Atomstruktur af mangan. Mangan (kemisk grundstof)

Mangan er et kemisk grundstof med en atommasse på 54,9380 og atomnummer 25, sølvhvid i farven, med en stor masse, og eksisterer i naturen som en stabil isotop 35 Mn. Den første omtale af metallet blev optaget af den antikke romerske videnskabsmand Plinius, som kaldte det "sort sten". I de dage blev mangan brugt som glasblegemiddel; manganpyrolusit MnO 2 blev tilsat til smelten under smeltningsprocessen.

I Georgien har manganpyrolusit længe været brugt som tilsætningsstof under fremstillingen af ​​jern, kaldet sort magnesia og betragtes som en af ​​varianterne af magnetit (magnetisk jernmalm). Først i 1774 beviste den svenske videnskabsmand Scheele, at dette var en forbindelse af et metal ukendt for videnskaben, og et par år senere opnåede Yu. Gan, mens han opvarmede en blanding af kul og pyrolusit, det første mangan, der var forurenet med kulstofatomer.

Naturlig fordeling af mangan

I naturen er det kemiske grundstof mangan sjældent, det er indeholdt i kun 0,1% i jordskorpen, i vulkansk lava 0,06-0,2%, metallet på overfladen er i en spredt tilstand, i form af Mn 2+. På jordens overflade dannes der under påvirkning af oxygen hurtigt manganoxider, mineralerne Mn 3+ og Mn 4+ er udbredte, i biosfæren er metallet inaktivt i et oxiderende miljø. Mangan er et kemisk element, der aktivt migrerer i nærvær af reducerende forhold; metallet er meget mobilt i sure naturlige reservoirer i tundraen og skovlandskaber, hvor et oxiderende miljø dominerer. Af denne grund har dyrkede planter et overskydende metalindhold; ferromangan-knuder, sump- og sømalme med lav procentdel dannes i jorden.

I områder med tørt klima dominerer et alkalisk oxiderende miljø, hvilket begrænser metallets mobilitet. Der er mangel på mangan i dyrkede planter; landbrugsproduktion kan ikke undvære brugen af ​​specielle komplekse mikroadditiver. Det kemiske grundstof er ikke udbredt i floder, men den samlede fjernelse kan nå store værdier. Mangan er især rigeligt i kystområder i form af naturlig nedbør. På bunden af ​​havene er der store forekomster af metal, der blev dannet i gamle geologiske perioder, hvor bunden var tørt land.

Mangans kemiske egenskaber

Mangan hører til kategorien af ​​aktive metaller; ved forhøjede temperaturer reagerer det aktivt med ikke-metaller: nitrogen, oxygen, svovl, fosfor og andre. Som et resultat dannes multivalente manganoxider. Ved stuetemperatur er mangan et lavaktivt kemisk element; når det opløses i syrer, danner det divalente salte. Når det opvarmes i vakuum til høje temperaturer, kan et kemisk element fordampe selv fra stabile legeringer. Manganforbindelser ligner på mange måder forbindelser af jern, kobolt og nikkel, som er i samme oxidationstilstand.

Der er stor lighed mellem mangan og krom; metalundergruppen har også øget stabilitet ved højere oxidationstilstande med stigende atomnummer af grundstoffet. Perenater er mindre stærke oxidationsmidler end permanganater.

Baseret på sammensætningen af ​​mangan (II) forbindelser er dannelsen af ​​et metal med højere oxidationstilstande tilladt; sådanne transformationer kan forekomme både i opløsninger og i smeltede salte.
Stabilisering af manganoxidationstilstande Eksistensen af ​​et stort antal oxidationstilstande i det kemiske element mangan forklares ved, at i overgangselementer, under dannelsen af ​​bindinger med d-orbitaler, opdeles deres energiniveauer med tetraedriske, oktaedriske og kvadratiske arrangementer af ligander. Nedenfor er en tabel over de aktuelt kendte oxidationstilstande for nogle metaller i den første overgangsperiode.

Bemærkelsesværdige er de lave oxidationstilstande, der forekommer i et stort antal komplekser. Tabellen indeholder en liste over forbindelser, hvori liganderne er kemisk neutrale molekyler CO, NO og andre.

På grund af kompleksdannelse stabiliseres høje oxidationstilstande af mangan; de mest egnede ligander til dette er oxygen og fluor. Hvis vi tager i betragtning, at det stabiliserende koordinationstal er seks, så er den maksimale stabilisering fem. Hvis det kemiske grundstof mangan danner oxokomplekser, kan højere oxidationstilstande stabiliseres.

Stabilisering af mangan i lavere oxidationstilstande

Teorien om bløde og hårde syrer og baser gør det muligt at forklare stabiliseringen af ​​forskellige oxidationstilstande af metaller på grund af kompleksdannelse, når de udsættes for ligander. Bløde elementer stabiliserer med held lave oxidationstilstande af metallet, mens hårde elementer positivt stabiliserer høje oxidationstilstande.

Teorien forklarer fuldt ud metal-til-metal-bindinger, formelt betragtes disse bindinger som syre-base-interaktioner.

Manganlegeringer Mangans aktive kemiske egenskaber gør det muligt at danne legeringer med mange metaller, mens et stort antal metaller kan opløses i individuelle modifikationer af mangan og stabilisere det. Kobber, jern, kobolt, nikkel og nogle andre metaller er i stand til at stabilisere γ-modifikationen; aluminium og sølv er i stand til at udvide β- og σ-regionerne af magnesium i binære legeringer. Disse egenskaber spiller en vigtig rolle i metallurgi. Mangan er et kemisk grundstof, der gør det muligt at opnå legeringer med høje duktilitetsværdier; de kan stemples, smedes og rulles.

I kemiske forbindelser varierer mangans valens inden for området 2-7; en stigning i graden af ​​oxidation forårsager en stigning i mangans oxidative og sure egenskaber. Alle Mn(+2)-forbindelser er reduktionsmidler. Manganoxid har reducerende egenskaber, grågrøn farve, opløses ikke i vand og baser, men er perfekt opløseligt i syrer. Manganhydroxid Mn(OH) 3 er uopløseligt i vand og er et hvidt stof. Dannelsen af ​​Mn(+4) kan både være et oxidationsmiddel (a) og et reduktionsmiddel (b).

MnO2 + 4HCl = Cl2 + MnCl2 + 2H2O (a)

Denne reaktion bruges, når det er nødvendigt at producere klor i laboratoriet.

MnO 2 + KClO 3 + 6KOH = KCl + 3K 2 MnO 4 + 3H 2 O (b)

Reaktionen sker under sammensmeltningen af ​​metaller. MnO 2 (manganoxid) har en brun farve, det tilsvarende hydroxid er noget mørkere i farven.
Fysiske egenskaber af mangan Mangan er et kemisk grundstof med en massefylde på 7,2-7,4 g/cm 3, smeltepunkt +1245°C, koger ved en temperatur på +1250°C. Metallet har fire polymorfe modifikationer:

1. a-Mn. Det har et kubisk kropscentreret gitter med 58 atomer i en enhedscelle.
2. β-Mn. Den har et kubisk kropscentreret gitter med 20 atomer i en enhedscelle.
3. y-Mn. Den har et tetragonalt gitter med 4 atomer i en celle.
4. 5-Mn. Den har et kubisk kropscentreret gitter.

Temperaturer af mangantransformationer: α=β ved t°+705°C; β=y ved t°+1090°С; γ=δ ved t°+1133С. Den mest skrøbelige modifikation, α, bruges sjældent i metallurgi. γ-modifikationen har de mest signifikante plasticitetsindikatorer; den bruges oftest i metallurgi. β-modifikationen er delvis plastisk og bruges sjældent af industrien. Atomradius for det kemiske grundstof mangan er 1,3 A; ionradiuserne, afhængigt af valensen, varierer fra 0,46-0,91. Mangan er paramagnetisk, termiske udvidelseskoefficienter er 22,3×10 -6 grader -1. Fysiske egenskaber kan variere lidt afhængigt af metallets renhed og dets faktiske valens.
Metode til at opnå mangan Moderne industri producerer mangan ved hjælp af en metode udviklet af elektrokemiker V.I. Agladze ved elektrohydrolyse af vandige opløsninger af metallet ved at tilsætte (NH 4) 2SO 4; under processen skal surhedsgraden af ​​opløsningen være inden for pH = 8,0-8,5. Blyanoder og katoder lavet af titanium-baseret legering AT-3 er nedsænket i opløsningen; titanium katoder kan udskiftes med rustfrie. Industrien anvender manganpulver, som efter at processen er afsluttet, fjernes fra katoderne, og metallet sætter sig i form af flager. Produktionsmetoden anses for at være energikrævende, hvilket har direkte indflydelse på omkostningsstigningen. Om nødvendigt smeltes det opsamlede mangan efterfølgende, hvilket gør det nemmere at bruge i metallurgi.

Mangan er et kemisk grundstof, der kan opnås ved halogenprocessen ved at klorere malmen og yderligere reducere de resulterende halogenider. Denne teknologi forsyner industrien med mangan med en mængde af udenlandske teknologiske urenheder, der ikke overstiger 0,1%. Et mere forurenet metal opnås under en aluminotermisk reaktion:

3Mn3O4 + 8Al = 9Mn + 4A12O3

Eller elektrotermi. For at fjerne skadelige emissioner er kraftig tvungen ventilation installeret i produktionsværksteder: PVC-luftkanaler, centrifugalventilatorer. Luftvekslingskursen er reguleret af regulativer og skal sikre personers sikkert ophold i arbejdsområder.
Anvendelse af mangan Den største forbruger af mangan er jernmetallurgi. Metallet er også meget brugt i den farmaceutiske industri. For et ton stål, der smeltes, kræves der 8-9 kg; før det kemiske grundstof indføres i manganlegeringen, smeltes det først sammen med jern for at opnå ferromangan. I legeringen er andelen af ​​det kemiske element mangan op til 80%, kulstof op til 7%, resten er optaget af jern og forskellige teknologiske urenheder. Gennem brugen af ​​additiver øges de fysiske og mekaniske egenskaber af stål smeltet i højovne betydeligt. Teknologien er også velegnet til brug af additiver i moderne elektriske stålovne. På grund af tilsætningen af ​​ferromangan med højt kulstofindhold opstår deoxidation og afsvovling af stål. Ved at tilsætte ferromangan med medium og lavt kulstofindhold producerer metallurgi legeret stål.

Lavlegeret stål indeholder 0,9-1,6% mangan, højlegeret stål op til 15%. Stål, der indeholder 15 % mangan og 14 % krom, har høje niveauer af fysisk styrke og anti-korrosionsbestandighed. Metallet er slidstærkt, kan arbejde under barske temperaturforhold og er ikke bange for direkte kontakt med aggressive kemiske forbindelser. Sådanne høje egenskaber gør det muligt at bruge stål til fremstilling af de mest kritiske strukturer og industrielle enheder, der opererer under vanskelige forhold.

Mangan er et kemisk grundstof, der også bruges under smeltning af jernfri legeringer. Under produktionen af ​​højhastigheds industrielle turbinevinger bruges en kobber-mangan-legering, og bronzeholdig mangan bruges til propeller. Ud over disse legeringer er mangan som et kemisk grundstof til stede i aluminium og magnesium. Det forbedrer i høj grad ydeevneegenskaberne for ikke-jernholdige legeringer, hvilket gør dem meget deformerbare, modstandsdygtige over for korrosionsprocesser og slidstærke.

Legeret stål er hovedmaterialet til tung industri og er uundværligt under produktionen af ​​forskellige typer våben. Udbredt i skibsbygning og flykonstruktion. Tilstedeværelsen af ​​en strategisk reserve af mangan er en betingelse for enhver stats høje forsvarskapacitet. I denne henseende stiger metalproduktionen årligt. Derudover er mangan et kemisk grundstof, der bruges under glasproduktion, landbrug, trykning mv.

Mangan i flora og fauna

I den levende natur er mangan et kemisk grundstof, der spiller en vigtig rolle i udviklingen. Det påvirker vækstkarakteristika, blodsammensætning og intensiteten af ​​fotosynteseprocessen. Hos planter er dens mængde ti tusindedele af en procent, og hos dyr hundrede tusindedele af en procent. Men selv et sådant mindre indhold har en mærkbar indflydelse på de fleste af deres funktioner. Det aktiverer virkningen af ​​enzymer, påvirker insulinfunktionen, mineral- og hæmatopoietisk metabolisme. Manganmangel forårsager forskellige sygdomme, både akutte og kroniske.

Mangan er et kemisk grundstof, der er meget udbredt i medicin. Mangel på mangan reducerer fysisk udholdenhed, forårsager visse typer anæmi og forstyrrer metaboliske processer i knoglevæv. Mangans desinficerende egenskaber er almindeligt kendte; dets opløsninger bruges under behandlingen af ​​nekrotisk væv.

En utilstrækkelig mængde mangan i dyrefoder forårsager et fald i den daglige vægtøgning. For planter forårsager denne situation pletter, forbrændinger, klorose og andre sygdomme. Hvis der opdages tegn på forgiftning, ordineres speciel lægemiddelbehandling. Alvorlig forgiftning kan forårsage mangan parkinsonisme syndrom, en svær at behandle sygdom, som har en negativ effekt på det menneskelige centralnervesystem.

Det daglige behov for mangan er op til 8 mg, den vigtigste mængde en person modtager fra mad. I dette tilfælde skal kosten være afbalanceret i alle næringsstoffer. Ved øget arbejdsbyrde og utilstrækkeligt sollys justeres dosen af ​​mangan ud fra en generel blodprøve. Betydelige mængder mangan findes i svampe, vandkastanjer, andemad, bløddyr og krebsdyr. Manganindholdet i dem kan nå flere tiendedele procent.

Når mangan kommer ind i kroppen i for store doser, kan der opstå sygdomme i muskel- og knoglevæv, luftvejene påvirkes, og lever og milt er beskadiget. Det tager lang tid at fjerne mangan fra kroppen; i denne periode øges de giftige egenskaber med en akkumuleringseffekt. Koncentrationen af ​​mangan i luften tilladt af sanitære myndigheder skal være ≤ 0,3 mg/m 3; parametre overvåges i specielle laboratorier ved prøveudtagning af luft. Udvælgelsesalgoritmen er reguleret af statslige regler.

Han modtog maling, som stadig kaldes "Scheele green", arsin (AsH 3), glycerin, urinsyre og blåsyre. Ganske vist isolerede Scheele hverken mangan, molybdæn eller wolfram i ren form; han angav kun, at de mineraler, han undersøgte, indeholdt disse nye grundstoffer.

Grundstof nr. 25 blev opdaget i mineralet pyrolusit MnO 2 -H 2 O, kendt af Plinnus den Ældre. Plinius betragtede det som en type magnetisk jernmalm, selvom pyrolusit ikke tiltrækkes af en magnet. Plinius gav en forklaring på denne modsigelse. Det forekommer os sjovt, men det må vi ikke glemme i det 1. århundrede. AD Forskere vidste meget mindre om stoffer end nutidens skolebørn. Men for Plinius er pyrolusit "lapis magnes" (magnetisk jernmalm), kun det er hun, og det er derfor, magneten er "ligeglad" med den. Ikke desto mindre begyndte "sort magnesia" (som pyrolusit dengang blev kaldt) at blive brugt til glassmeltning, da det har den bemærkelsesværdige egenskab at lysne glas. Dette sker, fordi mangandioxid ved høje temperaturer afgiver en del af sin ilt og bliver til et oxid med sammensætningen Mn 2 O 3. Den frigivne ilt oxiderer jernsvovlforbindelser, som giver glasset en mørk farve. Pyrolusit bruges stadig som "klargører" til glas.

Mangans historie

I manuskripterne af den berømte alkymist Albertus Magnus (1200-tallet) kaldes dette mineral "magnesia". I det 16. århundrede navnet "mangan" findes allerede, som muligvis er givet af glasmagere og kommer fra ordet "manganidzein" - at rense.

Da Scheele forskede i pyrolusit i 1774, sendte han prøver af dette mineral til sin ven Johan Gottlieb Hahn. Hahn, senere professor og en fremragende kemiker på sin tid, rullede pyrolusit til kugler, tilsatte olie til malmen og opvarmede dem kraftigt i en digel foret med trækul. De resulterende metalkugler vejede tre gange mindre end malmkugler. Dette var mangan. Det nye metal blev først kaldt "magnesia", men da hvid magnesiumoxid, magnesiumoxid, var kendt allerede på det tidspunkt, blev metallet omdøbt til "magnesnum"; dette navn blev vedtaget af den franske nomenklaturkommission i 1787. Men i 1808 opdagede Humphry Davy magnesium og kaldte det også "magnesium"; derefter, for at undgå forvirring, begyndte mangan at blive kaldt "manganum".

I Rusland blev mangan kaldt pyrolusit i lang tid, indtil L.I. Scherer i 1807 foreslog at kalde metallet opnået fra pyrolusit for mangan, og selve mineralet blev i disse år kaldt sort mangan.

Mangan malme

Mangan forekommer ikke i naturen i sin rene form. I malme er det til stede i form af oxider, hydroxider og carbonater. Det vigtigste mineral, der indeholder mangan, er den samme pyrolusit, en relativt blød mørkegrå sten. Den indeholder 63,2% mangan. Der er andre manganmalme: psilomelane, braunit, hausmannit, manganit. Alle disse er oxider og silikater af grundstof nr. 25. Valensen af ​​mangan i dem er 2, 3 og 4. Der er en anden potentiel kilde til grundstof nr. 25 - knuder, der ligger på bunden af ​​havene og akkumulerer mangan og andre metaller. Men vi har en særlig samtale om dem.

Manganmalme er opdelt i kemiske og metallurgiske. Førstnævnte indeholder mindst 80 % MnO 2. De bruges i galvaniske celler (mangandioxid er en fremragende depolarisator), i produktionen af ​​glas, keramik, mineralske farvestoffer, "kaliumpermanganat" (KMnO 4) og nogle andre kemiske industriprodukter.

Og jern er naboer ikke kun ifølge det periodiske system; jern er altid til stede i manganmalme. Men jernmalm indeholder desværre ikke altid mangan (i tilstrækkelige mængder). Desværre - fordi grundstof nr. 25 er et af de vigtigste legeringsadditiver.

Der er forekomster af manganmalme på alle kontinenter. Vores land står for omkring 50% af verdens produktion af manganmalme. Indien, Ghana, Marokko, Brasilien og Sydafrika er også rige på mangan. De fleste industrialiserede lande er tvunget til at importere manganmalm fra udlandet, da deres egne forekomster ikke opfylder jernmetallurgiens behov, hverken i mængde eller kvalitet af malmen. Vores land forsyner ikke kun sin metallurgi fuldt ud med manganmalm af høj kvalitet, men eksporterer det også i betydelige mængder.

Før den store patriotiske krig i USSR blev manganmalm udvundet i to områder - i Chiatura (Georgien) og nær Nikopol (Ukraine). Da Nikopol-bassinet blev besat af nazisterne under krigen, blev der på utrolig kort tid udviklet nye forekomster af manganmalme i Ural og Kasakhstan. Den sovjetiske jern- og stålindustri opnåede nok mangan og var i stand til at producere højkvalitetsstål til tankpanser og artilleristykker.

Ren mangan

Det er allerede blevet nævnt, at det første metalliske mangan blev opnået ved at reducere pyrolusit med trækul: MnO 2 + C → Mn + 2CO. Men det var ikke elementært mangan. Ligesom sine naboer i det periodiske system - krom og jern, reagerer mangan med kulstof og indeholder altid en blanding af carbid. Det betyder, at rent mangan ikke kan opnås ved hjælp af kul. I øjeblikket anvendes tre metoder til at opnå metallisk mangan: silikotermisk (reduktion med silicium), aluminotermisk (reduktion med aluminium) og elektrolytisk.

Den mest udbredte metode var den aluminotermiske metode, udviklet i slutningen af ​​det 19. århundrede. I dette tilfælde er det bedre at bruge manganoxid Mn 3 O 4 frem for pyrolusit som manganråmateriale. Pyrolusit reagerer med aluminium og frigiver så meget varme, at reaktionen let kan blive ukontrollerbar. Derfor, før reduktion af pyrolusit, brændes det, og det allerede opnåede oxid-oxid blandes med aluminiumspulver og sættes i brand i en speciel beholder. Reaktionen 3Mn 3 O 4 + 8Al → 9Mn + 4Al 2 O 3 begynder - ret hurtigt og kræver ikke yderligere energi. Den resulterende smelte afkøles, den skøre slagger hakkes af, og manganbarren knuses og sendes til yderligere forarbejdning.

Imidlertid producerer den aluminotermiske metode, ligesom den silikotermiske metode, ikke højrent mangan. Aluminotermisk mangan kan renses ved sublimering, men denne metode er ineffektiv og dyr. Derfor har metallurger længe ledt efter nye måder at opnå ren metallisk mangan og naturligvis primært satset på elektrolytisk raffinering. Men i modsætning til kobber, nikkel og andre metaller var manganet aflejret på elektroderne ikke rent: det var forurenet af oxid-urenheder. Desuden var det resulterende metal porøst, skrøbeligt og ubelejligt til forarbejdning.

Mange berømte videnskabsmænd forsøgte at finde den optimale tilstand til elektrolyse af manganforbindelser, men uden held. Dette problem blev løst i 1939 af den sovjetiske videnskabsmand R.I. Agladze (senere fuldt medlem af Akademiet for Videnskaber i den georgiske SSR). Ved hjælp af den elektrolyseteknologi, han udviklede, opnås et ret tæt metal fra chlorid- og sulfatsalte, der indeholder op til 99,98% af grundstof nr. 25. Denne metode dannede grundlaget for den industrielle produktion af metallisk mangan.

Udvendigt ligner dette metal jern, kun hårdere. Det oxiderer i luften, men ligesom aluminium dækker en oxidfilm hurtigt hele overfladen af ​​metallet og forhindrer yderligere oxidation. Mangan reagerer hurtigt med syrer, danner nitrider med nitrogen og carbider med kulstof. Generelt typisk metal.

Mangan indføres normalt i stål sammen med andre elementer - krom, silicium, wolfram. Der er dog stål, som ikke indeholder andet end jern, mangan og kulstof. Dette er det såkaldte Hadfield-stål. Den indeholder 1-1,5% kulstof og 11-15% mangan. Denne stålkvalitet har enorm slidstyrke og hårdhed. Det bruges til fremstilling af knusere, der sliber de hårdeste sten, dele af gravemaskiner og bulldozere. Hårdheden af ​​dette stål er sådan, at det ikke kan bearbejdes; dele fra det kan kun støbes. Generelt er der ret mange stål, der indeholder mangan. Mere præcist er der ikke et eneste stål, der ikke indeholder mangan i visse mængder. Mangan kommer jo i stål fra støbejern. Nogle gange er dens mængder dog så små, at bogstavet G ikke er indsat i stålkvaliteten. Imidlertid forbedrer mangan egenskaberne af ikke kun jern. Mangan-kobberlegeringer har således høj styrke og korrosionsbestandighed. Turbineblade er lavet af disse legeringer, og flypropeller og andre flydele er lavet af manganbronze.

Mangan skinner ikke som guld, flyder ikke som guld, blusser ikke op i luften som natrium. Men dette ydre umærkelige grå metal er af afgørende betydning: Så længe jern dominerer teknologien, vil dets trofaste følgesvend, mangan, også være nødvendig.

Mangan i kroppen

Allerede i begyndelsen af ​​forrige århundrede vidste man, at mangan er en del af levende organismer. Det er nu fastslået, at små mængder mangan findes i alle plante- og dyreorganismer. Det er kun fraværende i hviden af ​​et hønseæg og meget lidt i mælk. Mangan fordeles ujævnt i kroppen. For eksempel indeholder 100 g tørstof af druestængler 191 mg mangan, rødder - 130 mg og bær - kun 70 mg. I menneskers og de fleste dyrs blod er manganindholdet omkring 0,02 mg/l. Undtagelsen er får, hvis blod er rigere på mangan - 0,06 mg/l. Det er blevet fastslået, at mangan spiller en væsentlig rolle i stofskiftet. Hos planter fremskynder det dannelsen af ​​klorofyl og øger deres evne til at syntetisere vitamin C. Derfor øger tilsætning af mangan til jorden markant udbyttet af mange afgrøder, især vinterhvede og bomuld.

Manglen på mangan i dyrefoder påvirker deres vækst og vitalitet. Mus, der kun blev fodret med mælk, som indeholder meget lidt mangan, mistede deres evne til at reproducere. Når manganchlorid blev tilsat til deres mad, blev denne evne genoprettet.

Element nr. 25 påvirker også hæmatopoietiske processer. Derudover fremskynder det dannelsen af ​​antistoffer, der neutraliserer de skadelige virkninger af fremmede proteiner. En af de tyske videnskabsmænd injicerede marsvin med dødelige doser af stivkrampe- og dysenteribakterier. Hvis der efter dette kun blev administreret antitetanus og antidysenteri serum, så hjalp det ikke længere dyrene. Administration af serum- og manganchlorid-kurerede marsvin. Intravenøs infusion af en opløsning af mangansulfat kan redde dem, der er bidt af karakurt, den mest giftige af de centralasiatiske edderkopper.

Mangan(II)salte

Kemiske egenskaber

Kvittering

Mangan(II)hydroxid

Kemiske egenskaber

Mangan(II)oxid hører til de basiske oxider og har alle deres egenskaber. Det svarer til det ustabile hydroxid Mn(OH)2.

Mangan(II)hydroxid - Mn(OH) 2 - et lyserødt stof, der er uopløseligt i vand.

Den vigtigste produktionsmetode er alkalisk behandling af mangan (II) salte:

MnSO 4 + 2NaOH → Mn(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

I luften oxideres det til mangan(IV)hydroxid:

2Mn(OH) 2 ↓ + O 2 + 2H 2 O → 2Mn(OH) 4 ↓

Viser alle egenskaberne for vanduopløselige baser.

Alle mangan (II) salte i redoxreaktioner, der forekommer i opløsninger, er reduktionsmidler:

3Mn(NO 3) 2 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → 5MnO 2 + 4HNO 3 + 2KNO 3

Mangan (II) salte hydrolyserer ikke og danner stærke vandkomplekser:

Mn2+ + 6H20 → 2+

MnCl2 + 6H2O → Cl2

Mangan(II)-salte danner komplekser.

Mn(CN) 2 er en uopløselig hvid forbindelse, på grund af kompleksdannelse opløses den i nærvær af KCN:

4KCN + Mn(CN)2 = K4 kaliumhexocianomanganat

Ligeledes:

4KF + MnF 2 = K 4

2KCl + MnCl2 = K2

Mangan(III)-forbindelser

Mn 2 O 3 – amfotert oxid, med en overvægt af basisejendomme.

Mn2O3 + 6HF = 2MnF3 + 3H2O

Mn +3 2 O 3 + NaOH = 2 NaMnO 2 + H 2 O (t)

Mn(OH) 3 – Mn 3+ hydroxid- amfoter forbindelse, med en overvægt af grundlæggende egenskaber:

Mn(OH)3 ↔ HMnO2

Mangan(IV) forbindelser

De vigtigste forbindelser af tetravalent mangan omfatter mangan (IV) oxid MnO2 samt permangansyre H2MnO3– meget ustabil, let nedbrydes til mangan (IV) oxid og vand.

Den stærkeste forbindelse af mangan (IV) er et mørkebrunt oxid, uopløseligt i vand. Dette er en amfoter forbindelse, men de tilsvarende egenskaber er ekstremt svagt udtrykt.

MnO 2 + 2 NaOH = Na 2 MnO 3 + H 2 O

MnO 2 kan udvise både oxiderende og reducerende egenskaber i OB-reaktioner, afhængigt af partnerens natur (redox-dualitet).

Meget oftere bruges mangan (IV) oxid som et oxidationsmiddel, der udfører reaktioner i et surt miljø:

MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O

I et alkalisk miljø kan mangan (IV) oxid også være et reduktionsmiddel, der bliver til mangan (VI) forbindelser, for eksempel salte af permanganatsyre - manganater:

3MnO 2 + KClO 3 + 6KOH = 3K 2 MnO 4 + KCl + 3H 2 O

Effekt af pH på OM-reaktionen af ​​MnO 2

Mangan(VI) forbindelser

MnO 3 – oxid, har sure egenskaber.

H 2 MnO 4 – permangansyre– eksisterer kun i løsning.

Salte af denne syre - manganater.

Manganater kan opnås ved kalcinering af tørre permanganater:

Manganater er stabile i et meget alkalisk miljø; i et neutralt miljø opstår der en disproportioneringsreaktion:

3Na2MnO4 + 2H2O → 2NaMnO4 + MnO2 + 4NaOH

Mangan(VII) forbindelser

Den højeste oxidationstilstand af mangan +7 svarer til surt oxid Mn 2 O 7, mangansyre HMnO 4 og dets salte - permanganater.

Mangan (VII) forbindelser er stærke oxidationsmidler. Mn 2 O 7 er en grønlig-brun olieagtig væske, ved kontakt med hvilken alkoholer og ethere antændes. Mn(VII)-oxid svarer til mangansyre HMnO4. Det findes kun i opløsninger, men betragtes som en af ​​de stærkeste (α - 100%). Den maksimalt mulige koncentration af HMnO 4 i opløsning er 20 %. Salte HMnO 4 – permanganater – er de stærkeste oxidationsmidler; i vandige opløsninger, som selve syren, have en karmosinrød farve.

I redoxreaktioner er permanganater stærke oxidationsmidler. Afhængig af miljøets reaktion reduceres de enten til divalente mangansalte (i et surt miljø), mangan (IV) oxid (i et neutralt miljø) eller mangan (VI) forbindelser - manganater - (i et alkalisk miljø). Det er indlysende, at i et surt miljø er de oxiderende evner af Mn +7 mest udtalte.

2KMnO4 + 5Na 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 → 2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O

2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O → 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH

2KMnO 4 + Na 2 SO 3 + 2KOH → 2K 2 MnO 4 + Na 2 SO 4 + H 2 O

Permanganater oxiderer organiske stoffer i både sure og basiske miljøer:

2KMnO4 + 3H 2 SO 4 + 5C 2 H 5 OH → 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5CH 3 COH + 8H 2 O

aldehyd alkohol

4KMnO 4 + 2NaOH + C 2 H 5 OH → MnO 2 ↓ + 3CH 3 COH + 2K 2 MnO 4 +

Na2MnO4 + 4H2O

Ved opvarmning nedbrydes kaliumpermanganat (denne reaktion bruges til at producere ilt i laboratoriet):

2KMnO 4 K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

De samme afhængigheder er således typiske for mangan: Når man går fra en lavere oxidationstilstand til en højere, øges oxygenforbindelsernes sure egenskaber, og i OM-reaktioner erstattes de reducerende egenskaber med oxidative.

Permanganater er giftige for kroppen på grund af deres stærke oxiderende egenskaber.

Til permanganatforgiftning bruges hydrogenperoxid i eddikesyre som modgift:

2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 6CH 3 COOH → 2(CH 3 COO) 2 Mn + 2CH 3 COOK + 5O 2 + 8H 2 O

KMnO 4 opløsning er et kauteriserende og bakteriedræbende middel til behandling af overfladen af ​​huden og slimhinderne. De stærke oxiderende egenskaber af KMnO 4 i et surt miljø ligger til grund for den analytiske metode til permanganatometry, der anvendes i klinisk analyse til at bestemme oxiderbarheden af ​​vand og urinsyre i urin.

Den menneskelige krop indeholder omkring 12 mg Mn i forskellige forbindelser, med 43% koncentreret i knoglevæv. Det påvirker hæmatopoiesis, knogledannelse, vækst, reproduktion og nogle andre funktioner i kroppen.

Emne: Gruppe VIII D-elementer

Nøgleord:d-elementer, jern, kobolt, nikkel, triader - d-elementer, jernfamilie, ferromagnetiske forbindelser, kompleksdannelsesevne, koldpassivering med syrer, jerncarbonyler, krystallinske hydrater, gule og røde blodsalte, ferrater, Mohrs salt, jernsyre.

Det særlige ved VIII B-gruppen er, at den kombinerer 3 treklanger af d-elementer fra store perioder, som ikke har elektroniske analoger i små perioder.

Elementer i førstetriaden - Fe, Co, Ni- kaldet jernfamilien. Elementerne i anden og tredje triade, dvs Ru(ruthenium), Rh(rhodium), Pd(palladium), Os(osmium), Ir(iridium), Pt(platin) kaldes platinmetaller.

Atomer af grundstoffer i jernfamilien har i modsætning til atomer af platinmetaller ikke et frit f-underniveau.

Denne kendsgerning bestemmer de kemiske egenskaber af elementerne i jernfamilien.

Platinmetaller, der er meget ens i egenskaber og svære at adskille fra hinanden, adskiller sig skarpt fra metaller fra jernfamilien og findes aldrig sammen med dem i litosfæren.

For elementer i VIII B-gruppen er d-subniveauet for det præ-eksterne niveau næsten fuldstændigt afsluttet. Det er dog ikke alle elektroner på d-underniveauet, der deltager i dannelsen af ​​kemiske bindinger. For kun omkring 10 år siden blev der opnået en jernforbindelse med en oxidationstilstand på +8, oftere i komplekse forbindelser er jern karakteriseret ved oxidationstilstande på +3 og +2; Co har +3, og Ni har +2. Gruppe VIII B metaller er karakteriseret ved høje densiteter og smeltetemperaturer. Fe, Co, Ni - ferromagneter; Alle elementer i gruppe VIII B-gruppe er gode kompleksdannende midler.

Elementer i jernfamilien er metaller med gennemsnitlig kemisk aktivitet. I rækken af ​​standardelektrodepotentialer er der placeret til venstre for brint. Platinmetaller er placeret i slutningen af ​​rækken af ​​standardelektrodepotentialer og er karakteriseret ved lav kemisk reaktivitet.

Platinmetaller bruges til instrumentfremstilling, som katalysatorer i organisk syntese og til fremstilling af korrosionsbestandige legeringer.

Grundstofferne i jernfamilien er placeret i den fjerde periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer. Fe, Co er sølvhvide metaller, Ni har en gullig-hvid farve.

For jern og kobolt i komplekse stoffer er de mest karakteristiske oxidationstilstande +2 og +3, og for nikkel +2. Ligesom elementer i manganundergruppen er de i stand til at danne forbindelser med oxidationstilstand 0 (carbonyler):

Mangan (latin – Manganum, Mn) findes i små mængder i vores krop. Derfor er det klassificeret som et mikroelement. Indholdet af dette mikroelement i vores krop er lavt. Imidlertid er mangan, sammen med andre stoffer, involveret i metabolismen af ​​fedt, kulhydrater og proteiner.

Mangan blev opdaget i det 18. århundrede, hvilket efter historisk målestok ikke er så længe siden. Men folk har været bekendt med manganforbindelser siden oldtiden. En af disse forbindelser er mangandioxid eller pyrolusit, MnO 2. Det blev brugt til fremstilling af glas og læder. På det tidspunkt blev mange mineralske forbindelser kaldt magnesia. Så MnO 2 modtog navnet sort magnesia på grund af dets lighed med et andet mineral, magnetit.

Disse mineraler havde dog forskelle. Magnetit er et jernoxid, Fe 3 O 4, og det blev tiltrukket af en magnet. Derimod virkede magneten ikke på sort magnesia, og jern kunne ikke udvindes fra den. Derfor fik dette mineral et andet navn - mangan fra det antikke græske ord bedrag. Dette udtryk er migreret til mange europæiske sprog.

På tysk hedder mineralet Mangan eller Manganerz. Det er her det russiske navn mangan kommer fra. Mangan selv blev dog først opnået i 1778. Så konkluderede den svenske kemiker Scheele, at i stedet for jern indeholder pyrolusit et andet, hidtil ukendt metal. Samme år blev Gan

også en svensk videnskabsmand, isolerede mangan fra pyrolusit.

Ejendomme

I Mendeleevs periodiske system af grundstoffer er Mn placeret i gruppe VII i IV-perioden, og er opført som nummer 25. Det betyder, at 25 elektroner roterer rundt om atomkernen i Mn, og 7 af dem er i den ydre bane.

Når mangan interagerer med forskellige stoffer, er mangan i stand til at opgive disse elektroner eller få andre. Følgelig er dens valens variabel og varierer fra 1 til 7. Oftest er den lig med 2, 4 og 7. Ved minimumsvalens er mangans egenskaber som reduktionsmiddel fremherskende, og maksimalt som oxidationsmiddel. .

I mange af sine funktioner ligner mangan jern, og sammen med jern er det klassificeret som et jernholdigt metal. Det er et sølvhvidt metal med en atommasse på 55. Dette metal er ret tungt, dets massefylde er 7,4 g/cm 3 . Smelte- og kogepunkter er også høje - 1245 0 C og 2150 0 C. Mangan reagerer let med ilt og danner oxider.

Da valensen af ​​mangan er variabel, adskiller dens oxider sig fra hinanden. En af dem er pyrolusitten nævnt ovenfor. En oxidfilm dannes på overfladen af ​​metallisk mangan, som beskytter den mod yderligere oxidation. Da mangan, afhængigt af dets valens, både kan være et oxidationsmiddel og et reduktionsmiddel, reagerer det med både metaller og ikke-metaller, og dets forbindelser er forskellige.

Sammen med ilt danner det den sure rest af permangansyre. Denne rest er en del af saltene af denne syre, manganater. Et af disse salte er kaliumpermanganat, KMnO 4, det velkendte kaliumpermanganat. Generelt er manganforbindelser ret almindelige i naturen. Der er især mange af dem på bunden af ​​havene, hvor mangan kombineres med jern. Mangan tegner sig for omkring 0,1 % af massen af ​​jordskorpen. Ifølge denne indikator rangerer den 11. blandt alle elementerne i Mendeleevs periodiske tabel.

Fysiologisk virkning

Manganindholdet i den voksne menneskekrop er lavt, 10-20 mg. Dette er meget mindre end indholdet af andre metaller - kalium, calcium, jern, natrium, kobber, zink. Derfor blev Mn i starten ikke betragtet som et livsvigtigt element, og man mente, at dets tilstedeværelse i kroppen slet ikke var nødvendig. Faktisk er ikke alle sorter af dette sporelement af interesse for os. Divalent og trivalent mangan, Mn (II) og Mn (III), er involveret i fysiologiske processer.

Mangans fysiologiske værdi er, at det regulerer optagelsen af ​​mange andre gavnlige stoffer (næringsstoffer). Blandt disse næringsstoffer er kobber, B-vitaminer, især vit. B 1 (thiamin) og vit. B4 (cholin). Derudover har mangan en positiv effekt på optagelsen af ​​vit. E (Tocopherol) og vit. C (ascorbinsyre). Disse vitaminer er stærke antioxidanter.

Derfor har mangan også en antioxidant virkning. Da den er en antioxidant, binder den frie radikaler og forhindrer dem i at beskadige celler. Mangan styrker således immunforsvaret og forhindrer dannelsen af ​​ondartede tumorer.

Derudover er mangan en del af mange enzymsystemer. Det meste af dette mikroelement findes i mitokondrier, hvor det deltager i ophobningen af ​​energi i form af ATP-molekyler. Derudover sikrer mangan omsætningen (metabolismen) af kulhydrater, proteiner og lipider (fedtstoffer). Det stimulerer kataboliske processer med nedbrydning af stoffer og acceleration af metaboliske reaktioner.

Under udnyttelsen af ​​proteiner under påvirkning af mangan nedbrydes de med dannelse af endelige nitrogenholdige produkter, urinstof og kreatinin. Som et resultat frigives energi. Denne proces er af stor praktisk betydning, når du udfører fysisk arbejde.

Mangan fremmer syntesen af ​​fedtsyrer, letter absorptionen af ​​lipider og er involveret i deres nedbrydning. Lipider er energikrævende forbindelser, og takket være mangan forbruges de fuldt ud, hvilket frigiver den maksimale mængde energi. Samtidig forhindrer mangan aflejring af fedtmasser i det subkutane lag med udvikling af fedme.

Med forbruget af fedt falder produktionen af ​​kolesterol med lav densitet, og det aflejres ikke på væggene i blodkarrene i form af aterosklerotiske plaques. Derudover forhindrer mangan signifikant fedtinfiltration af leveren (fedthepatose). Takket være Mn forbedres leverens funktion med at binde og udskille mange giftige forbindelser sammen med galde.

Derudover aflejrer og akkumulerer Mn glykogen i leveren og skeletmuskulaturen. Generelt er virkningen af ​​mangan på kulhydratmetabolismen forskelligartet. Mangan har en insulinlignende effekt, fremmer transporten af ​​glukose ind i cellen og dens efterfølgende nedbrydning med dannelsen af ​​ATP. Det er derfor, det er koncentreret i mitokondrier.

Samtidig er det ifølge nogle data i tilfælde af glucosemangel i stand til at udløse processerne af gluconeogenese, syntesen af ​​glucose fra protein- og lipidforbindelser. Mangan fremmer også spredningen af ​​nerveimpulser, pga deltager i syntesen af ​​neurotransmitterstoffer.

Stimulering af metaboliske processer i muskelvæv med mangan fører til øget muskelstyrke og udholdenhed. Derudover styrker mangan knoglerne. Det danner også brusk og regulerer sammensætningen af ​​intraartikulær eller ledvæske. Således forbedrer Mn leddenes tilstand og funktion og forhindrer udviklingen af ​​degenerative og inflammatoriske processer i dem.

Sammen med kobber er mangan involveret i hæmatopoiesen og stimulerer blodpropper. Dette mikroelement har også en foryngende effekt. Huden under dens påvirkning bliver fast og elastisk. Naturlige processer forbundet med aldring bremses. Derudover øger mangan hudens modstand mod ultraviolette stråler og forhindrer udviklingen af ​​ondartede hudkræftformer.

Mangans indflydelse på tilstanden af ​​organer og systemer realiseres i vid udstrækning gennem det endokrine system. Det øger virkningen af ​​insulin. Det er takket være dette, at glukose optages, og risikoen for diabetes mellitus reduceres. Dette mikroelement har også en stimulerende effekt på hypofyse-binyresystemet. Mangan øger produktionen af ​​skjoldbruskkirtelhormoner.

Mn virker på samme måde på mandlige og kvindelige kønshormoner. Det aktiverer spermatogenesen hos mænd, deltager i reguleringen af ​​menstruationscyklussen hos kvinder og forhindrer infertilitet hos begge køn. Når graviditeten udvikler sig, danner mangan sammen med andre næringsstoffer organer og væv i fosteret. Efter fødslen stimulerer mangan amning.

Dagligt behov

Behovet for Mn afhænger ikke kun af alder, men også af en række andre faktorer.

Ved fysisk aktivitet og alvorlige sygdomme stiger behovet for mangan til 11 mg pr.

Årsager og tegn på mangel

Manganmangel siges at være i tilfælde, hvor dets daglige indtag i en voksens krop er mindre end 1 mg. Hovedårsagen er det lave indhold af naturlige fødevarer indeholdende mangan i kosten, overvægten af ​​raffinerede fødevarer eller fødevarer, der indeholder en stor mængde syntetiske ingredienser.

Derudover vil optagelsen af ​​mangan i tyndtarmen forringes ved mange sygdomme i mave-tarmkanalen (mave-tarmkanalen). Dette lettes også ved at tage medicin, der indeholder calcium og jern. Faktum er, at disse to mineraler forringer optagelsen af ​​mangan. Med alderen forværres absorptionen af ​​mangan, og en mangel på dette mikroelement observeres ofte hos ældre mennesker.

Nogle tilstande er ledsaget af øget forbrug af mangan:

• fysisk aktivitet (hårdt arbejde, sport)
• psykisk og psykisk stress
• diabetes
• kronisk forgiftning i farlige industrier, der lever i miljømæssigt ugunstige områder
• alkoholisme
• graviditet
• periode med hurtig vækst
• "kvindelige" sygdomme med forstyrrelse af æggestokkenes hormonproducerende funktion.

Disse forhold i sig selv fører ikke altid til manganmangel. Men hvis de kombineres med hinanden, såvel som med dårlig ernæring, mave-tarmsygdomme, vil manganindholdet i kroppen højst sandsynligt blive reduceret.

Tegn på manganmangel er uspecifikke og ligner på mange måder tegn på mangel på andre næringsstoffer. Der er generel svaghed, forringelse af mentale funktioner og mental ustabilitet. Patienter klager over svimmelhed og dårlig koordination af bevægelser. Muskeltonus reduceres, og i nogle tilfælde observeres muskelkramper.

Ændringer forekommer i knoglevæv svarende til dem, der er forårsaget af calciummangel. Knogletætheden falder, osteoporose udvikles, og risikoen for brud stiger. Artrose udvikler sig i leddene på grund af degeneration af ledbrusk. Andre patologiske tilstande forbundet med manganmangel omfatter anæmi, aterosklerose og nedsat immunitet.

Risikoen for diabetes, hjerte-kar- og kræftsygdomme, allergiske reaktioner med hududslæt, hævelse og bronkospasmer øges. Tegn på aldring vises tidligt; løs rynket hud med pigmentpletter, hårtab, langsom neglevækst. Infertilitet opstår ofte på grund af hormonel ubalance.

Hos børn er manganmangel oftest af ernæringsmæssig karakter, og er ofte kombineret med mangel på andre næringsstoffer. Sådanne børn halter bagud i mental og fysisk udvikling. De lider ofte af infektionssygdomme og allergier. Nogle gange er der et konvulsivt syndrom.

Indtægtskilder

Mangan kommer hovedsageligt til os fra planteprodukter. Dens mængde i dyrefoder er lille.

Det skal huskes, at under raffinering går en betydelig mængde mangan tabt. Det samme gælder varmebehandling, især madlavning. Derfor bør der gives fortrinsret til rå fødevarer, der indeholder mangan.

Syntetiske analoger

Det mest berømte manganholdige lægemiddel er kaliumpermanganat, KMnO 4 eller blot kaliumpermanganat. Sandt nok bruges kaliumpermanganat kun som et eksternt antiseptisk middel til behandling af sår, hudforbrændinger og skylning af oropharynx for forkølelse.

Nogle gange tages kaliumpermanganat som et opkastningsmiddel under maveskylning for nogle forgiftninger. Selvom brugen af ​​stoffet i denne egenskab er meget kontroversielt. For det første er det meget svært at finde den optimale koncentration. Koncentreret kaliumpermanganat kan forårsage forbrænding af slimhinderne i mund, spiserør og mave. Og for det andet absorberes noget af manganet, når det tages oralt, og manganforgiftning kan forekomme.

Hvad angår manganholdige præparater til oral administration i form af kapsler og tabletter, er der ikke tale om lægemidler, men kosttilskud.

Her kombineres manganforbindelser ofte med andre mineraler og vitaminer. Disse lægemidler tages som supplement til immundefekt, osteoporose, anæmi, mental og fysisk træthed og andre tilstande forbundet med et øget behov for mangan.

Metabolisme

Absorption af indtaget Mn(II) sker i hele tyndtarmen. Det er typisk, at absorptionen er lav, omkring 5%. Resten udskilles i afføringen. Det absorberede mangan kommer ind i leveren gennem portvenen, hvor det findes i fri form eller bundet til plasmaproteiner af globuliner.

En vis mængde Mn (II) oxideres til Mn (III), og i kombination med et bærerprotein transporteres det til organer og væv. Her kan indholdet variere betydeligt. Det maksimale mangan er i vævene i organer, hvis celler indeholder et stort antal mitokondrier. Disse er leveren, bugspytkirtlen, nyrerne.

Myokardiet og hjernens strukturer indeholder også en betydelig mængde mangan. I mellemtiden er dets niveau i blodplasma lavt, pga mangan transporteres ret hurtigt fra blodet til vævene. Mangan udskilles primært i fæces og i mindre grad i urinen. Det kommer hovedsageligt ind i tarmene med galde. I dette tilfælde kan en del reabsorberes i tarmen.

Derudover kan Mn fra blodplasma udskilles direkte i tarmen. Ved sygdomme ledsaget af kolestase (stagnation af galde) bliver frigivelsen af ​​mangan vanskelig. I disse tilfælde udskilles det i duodenum med bugspytkirtelsaft. En lille mængde af sporstoffet går tabt i modermælken under amning.

Interaktion med andre stoffer

Mn forbedrer optagelsen af ​​mange B-vitaminer, samt vit. E og C. Det forstærker virkningerne af kobber og zink. Sammen med kobber og jern er mangan involveret i hæmatopoiesen. Men i store mængder gør det det svært at optage jern. Til gengæld forringer jern optagelsen af ​​mangan. Det samme gælder for calcium og fosfor. Blandt fødevarer er Mn-indholdet negativt påvirket af slik, koffein og alkohol. De hæmmer dets absorption eller øger forbruget.

Tegn på overskud

Vi kan tale om overdreven indtagelse af mangan, hvis dens daglige dosis overstiger 40 mg. Det er urealistisk at opnå dette ved blot at spise mad rig på mangan. Overdosis af manganholdige produkter – også. Mn er trods alt repræsenteret af kosttilskud, og indholdet af mikroelementer i dem er lavt.

Men i sjældne tilfælde er akut forgiftning med kaliumpermanganat mulig. Grundlæggende er manganforgiftning kronisk. Hovedårsagen er industriel indåndingsforgiftning, når forbindelser indeholdende mangan inhaleres. Hvis du indtager vand, der er forurenet med manganforbindelser, kan du også blive forgiftet.

Manganforgiftning viser sig ved generel svaghed, nedsat muskeltonus og koordinationsforstyrrelser. Anæmi udvikler sig ofte. Der er ingen appetit, fordøjelsen er nedsat, leveren er forstørret. Neurologiske lidelser er af samme karakter som ved Parkinsons sygdom. Ved alvorlig forgiftning kan den såkaldte mangan galskab – utilstrækkelighed, irritabilitet og hallucinationer med motorisk agitation.

Et andet karakteristisk træk ved kronisk manganforgiftning er mangan rakitis. Det dannes på grund af det faktum, at mangan, der er i overskydende mængder i knoglevæv, fortrænger calcium derfra. Denne tilstand behandles med Vit. D og calciumtilskud.

Vi forsøger at give den mest relevante og brugbare information for dig og dit helbred. Materialerne på denne side er af informativ karakter og beregnet til undervisningsformål. Besøgende på webstedet bør ikke bruge dem som lægeråd. Fastlæggelse af diagnosen og valg af behandlingsmetode er fortsat din behandlende læges eksklusive privilegium! Vi er ikke ansvarlige for mulige negative konsekvenser, der opstår ved brugen af ​​oplysninger, der er lagt ud på hjemmesiden

Et af de vigtigste metaller til metallurgi er mangan. Derudover er det generelt et ret usædvanligt element med interessante fakta forbundet med det. Vigtigt for levende organismer, der er nødvendigt i produktionen af ​​mange legeringer og kemikalier. Mangan - et billede af det kan ses nedenfor. Det er dens egenskaber og egenskaber, som vi vil overveje i denne artikel.

Karakteristika for et kemisk grundstof

Hvis vi taler om mangan som et element, skal vi først og fremmest karakterisere dets position i det.

1. Placeret i den fjerde store periode, syvende gruppe, sekundær undergruppe.
2. Serienummeret er 25. Mangan er et kemisk grundstof, hvis atomer er lig med +25. Antallet af elektroner er det samme, neutroner - 30.
3. Atommasseværdien er 54.938.
4. Det kemiske grundstofsymbol for mangan er Mn.
5. Det latinske navn er mangan.

Det er placeret mellem krom og jern, hvilket forklarer dets lighed med dem i fysiske og kemiske egenskaber.

Mangan - kemisk grundstof: overgangsmetal

Hvis vi betragter den elektroniske konfiguration af det givne atom, vil dets formel se ud som: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 5. Det bliver tydeligt, at det element, vi overvejer, er fra d-familien. Fem elektroner i 3d-underniveauet indikerer atomets stabilitet, hvilket kommer til udtryk i dets kemiske egenskaber.

Som et metal er mangan et reduktionsmiddel, men de fleste af dets forbindelser er i stand til at udvise ret stærke oxiderende evner. Dette skyldes de forskellige oxidationstilstande og valenser, som et givet grundstof har. Dette er det særlige ved alle metaller i denne familie.

Mangan er således et kemisk grundstof, der er placeret blandt andre atomer og har sine egne særlige egenskaber. Lad os se på, hvad disse egenskaber er mere detaljeret.

Mangan er et kemisk grundstof. Oxidationstilstand

Vi har allerede givet den elektroniske formel for atomet. Ifølge det er dette element i stand til at udvise flere positive oxidationstilstande. Det her:

Atomets valens er IV. De mest stabile forbindelser er dem, hvor mangan udviser værdier på +2, +4, +6. Den højeste grad af oxidation gør det muligt for forbindelser at fungere som stærke oxidationsmidler. For eksempel: KMnO 4, Mn 2 O 7.

Forbindelser med +2 er reduktionsmidler; mangan(II)hydroxid har amfotere egenskaber, med en overvægt af basiske egenskaber. Mellemliggende oxidationstilstande danner amfotere forbindelser.

Opdagelseshistorie

Mangan er et kemisk grundstof, der ikke blev opdaget med det samme, men gradvist af forskellige videnskabsmænd. Imidlertid har folk brugt dets forbindelser siden oldtiden. Mangan(IV)oxid blev brugt til at fremstille glas. En italiener udtalte, at tilsætningen af ​​denne forbindelse under den kemiske produktion af glas gør deres farve lilla. Sammen med dette hjælper det samme stof med at fjerne uklarhed i farvede glas.

Senere i Østrig var videnskabsmanden Keim i stand til at opnå et stykke manganmetal ved at udsætte purolysit (mangan (IV) oxid), kaliumchlorid og kul for høje temperaturer. Imidlertid havde denne prøve mange urenheder, som han ikke kunne fjerne, så opdagelsen fandt ikke sted.

Endnu senere syntetiserede en anden videnskabsmand også en blanding, hvor en betydelig del var rent metal. Det var Bergman, der tidligere havde opdaget grundstoffet nikkel. Han var dog ikke bestemt til at afslutte sagen.

Mangan er et kemisk grundstof, der først blev opnået og isoleret i form af et simpelt stof af Karl Scheele i 1774. Det gjorde han dog sammen med I. Gan, som afsluttede processen med at smelte et stykke metal. Men selv de var ikke i stand til helt at befri det for urenheder og opnå et 100% udbytte af produktet.

Ikke desto mindre var det netop denne gang, at atomet blev opdaget. De samme videnskabsmænd forsøgte at navngive det som opdagere. De valgte betegnelsen mangan. Men efter opdagelsen af ​​magnesium begyndte forvirringen, og navnet mangan blev ændret til dets moderne navn (H. David, 1908).

Da mangan er et kemisk grundstof, hvis egenskaber er meget værdifulde for mange metallurgiske processer, blev det med tiden nødvendigt at finde en måde at opnå det i den reneste form muligt. Dette problem blev løst af videnskabsmænd over hele verden, men blev først løst i 1919 takket være arbejdet fra R. Agladze, en sovjetisk kemiker. Det var ham, der fandt en måde at opnå rent metal med et stofindhold på 99,98% fra mangansulfater og chlorider ved elektrolyse. Nu bruges denne metode over hele verden.

At være i naturen

Mangan er et kemisk grundstof, et foto af et simpelt stof, som kan ses nedenfor. I naturen er der mange isotoper af dette atom, hvor antallet af neutroner varierer meget. Således varierer massetallene fra 44 til 69. Den eneste stabile isotop er dog grundstoffet med en værdi på 55 Mn, alle de andre har enten en ubetydelig kort halveringstid eller findes i for små mængder.

Da mangan er et kemisk grundstof, hvis oxidationstilstand er meget forskellig, danner det også mange forbindelser i naturen. Dette element findes aldrig i sin rene form. I mineraler og malme er dens konstante nabo jern. I alt kan vi identificere flere af de vigtigste sten, der indeholder mangan.

1. Pyrolusit. Forbindelsesformel: MnO 2 *nH 2 O.
2. Psilomelan, MnO2*mMnO*nH2O-molekyle.
3. Manganit, formel MnO*OH.
4. Brownite er mindre almindelig end de andre. Formel Mn 2 O 3.
5. Hausmannit, formel Mn*Mn 2 O 4.
6. Rhodonit Mn 2 (SiO 3) 2.
7. Mangan carbonat malme.
8. Crimson spar eller rhodochrosit - MnCO 3.
9. Purpurite - Mn 3 PO 4.

Derudover kan der identificeres flere mineraler, som også indeholder det pågældende grundstof. Det her:

• calcit;
• siderit;
• lermineraler;
• kalcedon;
• opal;
• sand-silt forbindelser.

Ud over klipper og sedimentære bjergarter, mineraler, er mangan et kemisk grundstof, der er en del af følgende objekter:

1. Planteorganismer. De største reservoirer af dette element er: vandkastanje, andemad og kiselalger.
2. Rustsvampe.
3. Nogle typer bakterier.
4. Følgende dyr: røde myrer, krebsdyr, bløddyr.
5. Mennesker - dagligt behov er cirka 3-5 mg.
6. Vandet i Verdenshavet indeholder 0,3% af dette grundstof.
7. Det samlede indhold i jordskorpen er 0,1 vægtprocent.

Samlet set er det det 14. mest udbredte grundstof på vores planet. Blandt tungmetaller er det næstefter jern.

Fysiske egenskaber

Fra synspunktet om egenskaberne af mangan som et simpelt stof kan der identificeres flere fysiske hovedegenskaber for det.

1. I form af et simpelt stof er det et ret hårdt metal (på Mohs-skalaen er indikatoren 4). Farven er sølvhvid, i luft bliver den dækket af en beskyttende oxidfilm og skinner, når den skæres.
2. Smeltepunktet er 1246 0 C.
3. Kogepunkt - 2061 0 C.
4. De ledende egenskaber er gode, den er paramagnetisk.
5. Densiteten af ​​metallet er 7,44 g/cm 3 .
6. Det eksisterer i form af fire polymorfe modifikationer (α, β, γ, σ), der adskiller sig i strukturen og formen af ​​krystalgitteret og atomær pakningstæthed. Deres smeltepunkter er også forskellige.

Der er tre hovedformer for mangan, der bruges i metallurgi: β, γ, σ. Alfa er mindre almindelig, da den er for skrøbelig i sine egenskaber.

Kemiske egenskaber

Fra et kemisynspunkt er mangan et kemisk grundstof, hvis ionladning varierer meget fra +2 til +7. Dette sætter sit præg på hans aktivitet. I sin frie form i luft reagerer mangan meget svagt med vand og opløses i fortyndede syrer. Men så snart temperaturen øges, øges metallets aktivitet kraftigt.

Så det er i stand til at interagere med:

• nitrogen;
• kulstof;
• halogener;
• silicium;
• fosfor;
• svovl og andre ikke-metaller.

Når det opvarmes uden luftadgang, går metallet let i en damptilstand. Afhængigt af graden af ​​oxidation, som mangan udviser, kan dets forbindelser være både reducerende og oxiderende midler. Nogle udviser amfotere egenskaber. Således er de vigtigste karakteristiske for forbindelser, hvori det er +2. Amfoter - +4, og sur og stærkt oxiderende ved den højeste værdi +7.

På trods af det faktum, at mangan er et overgangsmetal, er komplekse forbindelser til det få. Dette skyldes den stabile elektroniske konfiguration af atomet, fordi dets 3d underniveau indeholder 5 elektroner.

Metoder til at opnå

Der er tre hovedmåder, hvorpå mangan (et kemisk grundstof) fremstilles industrielt. Da navnet læses på latin, har vi allerede betegnet det som manganum. Hvis du oversætter det til russisk, vil det være "ja, jeg præciserer virkelig, jeg misfarver." Mangan skylder sit navn til dets egenskaber, kendt siden oldtiden.

På trods af sin popularitet var det dog kun muligt at få det i sin rene form til brug i 1919. Dette gøres ved hjælp af følgende metoder.

1. Elektrolyse, produktudbytte er 99,98%. Mangan opnås på denne måde i den kemiske industri.
2. Silicotermisk, eller reduktion med silicium. Med denne metode smeltes silicium og mangan (IV) oxid, hvilket resulterer i dannelsen af ​​rent metal. Udbyttet er omkring 68%, da mangan kombineres med silicium for at danne silicid som et biprodukt. Denne metode bruges i den metallurgiske industri.
3. Aluminotermisk metode - reduktion ved hjælp af aluminium. Det giver heller ikke for højt produktudbytte; mangan dannes forurenet med urenheder.

Fremstillingen af ​​dette metal er vigtig for mange processer, der udføres inden for metallurgi. Selv en lille tilsætning af mangan kan i høj grad påvirke legerings egenskaber. Det er bevist, at mange metaller opløses i det og fylder dets krystalgitter.

Rusland rangerer først i verden i udvinding og produktion af dette element. Denne proces udføres også i lande som:

• Kina.
• Kasakhstan.
• Georgien.
• Ukraine.

Industriel brug

Mangan er et kemisk grundstof, hvis anvendelse er vigtig ikke kun i metallurgi. men også på andre områder. Ud over metallet i dets rene form er forskellige forbindelser af et givet atom også af stor betydning. Lad os skitsere de vigtigste.

1. Der er flere typer legeringer, der takket være mangan har unikke egenskaber. For eksempel er den så stærk og slidstærk, at den bruges til at smelte dele til gravemaskiner, stenbearbejdningsmaskiner, knusere, kuglemøller og panserdele.
2. Mangandioxid er et væsentligt oxiderende element i galvanisering; det bruges til at skabe depolarisatorer.
3. Mange manganforbindelser er nødvendige for at udføre organiske synteser af forskellige stoffer.
4. Kaliumpermanganat (eller kaliumpermanganat) bruges i medicin som et stærkt desinfektionsmiddel.
5. Dette element er en del af bronze, messing og danner sin egen legering med kobber, som bruges til fremstilling af flyturbiner, vinger og andre dele.

Biologisk rolle

Det daglige behov for mangan til mennesker er 3-5 mg. En mangel på dette element fører til depression af nervesystemet, søvnforstyrrelser, angst og svimmelhed. Dens rolle er endnu ikke fuldt ud undersøgt, men det er klart, at det først og fremmest påvirker:

• højde;
• aktivitet af gonaderne;
• hormoners arbejde;
• bloddannelse.

Dette element er til stede i alle planter, dyr og mennesker, hvilket beviser dets vigtige biologiske rolle.

Mangan er et kemisk element, interessante fakta om hvilket kan imponere enhver person og også få dem til at forstå, hvor vigtigt det er. Lad os præsentere de mest grundlæggende af dem, som har fundet deres aftryk i dette metals historie.

1. I de vanskelige tider med borgerkrigen i USSR var en af ​​de første eksportprodukter malm indeholdende store mængder mangan.
2. Hvis mangandioxid smeltes sammen med salpeter, og produktet derefter opløses i vand, vil fantastiske transformationer begynde. Først bliver opløsningen grøn, derefter ændres farven til blå og derefter violet. Til sidst bliver den karmosinrød, og der vil gradvist dannes et brunt bundfald. Hvis du ryster blandingen, vil den grønne farve blive genoprettet igen, og alt vil ske igen. Det er for dette, at kaliumpermanganat fik sit navn, som oversættes som "mineralkamæleon".
3. Tilføres jorden manganholdig gødning, vil planternes produktivitet stige, og fotosyntesehastigheden vil stige. Vinterhvede vil danne korn bedre.
4. Den største blok af manganmineralet rhodonit vejede 47 tons og blev fundet i Ural.
5. Der er en ternær legering kaldet manganin. Den består af elementer som kobber, mangan og nikkel. Dens unikke er, at den har høj elektrisk modstand, som ikke afhænger af temperaturen, men påvirkes af tryk.

Selvfølgelig er dette ikke alt, der kan siges om dette metal. Mangan er et kemisk grundstof, hvis interessante fakta er ret forskellige. Især hvis vi taler om de egenskaber, som det giver til forskellige legeringer.