Manganèse (élément chimique): propriétés, application, désignation, état d'oxydation, faits intéressants

2024 Auteur: Angel Austin | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 05:26

L'un des métaux les plus importants pour la métallurgie est le manganèse. De plus, il s'agit généralement d'un élément assez inhabituel auquel sont associés des faits intéressants. Important pour les organismes vivants, nécessaire à la production de nombreux alliages, produits chimiques. Le manganèse est un élément chimique dont vous pouvez voir une photo ci-dessous. Ce sont ses propriétés et caractéristiques que nous allons considérer dans cet article.

Caractéristique d'un élément chimique

Si nous parlons du manganèse en tant qu'élément du système périodique, nous devons d'abord caractériser sa position dans celui-ci.

1. Situé dans la quatrième période majeure, le septième groupe, sous-groupe secondaire.
2. Nombre ordinal - 25. Le manganèse est un élément chimique dont la charge des noyaux d'atomes est de +25. Le nombre d'électrons est le même, les neutrons - 30.
3. La valeur de la masse atomique est 54 938.
4. Désignation de l'élément chimique manganèse - Mn.
5. Nom latin - manganèse.

Situé entre le chrome et le fer, ce qui explique sa similitude avec eux dans les caractéristiques physiques et chimiques.

Manganèse - élément chimique: métal de transition

Si nous considérons la configuration électronique d'un atome réduit, alors sa formule ressemblera à: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Il devient évident que l'élément que nous considérons est un métal de transition de la famille d. Cinq électrons sur le sous-niveau 3d indiquent la stabilité de l'atome, qui se manifeste dans ses propriétés chimiques.

En tant que métal, le manganèse est un agent réducteur, mais la plupart de ses composés sont capables de présenter des capacités oxydantes assez fortes. Cela est dû aux différents états d'oxydation et valences de cet élément. C'est la particularité de tous les métaux de cette famille.

Ainsi, le manganèse est un élément chimique qui se trouve parmi d'autres atomes et possède ses propres caractéristiques particulières. Considérons ces propriétés plus en détail.

Le manganèse est un élément chimique. État d'oxydation

Nous avons déjà donné la formule électronique de l'atome. Selon elle, cet élément est capable de présenter plusieurs états d'oxydation positifs. C'est:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

La valence d'un atome est IV. Les plus stables sont les composés dans lesquels le manganèse a les valeurs +2, +4, +6. Le degré d'oxydation le plus élevé permet aux composés d'agir comme les agents oxydants les plus puissants. Par exemple: KMnO₄, Mn₂O₇.

Les composés avec +2 sont des agents réducteurs, l'hydroxyde de manganèse (II) a des propriétés amphotères, avec une prédominance de basiques. Les états d'oxydation intermédiaires forment des composés amphotères.

Historique de la découverte

Le manganèse est un élément chimique qui n'a pas été découvert immédiatement, mais progressivement et par différents scientifiques. Cependant, ses composés sont utilisés par les gens depuis l'Antiquité. L'oxyde de manganèse (IV) était utilisé pour la fusion du verre. Un Italien a déclaré que l'ajout de ce composé dans la production chimique des verres rend leur couleur violette. Parallèlement à cela, la même substance aide à éliminer la brume dans les verres colorés.

Plus tard en Autriche, le scientifique Kaim a réussi à obtenir un morceau de manganèse métallique en exposant la pyrolysite (oxyde de manganèse (IV)), la potasse et le charbon à des températures élevées. Cependant, cet échantillon contenait de nombreuses impuretés, qu'il n'a pas pu éliminer, de sorte que la découverte n'a pas eu lieu.

Même plus tard, un autre scientifique a également synthétisé un mélange dans lequel une proportion significative était du métal pur. C'était Bergman, qui avait précédemment découvert l'élément nickel. Cependant, il n'était pas destiné à finir le travail.

Le manganèse est un élément chimique qui a été obtenu et isolé pour la première fois sous la forme d'une substance simple par Karl Scheele en 1774. Cependant, il l'a fait avec I. Gan, qui a terminé le processus de fusion d'un morceau de métal. Mais même ils n'ont pas réussi à le débarrasser complètement des impuretés et à obtenir un rendement de produit de 100 %.

Néanmoins, cette fois est devenuela découverte de cet atome. Les mêmes scientifiques ont tenté de donner un nom aux découvreurs. Ils ont choisi le terme manganésium. Cependant, après la découverte du magnésium, la confusion a commencé et le nom du manganèse a été changé pour le nom moderne (H. David, 1908).

Le manganèse étant un élément chimique dont les propriétés sont très précieuses pour de nombreux procédés métallurgiques, au fil du temps, il est devenu nécessaire de trouver un moyen de l'obtenir sous sa forme la plus pure. Ce problème a été résolu par des scientifiques du monde entier, mais n'a réussi à être résolu qu'en 1919 grâce aux travaux de R. Agladze, un chimiste soviétique. C'est lui qui a trouvé une méthode par laquelle il est possible d'obtenir du métal pur avec une teneur en substance de 99,98% à partir de sulfates et de chlorures de manganèse par électrolyse. Maintenant, cette méthode est appliquée partout dans le monde.

Être dans la nature

Le manganèse est un élément chimique, dont on peut voir ci-dessous la photo d'une substance simple. Dans la nature, il existe de nombreux isotopes de cet atome, dont le nombre de neutrons varie considérablement. Ainsi, les nombres de masse vont de 44 à 69. Cependant, le seul isotope stable est l'élément avec la valeur ⁵⁵Mn, tous les autres ont une demi-vie négligeable ou existent dans trop petites quantités.

Le manganèse étant un élément chimique dont l'état d'oxydation est très différent, il forme également de nombreux composés dans la nature. Dans sa forme pure, cet élément ne se produit pas du tout. Dans les minéraux et les minerais, son voisin constant est le fer. Au total, plusieurs des roches les plus importantes, dont le manganèse, peuvent être identifiées.

1. Pyrolusite. Formule composée: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelane, molécule MnO2mMnOnH2O.
3. Manganite, formule MnOOH.
4. La brownite est plus rare que les autres. Formule Mn₂O₃.
5. Gausmanite, formule MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Minerais carbonatés de manganèse.
8. Spath de framboise ou rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

En plus de cela, vous pouvez désigner quelques autres minéraux, qui incluent également l'élément en question. C'est:

• calcite;
• sidérite;
• minéraux argileux;
• calcédoine;
• opale;
• composés sablo-limoneux.

Outre les roches et les roches sédimentaires, les minéraux, le manganèse est un élément chimique qui fait partie des objets suivants:

1. Organismes végétaux. Les plus gros accumulateurs de cet élément sont: la châtaigne d'eau, la lentille d'eau, les diatomées.
2. Champignons rouille.
3. Certains types de bactéries.
4. Animaux suivants: fourmis rouges, crustacés, mollusques.
5. Personnes - les besoins quotidiens sont d'environ 3 à 5 mg.
6. Les eaux des océans contiennent 0,3 % de cet élément.
7. Contenu total dans la croûte terrestre 0,1 % en masse.

En général, c'est le 14e élément le plus abondant de tous sur notre planète. Parmi les métaux lourds, c'est le deuxième aprèsfer.

Propriétés physiques

Du point de vue des propriétés du manganèse, en tant que substance simple, plusieurs caractéristiques physiques de base peuvent être distinguées.

1. Sous la forme d'une substance simple, c'est un métal assez solide (sur l'échelle de Mohs, l'indicateur est 4). Couleur - blanc argenté, recouvert d'un film d'oxyde protecteur dans l'air, brillant dans la coupe.
2. Le point de fusion est 1246⁰C.
3. Ébullition - 2061⁰C.
4. Les propriétés du conducteur sont bonnes, il est paramagnétique.
5. La densité du métal est de 7,44 g/cm³.
6. Existe sous la forme de quatre modifications polymorphes (α, β, γ, σ), différant par la structure et la forme du réseau cristallin et la densité d'empilement des atomes. Leur point de fusion est également différent.

Il existe trois principales formes de manganèse utilisées en métallurgie: β, γ, σ. Alpha est plus rare, car il est trop fragile dans ses propriétés.

Propriétés chimiques

Du point de vue de la chimie, le manganèse est un élément chimique dont la charge ionique varie fortement de +2 à +7. Cela marque son activité. Sous forme libre dans l'air, le manganèse réagit très faiblement avec l'eau et se dissout dans les acides dilués. Cependant, dès que la température augmente, l'activité du métal augmente considérablement.

Donc, il est capable d'interagir avec:

• azote;
• carbone;
• halogènes;
• silicium;
• phosphore;
• soufre et autres non-métaux.

Lorsqu'il est chauffé sans air, le métal passe facilement à l'état de vapeur. Selon l'état d'oxydation que présente le manganèse, ses composés peuvent être à la fois des agents réducteurs et des agents oxydants. Certains présentent des propriétés amphotères. Ainsi, les principaux sont caractéristiques des composés dans lesquels il est +2. Amphotère - +4, et acide et fortement oxydant dans la valeur la plus élevée +7.

Malgré le fait que le manganèse est un métal de transition, les composés complexes pour celui-ci sont peu nombreux. Cela est dû à la configuration électronique stable de l'atome, car son sous-niveau 3d contient 5 électrons.

Méthodes d'obtention

Il existe trois manières principales d'obtenir le manganèse (un élément chimique) dans l'industrie. Comme le nom se lit en latin, nous avons déjà désigné - manganum. Si vous le traduisez en russe, ce sera "oui, je clarifie vraiment, je décolore". Le manganèse doit son nom aux propriétés manifestes connues depuis l'antiquité.

Cependant, malgré la renommée, ils ont réussi à l'obtenir dans sa forme pure pour une utilisation uniquement en 1919. Cela se fait par les méthodes suivantes.

1. Électrolyse, le rendement du produit est de 99,98 %. De cette manière, le manganèse est obtenu dans l'industrie chimique.
2. Silicothermique, ou réduction du silicium. Avec cette méthode, le silicium et l'oxyde de manganèse (IV) sont fusionnés, ce qui entraîne la formation d'un métal pur. Le rendement est d'environ 68%, car un effet secondaire est la combinaison de manganèse avec du silicium pour former du siliciure. Lela méthode est utilisée dans l'industrie métallurgique.
3. Méthode aluminothermique - restauration avec de l'aluminium. Ne donne pas non plus un rendement de produit trop élevé, le manganèse se forme contaminé par des impuretés.

La production de ce métal est importante pour de nombreux procédés réalisés en métallurgie. Même une petite addition de manganèse peut grandement affecter les propriétés des alliages. Il a été prouvé que de nombreux métaux s'y dissolvent, remplissant son réseau cristallin.

En termes d'extraction et de production de cet élément, la Russie se classe au premier rang mondial. Ce processus est également effectué dans des pays tels que:

• Chine.
• Afrique du Sud.
• Kazakhstan.
• Géorgie.
• Ukraine.

Utilisation industrielle

Le manganèse est un élément chimique dont l'utilisation n'est pas seulement importante en métallurgie. mais aussi dans d'autres domaines. Outre le métal sous sa forme pure, divers composés de cet atome revêtent également une grande importance. Désignons les principaux.

1. Il existe plusieurs types d'alliages qui, grâce au manganèse, ont des propriétés uniques. Ainsi, par exemple, l'acier Hadfield est si solide et résistant à l'usure qu'il est utilisé pour fondre des pièces pour les excavatrices, les machines de traitement de la pierre, les concasseurs, les broyeurs à boulets et les pièces blindées.
2. Le dioxyde de manganèse est un élément oxydant obligatoire de la galvanoplastie, il est utilisé pour créer des dépolarisants.
3. Les composés de manganèse sont nécessaires pour la mise en œuvre desynthèses de diverses substances.
4. Le permanganate de potassium (ou permanganate de potassium) est utilisé en médecine comme désinfectant puissant.
5. Cet élément fait partie du bronze, le laiton, forme son propre alliage avec le cuivre, qui est utilisé pour fabriquer des turbines d'avions, des pales et d'autres pièces.

Rôle biologique

Le besoin quotidien en manganèse pour une personne est de 3 à 5 mg. Une carence en cet élément entraîne une dépression du système nerveux, des troubles du sommeil et de l'anxiété, des étourdissements. Son rôle n'a pas encore été complètement étudié, mais force est de constater qu'il a d'abord un impact sur:

• croissance;
• activité des gonades;
• travail hormonal;
• formation de sang.

Cet élément est présent dans toutes les plantes, animaux, humains, ce qui prouve son rôle biologique important.

Détails intéressants de l'article

Le manganèse est un élément chimique, des faits intéressants sur lesquels peuvent impressionner n'importe qui, ainsi que vous faire comprendre à quel point il est important. En voici les plus basiques, qui ont marqué l'histoire de ce métal.

1. Pendant les temps difficiles de la guerre civile en URSS, l'un des premiers produits d'exportation était le minerai contenant une grande quantité de manganèse.
2. Si le dioxyde de manganèse est fusionné avec de l'hydroxyde de potassium et du salpêtre, puis que le produit est dissous dans l'eau, des transformations étonnantes commenceront. La solution deviendra d'abord verte, puis la couleur passera au bleu.après - violet. Enfin, il deviendra cramoisi et un précipité brun tombera progressivement. Si le mélange est secoué, la couleur verte sera à nouveau restaurée et tout se reproduira. C'est pour cela que le permanganate de potassium tire son nom, qui se traduit par "caméléon minéral".
3. Si des engrais contenant du manganèse sont appliqués au sol, la productivité des plantes augmentera et le taux de photosynthèse augmentera. Le blé d'hiver formera mieux les grains.
4. Le plus gros bloc de rhodonite minérale de manganèse pesait 47 tonnes et a été trouvé dans l'Oural.
5. Il existe un alliage ternaire appelé manganine. Il se compose d'éléments tels que le cuivre, le manganèse et le nickel. Sa particularité est qu'il a une résistance électrique élevée, qui est indépendante de la température, mais qui est influencée par la pression.

Bien sûr, ce n'est pas tout ce qu'il y a à dire sur ce métal. Le manganèse est un élément chimique dont les faits intéressants sont assez divers. Surtout si l'on parle des propriétés qu'il confère à divers alliages.