Manganèse (élément chimique): propriétés, application, désignation, degré d'oxydation, faits intéressants

L'un des métaux les plus importants pour la métallurgie est le manganèse. En outre, il s'agit généralement d'un élément assez inhabituel, avec lequel des faits intéressants sont liés. Important pour les organismes vivants, nécessaire à la production de nombreux alliages, produits chimiques. Le manganèse est un élément chimique dont une photo peut être vue ci-dessous. Ce sont ses propriétés et caractéristiques qui seront considérées dans cet article.

Caractéristiques de l'élément chimique

Si nous parlons du manganèse comme un élément du système périodique, il faut tout d'abord caractériser sa position.

1. Il est situé dans la quatrième grande période, le septième groupe, un sous-groupe auxiliaire.
2. Le nombre ordinal est 25. Le manganèse est un élément chimique dont la charge des noyaux atomiques est de +25. Le nombre d'électrons est le même, les neutrons sont 30.
3. Le poids atomique est de 54 938.
4. La désignation de l'élément chimique du manganèse est Mn.
5. Le nom latin est le manganèse.

Situé entre le chrome et le fer, ce qui explique leur similitude avec les caractéristiques physiques et chimiques.

Manganèse – élément chimique: métal de transition

Si l'on considère la configuration électronique de l'atome réduit, sa formule aura la forme: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁵ . Il devient évident que l'élément que nous considérons est un métal de transition de la famille D. Cinq électrons sur le sous-divin 3d parlent de la stabilité de l'atome, qui se manifeste dans ses propriétés chimiques.

En tant que métal, le manganèse est un agent réducteur, mais la plupart de ses composés sont capables d'exposer et une capacité d'oxydation assez forte. Ceci est dû aux différents degrés d'oxydation et de valences que possède cet élément. C'est la caractéristique de tous les métaux de cette famille.

Ainsi, le manganèse est un élément chimique qui se trouve entre autres atomes et possède ses propres caractéristiques. Considérons ce que ces propriétés sont plus en détail.

Le manganèse est un élément chimique. Degré d'oxydation

Nous avons déjà donné la formule électronique d'un atome. Selon elle, cet élément est capable de présenter plusieurs degrés d'oxydation positifs. Ce sont:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

La valence de l'atome est IV. Les plus stables sont les composés dans lesquels les valeurs de +2, +4, +6 apparaissent dans le manganèse. Le degré d'oxydation le plus élevé permet aux composés d'agir comme oxydants les plus forts. Par exemple: KMnO ₄ , Mn ₂ O ₇ .

Les composés avec +2 sont des agents réducteurs, l'hydroxyde de manganèse (II) a des propriétés amphotères, avec une prédominance de base. Les indicateurs intermédiaires des degrés d'oxydation forment des composés amphotères.

Histoire de la découverte

Le manganèse est un élément chimique découvert non pas immédiatement, mais peu à peu par différents scientifiques. Cependant, ses composés ont été utilisés depuis des temps anciens. L'oxyde de manganèse (IV) a été utilisé pour la fusion du verre. Un Italien a déclaré que l'addition de ce composé dans la production chimique de lunettes colorait leur couleur en violet. Parallèlement, cette même substance contribue à éliminer la turbidité des lunettes colorées.

Plus tard en Autriche, le scientifique Kaim a réussi à obtenir un morceau de manganèse métallique, agissant à haute température pour la pyurylisite (oxyde de manganèse (IV)), la potasse et le charbon. Cependant, cet échantillon avait de nombreuses impuretés, qu'il ne pouvait pas éliminer, de sorte que la découverte n'a pas eu lieu.

Plus tard, un autre scientifique a également synthétisé un mélange dans lequel une grande proportion représentait le métal pur. C'était Bergman, qui avait précédemment découvert un élément de nickel. Cependant, ce n'était pas destiné à l'achever.

Le manganèse – un élément chimique, pour obtenir et isoler, sous la forme d'une substance simple, a d'abord été réalisé par Karl Scheele en 1774. Cependant, il l'a fait avec I. Ghana, qui a complété le processus de fusion d'un morceau de métal. Mais même ils n'ont pas réussi à l'éliminer complètement des impuretés et à obtenir un rendement de 100% du produit.

Néanmoins, ce fut précisément cette fois-ci la découverte de cet atome. Ces mêmes scientifiques ont tenté de donner le nom de pionniers. Ils ont choisi le terme de manganèse. Cependant, après la découverte du magnésium, la confusion a commencé, et le nom du manganèse a changé en moderne (H. David, 1908).

Étant donné que le manganèse est un élément chimique dont les propriétés sont très utiles pour de nombreux processus métallurgiques, au fil du temps, il est nécessaire de trouver un moyen de l'obtenir sous la forme la plus pure. Ce problème a été résolu par des scientifiques de partout dans le monde, mais n'a réussi à le résoudre qu'en 1919 grâce aux travaux de R. Agladze – un chimiste scientifique soviétique. C'est lui qui a trouvé la méthode par laquelle l'électrolyse à partir de sulfates et de chlorures de manganèse peut être obtenue par électrolyse pure avec une teneur de 99,98% de la substance. Maintenant, cette méthode est utilisée partout dans le monde.

Être dans la nature

Le manganèse est un élément chimique, une photo d'une substance simple qui peut être vue ci-dessous. Dans la nature, il existe une masse d'isotopes de cet atome, le nombre de neutrons dans lesquels il fluctue fortement. Ainsi, les nombres de masse varient de 44 à 69. Cependant, le seul isotope stable est un élément d'une valeur de ⁵⁵ Mn, tous les autres ont une demi-vie négligeable ou existent en trop petites quantités.

Puisque le manganèse est un élément chimique dont le degré d'oxydation est très différent, il forme également de nombreux composés dans la nature. Dans sa forme pure, cet élément ne se produit pas du tout. Dans les minéraux et les minerais, son voisin constant est du fer. Au total, vous pouvez désigner plusieurs des roches les plus importantes, y compris le manganèse.

1. Pyrolusite. La formule pour le composé est MnO ₂ * nH ₂ O.
2. Psilomelan, une molécule de MnO2 * mMnO * nH2O.
3. Manganite, la formule MnO * OH.
4. Les marrons sont moins fréquents que d'autres. Formule Mn ₂ O ₃ .
5. Gaussmanite, la formule Mn * Mn ₂ O _4.
6. Rhodonite Mn ₂ (SiO ₃ ) ₂ .
7. Carbonate de minerai de manganèse.
8. Framboise ou rhodochrosite – MnCO ₃ .
9. Purpurite – Mn ₃ PO ₄ .

En outre, il est possible de désigner plusieurs autres minéraux, qui incluent également l'élément considéré. Ce sont:

• Calcite;
• Siderite;
• Minéraux argileux;
• La calcédoine;
• Opale;
• Composés sablonneux.

Outre les roches montagneuses et sédimentaires, les minéraux, le manganèse est un élément chimique qui fait partie des objets suivants:

1. Organismes végétaux. Les plus gros accumulateurs de cet élément sont: écrou d'eau, lentille d'eau, diatomées.
2. Champignons rouillés.
3. Certains types de bactéries.
4. Les animaux suivants: fourmis rouges, crustacés, mollusques.
5. Personnes – besoin quotidien d'environ 3 à 5 mg.
6. Les eaux de l'océan mondial contiennent 0,3% de cet élément.
7. Le contenu total dans la croûte terrestre est de 0,1% en masse.

En général, c'est le 14ème élément le plus commun de tous sur notre planète. Parmi les métaux lourds, il est deuxième après le fer.

Propriétés physiques

Du point de vue des propriétés du manganèse, en tant que substance simple, nous pouvons distinguer plusieurs caractéristiques physiques de base pour elle.

1. Sous la forme d'une substance simple, c'est un métal assez solide (sur l'échelle de Mohs, la figure est 4). Couleur – blanc argenté, recouvert d'air avec un film d'oxyde protecteur, brille sur la coupe.
2. Le point de fusion est de 1246 ^° C.
3. Le point d'ébullition est de 2061 ^° C.
4. Les propriétés des conducteurs sont bonnes, c'est un paramagnétique.
5. La densité du métal est de 7,44 g / cm ³ .
6. Il existe sous la forme de quatre modifications polymorphes (α, β, γ, σ), différentes dans la structure et la forme du réseau cristallin et dans la densité d'empaquetage des atomes. Leur point de fusion diffère également.

En métallurgie, on utilise trois formes basiques de manganèse: β, γ, σ. Alpha est moins fréquent, car il est trop fragile dans ses propriétés.

Propriétés chimiques

Du point de vue de la chimie, le manganèse est un élément chimique dont la charge ionique varie considérablement de +2 à +7. Cela laisse son empreinte sur son activité. Sous forme libre dans l'air, le manganèse réagit très peu avec de l'eau, se dissout dans des acides dilués. Cependant, il suffit d'augmenter la température, car l'activité du métal augmente fortement.

Donc, il est capable d'interagir avec:

• Nitrogène;
• Carbone;
• Halogènes;
• Silicon;
• Phosphore;
• Gris et autres métaux non-métalliques.

Lorsqu'il est chauffé sans air, le métal passe facilement à l'état de vapeur. Selon le degré d'oxydation que présente le manganèse, ses composés peuvent être des agents réducteurs ou des agents oxydants. Certains présentent des propriétés amphotères. Ainsi, les principales caractéristiques sont pour les composés dans lesquels il est +2. Amphotère – +4, et acide et fort oxydant dans la valeur la plus élevée de +7.

Malgré le fait que le manganèse est un métal de transition, les composés complexes sont peu nombreux. Ceci est dû à la configuration électronique stable de l'atome, car le sous-contenu 3d contient 5 électrons.

Méthodes d'obtention

Il existe trois façons principales de produire du manganèse (un élément chimique) dans l'industrie. En lisant en latin le nom, nous avons déjà noté – manganum. Si vous le traduisez en russe, ce sera "oui, vraiment clair, décoloré". Par son nom, le manganèse doit ses propriétés aux propriétés connues de l'antiquité.

Cependant, en dépit de la popularité, ce n'est qu'en 1919 qu'il était disponible pour une utilisation pure. Cela se fait par les méthodes suivantes.

1. L'électrolyse, le rendement du produit est de 99,98%. De cette façon, le manganèse est produit dans l'industrie chimique.
2. Récupération silicothermique ou siliconée. Avec cette méthode, la fusion du silicium et de l'oxyde de manganèse (IV) se produit, entraînant la formation de métal pur. Le rendement est d'environ 68%, puisque la combinaison de manganèse et de silicium est un effet secondaire du siliciure. Cette méthode est utilisée dans l'industrie métallurgique.
3. Méthode aluminothermique – récupération à l'aluminium. En outre, ne donne pas un rendement trop élevé du produit, le manganèse est formé contaminé par des impuretés.

La production de ce métal est importante pour de nombreux procédés réalisés en métallurgie. Même une petite addition de manganèse peut affecter considérablement les propriétés des alliages. Il est prouvé que de nombreux métaux se dissolvent en remplissant son réseau cristallin.

En termes de production et de production de cet élément, la Russie se classe au premier rang dans le monde. De même, ce processus se déroule dans des pays tels que:

• Chine.
• Afrique du Sud.
• Kazakhstan.
• Géorgie.
• Ukraine.

Utilisation dans l'industrie

Le manganèse est un élément chimique dont l'utilisation est importante non seulement en métallurgie. Mais aussi dans d'autres domaines. En plus du métal sous forme pure, divers composés de cet atome revêtent une grande importance. Citons les principaux.

1. Il existe plusieurs types d'alliages qui, grâce au manganèse, ont des propriétés uniques. Par exemple, l'acier de Hadfield est tellement résistant et résistant à l'usure qu'il utilise pour la fonte des pelles, des machines de traitement des pierres, des concasseurs, des broyeurs à billes, des composants d'armure.
2. Le dioxyde de manganèse est un élément oxydant obligatoire de galvanoplastie, il sert à créer des dépolarisateurs.
3. De nombreux composés de manganèse sont nécessaires pour la réalisation de synthèses organiques de diverses substances.
4. Le permanganate de potassium (ou le manganèse) est utilisé en médecine comme un désinfectant fort.
5. Cet élément fait partie du bronze, du laiton, forme son propre alliage au cuivre, qui sert à la fabrication de turbines d'aéronefs, de lames et d'autres pièces.

Rôle biologique

L'exigence quotidienne pour l'homme dans le manganèse est de 3 à 5 mg. La déficience de cet élément conduit à la dépression du système nerveux, à la perturbation du sommeil et à l'anxiété, des étourdissements. Son rôle n'est pas encore pleinement compris, mais il est clair que, tout d'abord, il influence:

• Croissance;
• L'activité des gonades;
• Travail des hormones;
• Formation de sang.

Cet élément est présent dans toutes les plantes, les animaux, l'homme, ce qui prouve son rôle biologique important.

Des informations intéressantes sur l'élément

Le manganèse est un élément chimique, des faits intéressants à propos desquels peut impressionner toute personne, tout en précisant combien il est important. Voici le plus bas d'entre eux, qui ont trouvé leur marque dans l'histoire de ce métal.

1. Dans les temps difficiles de la guerre civile en URSS, l'un des premiers produits d'exportation était le minerai, contenant une grande quantité de manganèse.
2. Si le dioxyde de manganèse est fusionné avec de l'hydroxyde de potassium et du nitrate, puis le produit est dissous dans de l'eau, des transformations étonnantes commenceront. D'abord, la solution devient verte, puis la couleur change de bleu, puis – la violette. Enfin, il deviendra de couleur cramoisi et déposera graduellement un précipité brun. Si le mélange est secoué, la couleur verte se rétablira et tout se reproduira. C'est pour cela que le permanganate de potassium a son nom, ce qui se traduit par «caméléon minéral».
3. Si des engrais contenant du manganèse sont introduits dans le sol, la productivité des plantes augmentera et la vitesse de la photosynthèse augmentera. Le blé d'hiver améliorera le grain.
4. Le plus grand bloc de minéraux de rhodonite au manganèse pesait 47 tonnes et a été trouvé dans les Oural.
5. Il y a un triple alliage appelé manganine. Il se compose d'éléments tels que le cuivre, le manganèse et le nickel. Son caractère unique réside dans le fait qu'il présente une excellente résistance électrique, qui ne dépend pas de la température, mais qui est influencée par la pression.

Bien sûr, ce n'est pas tout ce qu'on peut dire sur ce métal. Le manganèse est un élément chimique, des faits intéressants qui sont très diversifiés. Surtout si nous parlons des propriétés qu'il donne à différents alliages.