Mojawapo ya metali muhimu zaidi kwa madini ni manganese. Kwa kuongezea, kwa ujumla ni jambo lisilo la kawaida ambalo ukweli wa kuvutia unahusishwa. Muhimu kwa viumbe hai, inahitajika katika uzalishaji wa aloi nyingi, kemikali. Manganese ni kipengele cha kemikali, picha ambayo inaweza kuonekana hapa chini. Ni sifa na sifa zake ambazo tutazingatia katika makala haya.
Tabia ya kipengele cha kemikali
Ikiwa tunazungumza kuhusu manganese kama kipengele cha mfumo wa muda, basi kwanza kabisa tunapaswa kubainisha nafasi yake ndani yake.
- Inapatikana katika kipindi kikuu cha nne, kikundi cha saba, kikundi kidogo cha upili.
- Nambari ya kawaida - 25. Manganese ni kipengele cha kemikali, chaji ya nuclei ya atomi ambayo ni +25. Idadi ya elektroni ni sawa, neutroni - 30.
- Thamani ya misa ya atomiki ni 54, 938.
- Uteuzi wa kipengele cha kemikali cha manganese - Mn.
- Jina la Kilatini - manganese.
Imewekwa kati ya chromium na chuma, ambayo inaelezea mfanano wake nazo katika sifa za kimwili na kemikali.
Manganese - kipengele cha kemikali: chuma cha mpito
Tukizingatia usanidi wa kielektroniki wa atomi iliyopunguzwa, basi fomula yake itaonekana kama: 1s22s22p 6 3s23p64s23d 5. Inakuwa dhahiri kuwa kipengele tunachozingatia ni chuma cha mpito kutoka kwa d-familia. Elektroni tano kwenye ngazi ndogo ya 3d zinaonyesha uthabiti wa atomi, ambao unadhihirika katika sifa zake za kemikali.
Kama chuma, manganese ni kinakisishaji, lakini viambajengo vyake vingi vinaweza kuonyesha uwezo mkubwa wa kuongeza vioksidishaji. Hii ni kutokana na hali tofauti za oxidation na valensi ambazo kipengele hiki kina. Huu ndio upekee wa metali zote za familia hii.
Kwa hivyo, manganese ni kipengele cha kemikali ambacho kinapatikana kati ya atomi nyingine na kina sifa zake maalum. Hebu tuzingatie sifa hizi kwa undani zaidi.
Manganese ni kipengele cha kemikali. Hali ya oksidi
Tayari tumetoa fomula ya kielektroniki ya atomi. Kulingana na yeye, kipengele hiki kinaweza kuonyesha hali kadhaa za oxidation nzuri. Hii ni:
- 0;
- +2;
- +3;
- +4;
- +6;
- +7.
Thamani ya atomi ni IV. Imara zaidi ni zile misombo ambayo manganese ina maadili +2, +4, +6. Kiwango cha juu zaidi cha uoksidishaji huruhusu misombo kutenda kama vioksidishaji vikali zaidi. Kwa mfano: KMnO4, Mn2O7.
Michanganyiko yenye +2 ni vinakisishaji, hidroksidi ya manganese (II) ina sifa za amphoteric, huku ikitawala zaidi zile za kimsingi. Hali za kati za oksidi huunda misombo ya amphoteric.
Historia ya uvumbuzi
Manganese ni kipengele cha kemikali ambacho hakikugunduliwa mara moja, lakini hatua kwa hatua na na wanasayansi tofauti. Hata hivyo, misombo yake imetumiwa na watu tangu nyakati za kale. Oksidi ya manganese (IV) ilitumika kwa kuyeyusha glasi. Kiitaliano mmoja alisema ukweli kwamba kuongezwa kwa kiwanja hiki katika uzalishaji wa kemikali wa glasi hugeuka rangi yao ya zambarau. Pamoja na haya, dutu hiyo hiyo husaidia kuondoa ukungu kwenye miwani ya rangi.
Baadaye huko Austria, mwanasayansi Kaim alifanikiwa kupata kipande cha manganese ya metali kwa kufichua oksidi ya pyrolysite (manganese (IV)), potashi na makaa ya mawe kwenye joto la juu. Hata hivyo, sampuli hii ilikuwa na uchafu mwingi, ambao hakuweza kuuondoa, hivyo ugunduzi haukufanyika.
Hata baadaye, mwanasayansi mwingine pia alitengeneza mchanganyiko ambapo sehemu kubwa ilikuwa chuma tupu. Ilikuwa Bergman, ambaye hapo awali alikuwa amegundua nikeli ya kipengele. Hata hivyo, hakukusudiwa kumaliza kazi hiyo.
Manganese ni kipengele cha kemikali, ambacho kilipatikana kwa mara ya kwanza na kutengwa katika umbo la dutu rahisi na Karl Scheele mnamo 1774. Hata hivyo, alifanya hivyo pamoja na I. Gan, ambaye alikamilisha mchakato wa kuyeyusha kipande cha chuma. Lakini hata wao walishindwa kuiondoa kabisa uchafu na kupata mavuno ya bidhaa 100%.
Hata hivyo, wakati huu umekuwaugunduzi wa atomi hii. Wanasayansi hao hao walijaribu kutoa jina kama wagunduzi. Walichagua neno manganesi. Hata hivyo, baada ya kugunduliwa kwa magnesiamu, mkanganyiko ulianza, na jina la manganese likabadilishwa na kuwa la kisasa (H. David, 1908).
Kwa kuwa manganese ni kipengele cha kemikali ambacho sifa zake ni za thamani sana kwa michakato mingi ya metallurgiska, baada ya muda ikawa muhimu kutafuta njia ya kuipata katika umbo safi zaidi. Tatizo hili lilitatuliwa na wanasayansi duniani kote, lakini imeweza kutatuliwa tu mwaka wa 1919 kutokana na kazi ya R. Agladze, mwanakemia wa Soviet. Ni yeye ambaye alipata njia ambayo inawezekana kupata chuma safi na maudhui ya dutu ya 99.98% kutoka kwa sulfates na kloridi ya manganese na electrolysis. Sasa mbinu hii inatumika kote ulimwenguni.
Kuwa katika asili
Manganese ni kipengele cha kemikali, picha ya dutu rahisi ambayo inaweza kuonekana hapa chini. Kwa asili, kuna isotopu nyingi za atomi hii, idadi ya neutroni ambayo inatofautiana sana. Kwa hivyo, nambari za wingi huanzia 44 hadi 69. Hata hivyo, isotopu pekee thabiti ni kipengele chenye thamani 55Mn, zingine zote zina nusu ya maisha fupi kidogo au zipo ndani. kiasi kidogo sana.
Kwa kuwa manganese ni kipengele cha kemikali ambacho hali yake ya oksidi ni tofauti sana, pia huunda misombo mingi katika asili. Kwa fomu yake safi, kipengele hiki haitokei kabisa. Katika madini na ores, jirani yake ya mara kwa mara ni chuma. Kwa jumla, miamba kadhaa muhimu zaidi, ambayo ni pamoja na manganese, inaweza kutambuliwa.
- Pyrolusite. Fomula mchanganyiko: MnO2nH2O.
- Psilomelane, MnO2mMnOnH2O molekuli.
- Manganite, fomula MnOOH.
- Brownite ni nadra kuliko zingine. Mfumo Mn2O3.
- Gausmanite, fomula MnMn2O4.
- Rhodonite Mn2(SiO3)2.
- Madini ya kaboni ya manganese.
- Raspberry spar au rhodochrosite - MnCO3.
- Purpurite - Mn3PO4.
Kando na hili, unaweza kuteua madini machache zaidi, ambayo pia yanajumuisha kipengele kinachohusika. Hii ni:
- calcite;
- siderite;
- madini ya udongo;
- kalkedoni;
- opal;
- michanganyiko ya mchanga-mchanga.
Mbali na miamba na miamba ya sedimentary, madini, manganese ni kipengele cha kemikali ambacho ni sehemu ya vitu vifuatavyo:
- Viumbe vya mimea. Vikusanyiko vikubwa zaidi vya kipengele hiki ni: chestnut ya maji, duckweed, diatomu.
- Uyoga wa kutu.
- Aina fulani za bakteria.
- Wanyama wafuatao: mchwa wekundu, krestasia, moluska.
- Watu - mahitaji ya kila siku ni takriban 3-5 mg.
- Maji ya bahari yana 0.3% ya kipengele hiki.
- Jumla ya maudhui katika ukoko wa dunia 0.1% kwa uzito.
Kwa ujumla, ni kipengele cha 14 kwa wingi kuliko vyote kwenye sayari yetu. Miongoni mwa metali nzito, ni ya pili baada yachuma.
Tabia za kimwili
Kwa mtazamo wa sifa za manganese, kama dutu rahisi, sifa kadhaa za kimsingi za kimaumbile zinaweza kutofautishwa kwayo.
- Katika umbo la dutu sahili, ni metali thabiti kiasi (kwenye mizani ya Mohs, kiashirio ni 4). Rangi - nyeupe-fedha, iliyofunikwa na filamu ya oksidi inayolinda hewani, inayong'aa kwenye sehemu iliyokatwa.
- Kiwango myeyuko ni 12460C.
- Chemsha - 20610C.
- Sifa za kondakta ni nzuri, ni paramagnetic.
- Uzito wa chuma ni 7.44 g/cm3.
- Ipo katika muundo wa marekebisho manne ya polimofi (α, β, γ, σ), tofauti katika muundo na umbo la kimiani ya fuwele na msongamano wa upakiaji wa atomi. Kiwango cha myeyuko wao pia ni tofauti.
Kuna aina tatu kuu za manganese zinazotumika katika madini: β, γ, σ. Alfa ni adimu, kwani ni dhaifu sana katika sifa zake.
Sifa za kemikali
Kwa mtazamo wa kemia, manganese ni kipengele cha kemikali ambacho chaji ya ayoni hutofautiana sana kutoka +2 hadi +7. Hii inaacha alama yake kwenye shughuli zake. Katika hali ya bure katika hewa, manganese humenyuka dhaifu sana na maji na huyeyuka katika asidi ya dilute. Hata hivyo, mara tu halijoto inapoongezeka, shughuli ya chuma huongezeka sana.
Kwa hivyo, ana uwezo wa kuingiliana na:
- nitrogen;
- kaboni;
- halojeni;
- silicon;
- fosforasi;
- sulfuri na madini mengine yasiyo ya metali.
Inapokanzwa bila hewa, chuma hupita kwa urahisi hadi katika hali ya mvuke. Kulingana na hali ya oxidation ambayo manganese huonyesha, misombo yake inaweza kuwa mawakala wa kupunguza na mawakala wa vioksidishaji. Baadhi zinaonyesha sifa za amphoteric. Kwa hivyo, kuu ni tabia ya misombo ambayo ni +2. Amphoteric - +4, na tindikali na vioksidishaji vikali katika thamani ya juu zaidi +7.
Licha ya ukweli kwamba manganese ni chuma cha mpito, misombo changamano yake ni chache. Hii ni kutokana na usanidi thabiti wa kielektroniki wa atomi, kwa sababu kiwango chake kidogo cha 3d kina elektroni 5.
Njia za kupata
Kuna njia kuu tatu ambazo manganese (kipengele cha kemikali) hupatikana katika viwanda. Kama jina linavyosomwa kwa Kilatini, tayari tumechagua - manganum. Ikiwa utaitafsiri kwa Kirusi, basi itakuwa "ndio, ninafafanua sana, ninabadilisha rangi." Manganese inatokana na jina lake kutokana na sifa za wazi zinazojulikana tangu zamani.
Walakini, licha ya umaarufu huo, walifanikiwa kuipata katika hali yake safi ili itumike tu mnamo 1919. Hii inafanywa kwa mbinu zifuatazo.
- Electrolysis, mavuno ya bidhaa ni 99.98%. Kwa njia hii, manganese hupatikana katika tasnia ya kemikali.
- Silicothermal, au kupunguza silicon. Kwa njia hii, oksidi ya silicon na manganese (IV) huunganishwa, na kusababisha kuundwa kwa chuma safi. Mavuno ni kama 68%, kwani athari ni mchanganyiko wa manganese na silicon kuunda silicide. Thenjia hiyo inatumika katika tasnia ya metallurgiska.
- Njia ya aluminijoto - urejeshaji kwa alumini. Pia haitoi mavuno mengi ya bidhaa, manganese huundwa ikiwa na uchafu.
Uzalishaji wa metali hii ni muhimu kwa michakato mingi inayofanywa katika metallurgy. Hata nyongeza ndogo ya manganese inaweza kuathiri sana mali ya aloi. Imethibitishwa kuwa metali nyingi huyeyuka ndani yake, na kujaza kimiani chake cha kioo.
Kuhusiana na uchimbaji na utengenezaji wa kipengele hiki, Urusi inashika nafasi ya kwanza duniani. Utaratibu huu pia unafanywa katika nchi kama vile:
- Uchina.
- Afrika Kusini.
- Kazakhstan.
- Georgia.
- Ukraine.
Matumizi ya viwandani
Manganese ni kipengele cha kemikali, ambacho matumizi yake ni muhimu si tu katika madini. lakini pia katika maeneo mengine. Mbali na chuma katika fomu yake safi, misombo mbalimbali ya atomi hii pia ni ya umuhimu mkubwa. Hebu tuchague zile kuu.
- Kuna aina kadhaa za aloi ambazo, kutokana na manganese, zina sifa za kipekee. Kwa hivyo, kwa mfano, chuma cha Hadfield ni chenye nguvu sana na hustahimili uchakavu hivi kwamba hutumika kutengenezea sehemu za uchimbaji, mashine za kuchakata mawe, viponda, vinu vya kusaga mipira na sehemu za kivita.
- Dioksidi ya manganese ni kipengele cha lazima cha vioksidishaji cha upakoji wa elektroni, hutumika kuunda viondoa polar.
- Michanganyiko ya manganese inahitajika kwa utekelezaji wa kikabonimiundo ya vitu mbalimbali.
- Panganeti ya potasiamu (au pamanganeti ya potasiamu) hutumika katika dawa kama dawa kali ya kuua viini.
- Kipengele hiki ni sehemu ya shaba, shaba, hutengeneza aloi yake yenyewe kwa shaba, ambayo hutumika kutengenezea mitambo ya ndege, vile vile na sehemu nyinginezo.
Jukumu la kibayolojia
Mahitaji ya kila siku ya manganese kwa mtu ni miligramu 3-5. Upungufu wa kipengele hiki husababisha unyogovu wa mfumo wa neva, usumbufu wa usingizi na wasiwasi, kizunguzungu. Jukumu lake bado halijasomwa kikamilifu, lakini ni wazi kwamba, kwanza kabisa, lina athari kwa:
- ukuaji;
- shughuli ya tezi dume;
- kazi ya homoni;
- kutengeneza damu.
Kipengele hiki kipo katika mimea yote, wanyama, binadamu, jambo ambalo linathibitisha jukumu lake muhimu la kibiolojia.
Maelezo ya kipengee cha kuvutia
Manganese ni kipengele cha kemikali, ukweli wa kuvutia ambao unaweza kumvutia mtu yeyote, na pia kukufanya uelewe umuhimu wake. Hapa kuna msingi zaidi wao, ambao wamepata alama yao katika historia ya chuma hiki.
- Wakati wa nyakati ngumu za vita vya wenyewe kwa wenyewe huko USSR, moja ya bidhaa za kwanza za kuuza nje ilikuwa madini yenye kiasi kikubwa cha manganese.
- Ikiwa dioksidi ya manganese itaunganishwa na hidroksidi ya potasiamu na chumvi-chumvi, kisha bidhaa hiyo ikiyeyushwa ndani ya maji, mabadiliko ya kushangaza yataanza. Suluhisho kwanza litakuwa kijani, kisha rangi itabadilika kuwa bluu.baada - zambarau. Mwishowe, itageuka kuwa nyekundu na mvua ya hudhurungi itaanguka polepole. Ikiwa mchanganyiko umetikiswa, basi rangi ya kijani itarejeshwa tena na kila kitu kitatokea tena. Ni kwa ajili hii ambapo pamanganeti ya potasiamu ilipata jina lake, ambalo hutafsiriwa kama "kinyonga wa madini".
- Ikiwa mbolea iliyo na manganese itawekwa ardhini, basi tija ya mimea itaongezeka na kasi ya usanisinuru itaongezeka. Ngano ya msimu wa baridi itaunda nafaka bora zaidi.
- Kitalu kikubwa zaidi cha madini ya manganese rhodonite kilikuwa na uzito wa tani 47 na kilipatikana katika Urals.
- Kuna aloi ya ternary inayoitwa manganin. Inajumuisha vipengele kama vile shaba, manganese na nikeli. Upekee wake ni kwamba ina upinzani wa juu wa umeme, ambayo haitegemei joto, lakini inathiriwa na shinikizo.
Bila shaka, hilo silo tu la kusema kuhusu chuma hiki. Manganese ni kipengele cha kemikali, ukweli wa kuvutia ambao ni tofauti kabisa. Hasa ikiwa tunazungumza juu ya sifa ambazo hutoa kwa aloi mbalimbali.
