Марганец

  Российский Государственный Технологический Университет МАТИ им.Циалковского

 

 

 

 

 

 

                             Реферат по химии на тему:

                                          «Марганец»

 

 

 

 

 

Выполнил студент первого курса :

Мурзин Валерий Геннадьевич

5ИНТ-1ДБ-087

 

 

 

 

 

 

 

                                   Москва 2011

План

 

 

 

1.История открытия

 

2.Нахождение в природе

 

3.Получение

 

4.Физические свойства

 

5.Строение атома

 

6.Свойства соединений данного элемента

 

7.Применение элемента и его соединений

 

8.Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
1.История открытия

 

 

Один из основных материалов марганца — пиролюзит— был известен в древности как черная магнезия и использовался при варке стекла для его осветления. Его считали разновидностью магнитного железняка, а тот факт, что он не притягивается магнитом, Плиний Старший объяснил женским полом черной магнезии, к которому магнит «равнодушен». В 1774 г. шведский химик К. Шееле показал, что в руде содержится неизвестный металл. Он послал образцы руды своему другу химику Ю. Гану , который, нагревая в печке пиролюзит с углем, получил металлический марганец. В начале 19 в. для него было принято название «манганум» (от немецкого Manganerz — марганцевая руда).

 

 
2.Нахождение в  природе

 

 

В земной коре содержание марганца составляет около 0,1 % по массе. В свободном виде марганец не встречается. Из руд наиболее распространены пиролюзит MnO2(содержит 63,2 % марганца), манганит MnO2·Mn(OH)2 (62,5 % марганца), браунит Mn2O3 (69,5 % марганца), родохрозит MnCo3 (47,8 % марганца), псиломелан mMnO·MnO2·nH2O (45-60% марганца). Марганец содержат железо-марганцевые конкреции, которые в больших количествах (сотни миллиардов тонн) находятся на дне Тихого, Атлантического и Индийского океанов. В морской воде содержится около 1,0·10–8 % марганца. Промышленного значения эти запасы марганца пока не имеют из-за сложности подъема конкреций на поверхность.

 

 
3.Получение

 

 

Промышленное получение марганца начинается с добычи и обогащения руд. Если используют карбонатную руду марганца, то ее предварительно подвергают обжигу. В некоторых случаях руду далее подвергают сернокислотному выщелачиванию. Затем обычно марганец в полученном концентрате восстанавливают с помощью кокса (карботермическое восстановление). Иногда в качестве восстановителя используют алюминий или кремний. Для практических целей чаще всего используют ферромарганец, полученный в доменном процессе при восстановлении руд железа и марганца коксом. В ферромарганце содержание углерода составляет 6-8 % по массе. Чистый марганец получают электролизом водных растворов сульфата марганца MnSO4, который проводят в присутствии сульфата аммония (NH4)2SO4.

 

 
4.Физические свойства

 

 

Плотность Марганца 7,2-7,4 г/см3; tпл1245 °С; tкип 2150 °С. Марганец имеет 4 полиморфные модификации : α-Мn (кубическая объемноцентрированная решетка с 58 атомами в элементарной ячейке), β-Мn (кубическая объемноцентрированная с 20 атомами в ячейке), γ-Мn (тетрагональная с 4 атомами в ячейке) и δ-Mn (кубическая объемноцентрированная). Температура превращений: α=β 705 °С; β=γ 1090 °С и γ=δ 1133 °С; α-модификация хрупка; γ (и отчасти β) пластична, что имеет важное значение при создании сплавов.

 

Атомный радиус Марганца 1,30 Å. ионные радиусы (в Å): Mn2+ 0,91, Mn4+ 0,52; Mn7+ 0,46. Прочие физические свойства α-Mn: удельная теплоемкость (при 25°С) 0,478 кДж/(кг·К) [т. е. 0.114 ккал/(г·°С)]; температурный коэффициент линейного расширения (при 20°С) 22,3·10-6град-1; теплопроводность (при 25 °С) 66,57 Вт/(м·К) [т. е. 0,159 кал/(см·сек·°С)]; удельное объемное электрическое сопротивление 1,5-2,6 мком·м (т. е. 150-260 мком·см) : температурный коэффициент электрического сопротивления (2-3)·10-4 град-1. Марганец парамагнитен.

 

5.Электронное  строение атома

 

1s 22s 22p 63s 23p64s 23d5 - электронная формула Марганца

 

Порядковый номер Марганца в периодической таблице Менделеева 55, который показывает количество протонов в его ядре. Марганец находится в 4-ом периоде, что показывает число энергетических уровней атома, заполненных электронами. Так же в 7-ой группе, по номеру которой определяется количество электронов на внешней оболочке атома (валентных электронов) и, как правило, соответствие высшей валентности атома. Провал электрона невозможен.

 

 

Марганец - d-элемент VII группы периодической системы, с конфигурацией валентных электронов 3d54s2.

 

Образует соединения в степенях окисления от +2 (валентность II) до +7 (валентность VII), наиболее устойчивы степени окисления +2 и +7.

1+ конфигурация: 4s1, 4p0, 3d5, терм: 7 s 3 
2+ конфигурация: 4s0, 4p0, 3d5, терм: 6 s 5/2 

MnO, MnS, MnF 2 , Mn(OH) 2 , MnCO 3 и Mn 3 (PO 4 ) 2 -Бинарные соединения Марганца.

 

6.Свойства соединений  Марганца

 

MnО, Mn2О3, MnО2, Mn3О4, Mn2О7, Mn5О8. Кроме Mn2О7, все оксиды - кристаллы, не раств. в воде. При нагр. высших оксидов отщепляется О2 и образуются низшие оксиды.

Оксид марганца (II) можно получить восстановление оксида марганца (IV):

При взаимодействии солей марганца (II) со щелочами выпадает белый, нерастворимый осадок Mn(OH)2:

Наиболее важным соединением марганца (IV) является его оксид MnO2. Это соединение коричнево-черного цвета не растворяется в воде. Оксид марганца (IV) — сильный окислитель, который, например, окисляет концентрированную соляную кислоту до хлора:

Этот оксид обладает амфотерными свойствами, равно как и оксогидроксид MnO(OH)2 и гидроксид Mn(OH)4 марганца(IV)

Высшую степень окисления 7+ марганец имеет в кислотном оксиде Мn2О7 и перманганате калия КмnO4. Последнее вещество — кристаллы фиолетового цвета, хорошо растворимые в воде.

Перманганат калия — сильнейший окислитель. В кислой среде он восстанавливается до ионов Мn2+:

в щелочной среде — до К2МnO4 (см. выше), а в нейтральной среде — до MnO2:

 

 
7.Применение элемента  и его соединений

 

Более 90% производимого марганца идет в черную металлургию. Марганец используют как добавку к сталям для их раскисления, десульфурации (при этом происходит удаление из стали нежелательных примесей — кислорода, серы), а также для легирования сталей, т. е. улучшения их механических и коррозионных свойств. Марганец применяется также в медных, алюминиевых и магниевых сплавах. Покрытия из марганца на металлических поверхностях обеспечивают их антикоррозионную защиту. Для нанесения тонких покрытий из марганца используют легко летучий и термически нестабильный биядерный декакарбонил Mn2(CO)10. Соединения марганца (карбонат, оксиды и другие) используют при производстве ферритных материалов, они служат катализаторами многих химических реакций, входят в состав микроудобрений.

 

 

8.Список использованной  литературы

megabook.ru

wikipedia.ru