Опубликовано Оставить комментарий

Марганец как химический элемент таблицы Менделеева

М Марганец является химическим элементом периодической таблицы Менделеева с атомным номером 25 и обозначением Mn. Марганец представляет собой серебристо-белый, твердый и очень хрупкий переходной металл.

Как был открыт Марганец

Йонхан Готтлиб человек открывший марганец

История открытия марганца очень занимательна. Оксиды марганца, встречающиеся в природе, такие как диоксид марганца, давно известны людям и использовались в качестве пигментов. Например, пигменты оксида черного марганца были обнаружены на наскальных рисунках в пещерах Экаина и Ласко. Возраст рисунков составляет около 17 тысяч лет. В Римской Империи трехвалентный оксид марганца использовали для окрашивания стекла.

Впервые получить очищенный марганец, вероятно, удалось австрийскому химику Игнатию Готфриду Каиму, но это открытие не получило широкой огласки. В 1774 году Карл Вильгельм Шееле предположил, что оксид марганца должен содержать новый элемент. Получить чистый марганец удалось в этом же году шведскому ученому и химику Йохану Готлибу Гану. По предложению Шееле он восстановил диоксид марганца с помощью углерода.

Далее внимание ученых было направлено на изучение новых способов применения марганца. В 1839 году было установлено, что примеси марганца улучшают ковкость железа.  Еще спустя 17 лет, то есть в 1856 году было открыто то, что примесь марганца сможет реализовать массовое производство стали. Спустя 10 лет был открыт новый метод производства хлора. Начиная с 1866 года хлор получали с помощью соляной кислоты и диоксида марганца.

Где и как добывают Марганец

Марганцевая руда

Марганец не встречается в природе в чистом виде. Его обычно добывают в виде марганцевых руд. Мировая добыча марганцевых руд составляет около 20 миллионов тонн в год. Лидераит по добыче марганцевой руды являются ЮАР, Австралия, Габон, Китай и Бразилия. Эти пять стран добывают марганцевой руды более миллиона тонн в год. Обычно марганцевые руды содержат не менее 35% марганца. Для большинства областей применения чистый марганец не требуется, но производить чистый марганец все же возможно.

На практике получить чистый марганец восстановлением углерода невозможно. Потому что кроме марганца образуются стабильные карбиды, в частности Mn7C3. Чистый марганец получают так же из марганцевых руд при температуре около 1600°C. Экономически, таким способом,  получение чистого марганца является процедурой нецелесообразной, потому что при такой температуре часть марганца просто выгорает. Вместо этого используют гидрометаллургический метод. Он заключается в окислении и выщелачивании марганцевой руды до сульфата марганца. После этих процедур через полученный сульфат марганца проводят электрический ток напряжением 5 – 7В с помощью электродов из нержавеющей стали. В результате реакций на катоде получается чистый марганец, а на аноде остается кислород. Кроме этих методов чистый марганец можно получить восстановлением оксида марганца алюминием и кремнием.

Распространенность Марганца

Минералы с содержанием марганца

Марганец является довольно распространенным элементом на Земле. Его содержание в континентальной коре составляет 0.095% от общей массы. Такая распространенность сравнима с такими химическими элементами как фтор или фосфор. Так же он является третим по распространенности переходным металлом после железа и титана. Как уже говорилось выше этот химический элемент в природе не встречается из-за своей высокой реакционной способности. Обычно в природе его наблюдают в виде оксидов, но также встречается в виде сульфатов и карбонатов.

Марганцевые руды по геологическому принципу можно разделить на три вида. Первый вид заключен в докембрийских вулканических породах. Такие руды встречаются в основном в южной части Атлантического океана. В пример можно поставить такие страны как Бразилия, Гайана, Гана, Буркина-Фасо и Конго. Руды второго типа находят в силикатных осадочных породах. На этот тип руды богата ЮАР и Бразилия. Третий тип марганцевых руд находится в виде осадочных пород в мелководных шельфовых морях. Самым крупным месторождением марганцевой руды является Черное море. Около 70% ресурсов в виде марганцевых руд находится на территории южной части Африки.

Применение Марганца

Марганцевые минералы

Применение чистого марганца, на сегодняшний день, является очень ограниченным. Большая часть известного применения, а это около 90%, находится в составе ферромарганца, «зеркального чугуна» и сплава с кремнием в сталелитейной промышленности. Так как марганец образует стабильные соединения с кислородом, он обладает раскислительными свойствами наряду с алюминием и кремнием. Обычно в связке с двумя последними он усиливает их действие в производимых сплавах. Примесь марганца в сталях увеличивает прочность, коррозийную стойкость и ковкость металлов.

Практическое применение в других областях имеет гораздно меньшее количество. В пример можно поставить соединение марганца — Трикарбонил метилциклопентадиенил марганца, которое используется в качестве присадки к топливу для повышения октанового числа. Оксид марганца IV используется в качестве реагента для окисления бензиловых спиртов. Еще марганец используется в качестве примеси при производстве и окрашивании стекла и керамики. Так же оксид марганца (IV) использовался при производстве батареек(щелочные батарейки). Примесь силиката марганца является ключевым элементом теплых белых светодиодов.

Интересные факты

Монета в пять центов с содержанием марганца

Интересных фактов связанных с марганцем достаточно много. Стоит начать с того, что есть подозрение того, что чрезмерное воздействие или потребление марганца напрямую связано с болезнью Паркинсона. Еще одним интересным моментом является то, что до Второй Мировой Войны американские банки производили долларовые монеты со стандартным содержанием 75% меди и 25% никеля. В 1942 году из-за нехватки металлического никеля его начали заменять более доступным серебром и марганцем. Процентное соотношение металлов в этих монетах было 56% меди, 35% серебра и на марганцевую составляющую приходились оставшиеся 9%. Таже самая учесть постигла и коллекционные монеты.

Еще одним интересным фактом является то, что марганец в связке с иттрием и индием образуют синий пигмент. Это открытие принадлежит профессору университета штата Орегон Мас Субраманяну. Интересным является тот факт, что в последний раз новое соединение пигмента синего цвета было обнаружено 200 лет тому назад.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *