй металл үүсчээ. 6сарын 27нд И.Ганаас шинэ металлын дээжийг хүлээн аваад К.Шееле найздаа пирольюзитаас гаргаж авсан бүх зүйл бусад металлуудаас ялгаатай төмөртэй төстэй шинэ заримдаг металл гэж бичжээ. “Заримдаг металл” гэдэг нэр томъёо бол нэг хэсэг хугацаанд хими болоод металлургийн ойлголтонд байсаар байна. Ийм учраас металл манганцыг гаргаж авсны гавъяа И.Ганд ноогдох ёстой юм. Тэрээр энэ элементийг нээсэн түүхэнд ямар ч байсан цэг тавилцсан байна. Гэхдээ түүний гаргаж авсан манганц нь нүүрстөрөгчийн хольц ихтэй байсан юм. Цэвэр металлыг хожим гаргаж авчээ. И.Ган, К.Шееле хоёртой ямар ч холбоогүйгээр 1785 онд Германы химич И.Илземен пиролюзитийг хайлуур жонш, шохой нүүрсний нунтагтай хольж халаагаад металл манганыг гарган авчээ. Маш хүчтэй халааж гаргасан байн

Физик химийн шинж

Манганы бүлгийн элементүүд нь мөнгөлөг цагаан өнгөтэй, хатуу чанартай, агаарт исэлддэггүй, муу хайлдаг металлууд юм. Тухайлбал: Хамгийн тогтвортой исэлдэлтийн зэрэг нь манганд +2, +4, +7 байдаг. Mn-3d54s2 гэсэн электронт багууламжтай. Mn-12440С-д хайлдаг байна. Манганы дөрвөн полиморф дүрс хувирал байдаг. α-〖Mn〗^(〖710〗^0 C)↔β-〖Mn〗^(〖1079〗^0 C)↔γ-〖Mn〗^(〖1143〗^0 C)↔δMn Манган сул концентрацтай эрдэс хүчлүүдтэй үйлчлэлцэж Mn2+ -ын давс үүсгэдэг. Агаарын орчинд халаахад манган нь Mn3O4 үүсгэнэ. Манган нь идэвхитэй металл юм. Mn+2HCl=MnCl2+H2 3Mn+8HNO3=3Mn(NO3)2+2NO+4H2O Mn нь хлор, фтортой MnF3 , MnF4 , MnCl2 , зэрэг нэгдлүүдийг үүсгэдэг.Бөгөөд манган ийг ихэвчлэн хоолондоо ашигладаг

Тархалт, байгалийн эрдэсүүд

Байгаль дахь манганы бүлгийн элементүүдийн тархалт нь харилцан адилгүй байдаг. Манган газрын царцдасын массын 0,09%-ийг эзлэх бөгөөд тархалтын хувьд хүнд металлуудаас төмрийн дараа хоёр дугаарт ордог элемент юм. Манганы гол эрдэс нь пиролюзит MnO2xH2O юм. Манган нь оксидын, карбонатын болон сульфидын хүдэрт төмрийн эрдсүүдийг дагалдан оршино. Тухайлбал: гаусманит Mn3O4 төмрийн соронзон Fe3O4-той, родохрзит MnCO3 нь сидерит FeCO3-тай, манганы колчедийн MnS2 нь төмрийн колчедан FeS2-тай хамт тохиолддог.

Гарган авах арга

Үйлдвэрт металл манганы ихэнх хэсгийг пиролюзит, гаусманит зэрэг оксидыг нь алюмотермийн аргаар ангижруулж гарган авч байна. 3Mn3O4+8Al=9Mn+4Al2O3

Чухал нэгдлүүд

Оксидууд ба тэдгээрийн уламжлал нэгдлүүд. Манган нь MnO, Mn2O3, MnO2, Mn2O7 гэсэн дөрвөн оксид үүснэ. Манганын оксидуудыг дараах урвалуудаар гаргана. Mn2O7 нь хар ногоон өнгөтэй, тосорхог шингэн байдаг бол бусад озсидууд нь хатуу бодисууд юм. Манганы оксидууд хүчтэй исэлдүүлэгч шинж чанартай. Манганы хүчил нь зөвхөн уусмалын төлөвт, 20%-оос илүүгүй концентрацтай байдаг, тогтвор муутай хүчил ба их концентрацтай бол хүчилтөрөгч ялгаруулан задарна. 4НMnO4=4MnO2+2H2O+3O2 〖MnO〗_4^(2-) анионыг манганат гэж нэрлэнэ. Н2ЭО4 хүчлүүд нь маш тогтворгүй байдаг тул дангаар нь гарган авах боломжгүй юм. Эдгээр хүчлийн давсыг гарган авахдаа перманганатыг нь ангижруулах аргыг хэргэлдэг. 2КMnO4+K2SO3+2KOH=2K2MnO4+K2SO4+H2O Эсвэл дан металл буюу тэдгээрийн оксидыг исэлдүүлэгчийн орчинд шүлттэй хайлуулна. ¬2MnO2+4KOH+O2=2K2MnO4+2H2O 〖MnO〗_4^- ион ягаан байдаг бол 〖ЭО〗_4^(2-) ионууд нь бүгд хар ногоон өнгөтэй байдаг. Талст перманганатууд нь халаахад хүчилтөрөгч ялгаруулан задарна. 2КMnO4=K2MnO4+MnO2+O2 Перманганатыг шүлтлэг орчинд 00С хүртэл хөргөж Mn(Ү)-ын уламжлал нэгдлүүдийг гарган авч болно. KMnO4+K2SO3+2KOH=K3MnO4+K2SO4+H2O Галидууд: Манган нь галогенуудтай +2, +3, +4 зэрэг доод исэлдэлтийн зэрэг бүхий нэгдлүүд үүсгэнэ. Манганы дигалогенууд нь ионы холбоо зонхилсон усгүй буюу талстгидрат нэгдлүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийг металл манган буюу MnO-ыг халаалтын дор галоген, галогент устөрөгчөөр үйлчилж авдаг. Mn+Cl2=MnCl2 Манган ЭО3Наl хэлбэрийн оксогалогенид үүсгэх явдал юм. Оскогалогенууд нь гидролизод орж манганын хүчлийг үүсгэнэ. Металл бишүүдтэй үүссэн нэгдлүүд: Манган нь хүхэр, селен теллуртай MnS2, MnSe2 гэх мэт Хүчилтөрөгчтэй хүчлийн давсууд: Комплекс нэгдлүүд Mn2+ ион бараг бүх эрдэс хүчлийн анионуудтай гол төлөв уусдаг давс үүсгэнэ. Харин MnCO3 ба Mn(PO4)2 нь усанд уусдаггүй.

Манганы дэд бүлгийн элементүүдийн нэг онцлог бол Э2(СО)10 хэлбэрийн хоёр цөмтэй карбонилын комплекс үүсгэдэг явдал юм. Эдгээр комплексуудад металл-металл гэсэн холбоо үүссэн байх ба металлын исэлдэлтийн зэрэг тэгтэй тэнцүү.

Хэрэглээ

VIIБ бүлгийн элементүүдээс практикийн чухал ач холбогдолтой нь манган юм. Өнгөт ба хар металлургийн үйлдвэрлэлд манганыг гангийн шинж чанарыг сайжруулагч нэмэлт болгон хэрэглэдэг. Төрөл бүрийн хайлшуудад манганыг 0,3-14% хүртэл хэмжээгээр нэмж өгөхөд тэдгээрийн цохилт, доргилт, элэгдлийг тэсвэрлэх чанар нь эрс дээшилдэг байна. Иймд манганыг агуулсан хайлшуудаар машин, техникийн төрөл бүрийн эд ангиудыг хийдэг. 60 % Mn, 30% Ni,10% Cu агуулсан манганин нэртэй хайлшийг цахилгаан хэмжүүрийн багаж хэрэгслийн үйлдвэрлэлд их хэрэглэж байна. Пиролюзит металл манган гаргахад хэрэглэхээс гадна шилний үйлдвэрт тунгалагжуулагч, төрөл бүрийн хуурай зай, будаг, лакийн үйлдвэрлэлд ашигладаг. Түүнчлэн MnO, MnSO4 , MnNO3 зэрэг нэгдлүүд манган агуулсан микробордооны найрлагад орно.