المنغنيز (عنصر كيميائي): الخصائص ، التطبيق ، التسمية ، حالة الأكسدة ، حقائق مثيرة للاهتمام

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 05:16

المنجنيز من أهم المعادن في علم المعادن. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه بشكل عام عنصر غير عادي ترتبط به حقائق مثيرة للاهتمام. مهم للكائنات الحية ، مطلوب في إنتاج العديد من السبائك والمواد الكيميائية. المنغنيز عنصر كيميائي ، ويمكن رؤية صورته أدناه. إنها خصائصه وخصائصه التي سننظر فيها في هذه المقالة.

خاصية العنصر الكيميائي

إذا تحدثنا عن المنجنيز كعنصر من عناصر النظام الدوري ، فيجب علينا أولاً تحديد موقعه فيه.

1. تقع في الفترة الرئيسية الرابعة ، المجموعة السابعة ، المجموعة الفرعية الثانوية.
2. العدد الترتيبي - 25. المنغنيز عنصر كيميائي شحنة نوى ذراته +25. عدد الإلكترونات هو نفسه ، النيوترونات - 30.
3. قيمة الكتلة الذرية 54 ، 938.
4. تسمية العنصر الكيميائي المنغنيز - Mn.
5. الاسم اللاتيني - المنغنيز.

يقع بين الكروم والحديد مما يفسر تشابهه معهما في الخصائص الفيزيائية والكيميائية.

المنغنيز - عنصر كيميائي: معدن انتقالي

إذا أخذنا في الاعتبار التكوين الإلكتروني لذرة مخفضة ، فستبدو صيغتها كما يلي: 1s²2s²2p6^3s2^3p6^4s2^{3d 5. يصبح من الواضح أن العنصر الذي نفكر فيه هو معدن انتقالي من عائلة d. خمسة إلكترونات على المستوى الفرعي ثلاثي الأبعاد تشير إلى استقرار الذرة ، والذي يتجلى في خواصها الكيميائية.}

كمعدن ، المنجنيز عامل مختزل ، لكن معظم مركباته قادرة على إظهار قدرات مؤكسدة قوية إلى حد ما. هذا بسبب حالات الأكسدة والتكافؤ المختلفة التي يمتلكها هذا العنصر. هذه هي خصوصية كل معادن هذه العائلة

وهكذا فإن المنغنيز عنصر كيميائي يقع بين ذرات أخرى وله خصائصه الخاصة. دعونا نفكر في ماهية هذه الخصائص بمزيد من التفصيل.

المنغنيز عنصر كيميائي. حالة الأكسدة

لقد قدمنا بالفعل الصيغة الإلكترونية للذرة. وفقًا لها ، فإن هذا العنصر قادر على إظهار العديد من حالات الأكسدة الإيجابية. هذا هو:

• 0 ؛
• + 2 ؛
• + 3 ؛
• + 4 ؛
• + 6 ؛
• + 7.

تكافؤ الذرة هو الرابع. الأكثر ثباتًا هي تلك المركبات التي يكون فيها المنجنيز له قيم +2 ، +4 ، +6. تسمح أعلى درجة من الأكسدة للمركبات بالعمل كأقوى عوامل مؤكسدة. على سبيل المثال: KMnO₄ ، Mn₂O₇.

المركبات التي تحتوي على +2 عوامل اختزال ، ولهيدروكسيد المنغنيز (II) خصائص مذبذبة ، مع غلبة الخصائص الأساسية. حالات الأكسدة الوسيطة تشكل مركبات مذبذبة.

تاريخ الاكتشاف

المنجنيز عنصر كيميائي لم يتم اكتشافه على الفور ولكن بشكل تدريجي ومن قبل علماء مختلفين. ومع ذلك ، فقد استخدم الناس مركباته منذ العصور القديمة. تم استخدام أكسيد المنغنيز (IV) لصهر الزجاج. ذكر أحد الإيطاليين حقيقة أن إضافة هذا المركب في الإنتاج الكيميائي للزجاج يتحول لونها إلى اللون الأرجواني. إلى جانب ذلك ، فإن نفس المادة تساعد في القضاء على الضباب في النظارات الملونة.

في وقت لاحق في النمسا ، تمكن العالم Kaim من الحصول على قطعة من المنغنيز المعدني عن طريق تعريض البيروليسايت (أكسيد المنغنيز (IV)) والبوتاس والفحم لدرجات حرارة عالية. لكن هذه العينة بها شوائب كثيرة لم يستطع القضاء عليها ، لذلك لم يتم الاكتشاف.

حتى في وقت لاحق ، صنع عالم آخر أيضًا خليطًا كانت نسبة كبيرة فيه عبارة عن معدن نقي. كان بيرغمان هو الذي اكتشف سابقًا عنصر النيكل. ومع ذلك ، لم يكن مقدرا له إنهاء المهمة.

المنجنيز هو عنصر كيميائي حصل عليه كارل سكيل وعزله لأول مرة على شكل مادة بسيطة عام 1774. ومع ذلك ، فقد فعل ذلك مع إ. جان ، الذي أكمل عملية صهر قطعة من المعدن. لكن حتى هم فشلوا في التخلص منه تمامًا من الشوائب والحصول على عائد منتج 100٪.

ومع ذلك ، فقد حان هذه المرةاكتشاف هذه الذرة. حاول نفس العلماء إعطاء اسم للمكتشفين. اختاروا مصطلح المنغنيزيوم. ومع ذلك ، بعد اكتشاف المغنيسيوم ، بدأ الارتباك ، وتغير اسم المنجنيز إلى الاسم الحديث (H. David ، 1908).

نظرًا لأن المنغنيز عنصر كيميائي له خصائص قيمة جدًا للعديد من العمليات المعدنية ، فقد أصبح من الضروري بمرور الوقت إيجاد طريقة للحصول عليه في أنقى صوره. تم حل هذه المشكلة من قبل العلماء في جميع أنحاء العالم ، ولكن لم يتم حلها إلا في عام 1919 بفضل عمل R. Agladze ، الكيميائي السوفيتي. هو الذي وجد طريقة يمكن من خلالها الحصول على معدن نقي بمحتوى مادة 99.98٪ من كبريتات وكلوريدات المنغنيز عن طريق التحليل الكهربائي. الآن يتم تطبيق هذه الطريقة في جميع أنحاء العالم.

التواجد في الطبيعة

المنغنيز عنصر كيميائي ، ويمكن رؤية صورة لمادة بسيطة أدناه. في الطبيعة ، هناك العديد من نظائر هذه الذرة ، يختلف فيها عدد النيوترونات اختلافًا كبيرًا. وبالتالي ، فإن أعداد الكتلة تتراوح من 44 إلى 69. ومع ذلك ، فإن النظير المستقر الوحيد هو العنصر ذو القيمة⁵⁵Mn ، وكل ما تبقى له نصف عمر قصير بشكل مهم أو موجود في كميات صغيرة جدا.

بما أن المنجنيز عنصر كيميائي تختلف حالة الأكسدة فيه اختلافًا كبيرًا ، فإنه يشكل أيضًا العديد من المركبات في الطبيعة. في شكله النقي ، لا يحدث هذا العنصر على الإطلاق. في المعادن والخامات ، جارها الدائم هو الحديد.في المجموع ، يمكن التعرف على العديد من الصخور الأكثر أهمية ، والتي تشمل المنغنيز.

1. بيرولوزيت. الصيغة المركبة: MnO₂ nH₂O.
2. Psilomelane ، جزيء MnO2mMnOnH2O.
3. المنجانيت ، الصيغة MnOOH.
4. البراونايت أندر من البقية. الصيغة Mn₂O₃.
5. Gausmanite ، الصيغة MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. كربونات خامات المنغنيز.
8. Raspberry spar or rhodochrosite - MnCO₃.
9. بوربوريت - Mn₃PO₄.

إلى جانب هذا ، يمكنك تعيين عدد قليل من المعادن ، والتي تشمل أيضًا العنصر المعني. هذا هو:

• الكالسيت ؛
• Siderite ؛
• معادن طينية ؛
• العقيق الأبيض ؛
• أوبال ؛
• مركبات الرمل الطمي.

بالإضافة إلى الصخور والصخور الرسوبية والمعادن ، يعتبر المنغنيز عنصرًا كيميائيًا يمثل جزءًا من الكائنات التالية:

1. الكائنات الحية النباتية. أكبر مراكم هذا العنصر هي: كستناء الماء ، طحلب البط ، الدياتومات.
2. فطر الصدأ.
3. بعض أنواع البكتيريا.
4. الحيوانات التالية: النمل الأحمر ، القشريات ، الرخويات.
5. الناس - الاحتياج اليومي من 3-5 ملغ
6. تحتوي مياه المحيطات على 0.3٪ من هذا العنصر.
7. إجمالي المحتوى في القشرة الأرضية 0.1٪ بالكتلة.

بشكل عام ، هو العنصر الرابع عشر الأكثر وفرة على كوكبنا. من بين المعادن الثقيلة ، هو الثاني بعد

الخصائص الفيزيائية

من وجهة نظر خصائص المنغنيز ، باعتباره مادة بسيطة ، يمكن تمييز العديد من الخصائص الفيزيائية الأساسية له.

1. في شكل مادة بسيطة ، هو معدن صلب إلى حد ما (على مقياس موس ، يكون المؤشر 4). اللون - أبيض فضي ، مغطى بطبقة واقية من الأكسيد في الهواء ، لامعة في القطع.
2. نقطة الانصهار هي 1246⁰C.
3. يغلي - 2061⁰C.
4. خصائص الموصل جيدة ، إنها مغناطيسية.
5. كثافة المعدن 7.44 جم / سم³.
6. موجود في شكل أربعة تعديلات متعددة الأشكال (α ، β ، γ ، σ) ، تختلف في هيكل وشكل الشبكة البلورية وكثافة تعبئة الذرات. نقطة انصهارها مختلفة أيضًا.

هناك ثلاثة أشكال رئيسية من المنجنيز المستخدمة في علم المعادن: β ، γ ، σ. ألفا أكثر ندرة لأنه هش جدا في خصائصه

الخصائص الكيميائية

من وجهة نظر الكيمياء ، المنغنيز عنصر كيميائي تختلف شحنته الأيونية بشكل كبير من +2 إلى +7. هذا يترك بصماته على نشاطه. يتفاعل المنجنيز بشكله الحر في الهواء بشكل ضعيف جدًا مع الماء ويذوب في الأحماض المخففة. ومع ذلك ، بمجرد ارتفاع درجة الحرارة ، يزداد نشاط المعدن بشكل كبير.

إذن ، فهو قادر على التفاعل مع:

• نيتروجين ؛
• كربون
• هالوجينات ؛
• سيليكون ؛
• الفوسفور ؛
• الكبريت و اللافلزات الأخرى.

عند تسخينه بدون هواء ، يمر المعدن بسهولة في حالة بخار. اعتمادًا على حالة الأكسدة التي يعرضها المنغنيز ، يمكن أن تكون مركباته عوامل اختزال وعوامل مؤكسدة. البعض يحمل خصائص مذبذبة. لذلك ، أهمها هي خصائص المركبات التي تكون فيها +2. مذبذب - +4 ، ومؤكسد حمضي وقوي في أعلى قيمة + 7.

على الرغم من حقيقة أن المنغنيز معدن انتقالي ، إلا أن المركبات المعقدة له قليلة. هذا بسبب التكوين الإلكتروني المستقر للذرة ، لأن المستوى الفرعي ثلاثي الأبعاد يحتوي على 5 إلكترونات.

طرق الحصول على

هناك ثلاث طرق رئيسية يتم من خلالها الحصول على المنجنيز (عنصر كيميائي) في الصناعة. نظرًا لأن الاسم يقرأ باللاتينية ، فقد حددنا بالفعل - manganum. إذا قمت بترجمتها إلى الروسية ، فستكون "نعم ، أوضح حقًا ، أنا أغير اللون." يدين المنغنيز باسمه لخصائص البيان المعروفة منذ العصور القديمة.

ومع ذلك ، على الرغم من الشهرة ، فقد تمكنوا من الحصول عليها في شكلها النقي لاستخدامها فقط في عام 1919. يتم ذلك بالطرق التالية.

1. التحليل الكهربائي ، إنتاجية المنتج 99.98٪. بهذه الطريقة يتم الحصول على المنجنيز في الصناعة الكيميائية.
2. السليكون الحراري ، أو الحد من السيليكون. بهذه الطريقة ، يتم دمج أكسيد السيليكون والمنغنيز (IV) ، مما يؤدي إلى تكوين معدن نقي. يبلغ المحصول حوالي 68٪ ، ومن الآثار الجانبية الجمع بين المنجنيز والسيليكون لتكوين سليدي. الالطريقة المستخدمة في صناعة المعادن.
3. طريقة الألمنيوم - الترميم بالألمنيوم. كما أنه لا يعطي إنتاجية عالية جدًا ، حيث يتكون المنجنيز ملوثًا بالشوائب.

إنتاج هذا المعدن مهم للعديد من العمليات التي تتم في علم المعادن. حتى إضافة صغيرة من المنجنيز يمكن أن تؤثر بشكل كبير على خصائص السبائك. لقد ثبت أن العديد من المعادن تذوب فيه ، وتملأ شبكتها البلورية.

من حيث استخراج وإنتاج هذا العنصر ، تحتل روسيا المرتبة الأولى في العالم. يتم تنفيذ هذه العملية أيضًا في بلدان مثل:

• الصين
• جنوب افريقيا.
• كازاخستان.
• جورجيا.
• أوكرانيا.

الاستخدام الصناعي

المنغنيز عنصر كيميائي ، واستخدامه مهم ليس فقط في علم المعادن. ولكن أيضًا في مناطق أخرى. بالإضافة إلى المعدن في شكله النقي ، فإن المركبات المختلفة لهذه الذرة لها أهمية كبيرة أيضًا. دعونا نحدد أهمها.

1. هناك عدة أنواع من السبائك التي تتمتع بخصائص فريدة بفضل المنجنيز. لذلك ، على سبيل المثال ، حديد هادفيلد قوي للغاية ومقاوم للتآكل لدرجة أنه يستخدم لصهر أجزاء الحفارات ، وآلات معالجة الحجر ، والكسارات ، وطواحين الكرة ، والأجزاء المدرعة.
2. ثاني أكسيد المنغنيز هو عنصر مؤكسد إلزامي للطلاء الكهربائي ، ويستخدم لإنشاء مزيلات الاستقطاب.
3. مركبات المنجنيز ضرورية لتنفيذ العضويةتوليفات من مواد مختلفة.
4. برمنجنات البوتاسيوم (أو برمنجنات البوتاسيوم) يستخدم في الطب كمطهر قوي.
5. هذا العنصر هو جزء من البرونز والنحاس الأصفر ، ويشكل سبيكة خاصة به مع النحاس ، والتي تستخدم في صناعة توربينات الطائرات والشفرات وأجزاء أخرى.

الدور البيولوجي

الاحتياج اليومي من المنجنيز للفرد هو 3-5 ملغ. يؤدي نقص هذا العنصر إلى اكتئاب الجهاز العصبي واضطراب النوم والقلق والدوخة. لم يتم بعد دراسة دورها بشكل كامل ، لكن من الواضح ، أولاً وقبل كل شيء ، أن لها تأثير على:

• نمو ؛
• نشاط الغدد التناسلية
• عمل هرموني
• تكوين الدم.

هذا العنصر موجود في جميع النباتات والحيوانات والبشر مما يثبت دوره البيولوجي المهم.

تفاصيل عنصر مثيرة للاهتمام

المنغنيز عنصر كيميائي ، حقائق مثيرة للاهتمام يمكن أن تثير إعجاب أي شخص ، وكذلك تجعلك تفهم مدى أهميته. إليك أبسطها ، والتي وجدت بصماتها في تاريخ هذا المعدن.

1. خلال الأوقات الصعبة للحرب الأهلية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، كان من أولى منتجات التصدير الخام الذي يحتوي على كمية كبيرة من المنغنيز.
2. إذا انصهر ثاني أكسيد المنجنيز مع هيدروكسيد البوتاسيوم والملح الصخري ، ثم تم إذابة المنتج في الماء ، فستبدأ التحولات المذهلة. سيتحول المحلول أولاً إلى اللون الأخضر ، ثم يتحول اللون إلى اللون الأزرق.بعد - أرجواني. أخيرًا ، سيتحول لونه إلى قرمزي وسيتساقط الراسب البني تدريجياً. إذا اهتز الخليط ، فسيعود اللون الأخضر مرة أخرى وسيحدث كل شيء مرة أخرى. ولهذا حصل برمنجنات البوتاسيوم على اسمه ، والذي يُترجم إلى "الحرباء المعدنية".
3. إذا تم استخدام الأسمدة المحتوية على المنجنيز على الأرض ، فسوف تزداد إنتاجية النباتات ويزداد معدل التمثيل الضوئي. القمح الشتوي سيشكل الحبوب بشكل أفضل.
4. الكتلة الأكبر من معدن المنغنيز الرودونيت تزن 47 طنًا وتم العثور عليها في جبال الأورال.
5. هناك سبيكة ثلاثية تسمى manganin. يتكون من عناصر مثل النحاس والمنغنيز والنيكل. ما يميزه أنه يتمتع بمقاومة كهربائية عالية ، مستقلة عن درجة الحرارة ، لكن تتأثر بالضغط.

بالطبع ، هذا ليس كل ما يمكن قوله عن هذا المعدن. المنغنيز عنصر كيميائي ، حقائق مثيرة للاهتمام متنوعة تمامًا. خاصة إذا تحدثنا عن الخصائص التي يعطيها لسبائك مختلفة.