Manganês (elemento químico): propriedades, aplicação, designação, estado de oxidação, curiosidades

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 05:39

Um dos metais mais importantes para a metalurgia é o manganês. Além disso, geralmente é um elemento bastante incomum ao qual estão associados fatos interessantes. Importante para os organismos vivos, necessários na produção de muitas ligas, produtos químicos. O manganês é um elemento químico, cuja foto pode ser vista abaixo. São suas propriedades e características que vamos considerar neste artigo.

Característica de um elemento químico

Se falamos de manganês como um elemento do sistema periódico, antes de tudo devemos caracterizar sua posição nele.

1. Localizado no quarto período principal, o sétimo grupo, subgrupo secundário.
2. Número ordinal - 25. O manganês é um elemento químico, cuja carga dos núcleos dos átomos é +25. O número de elétrons é o mesmo, nêutrons - 30.
3. O valor da massa atômica é 54, 938.
4. Designação do elemento químico manganês - Mn.
5. nome latino - manganês.

Situado entre o cromo e o ferro, o que explica sua semelhança com eles nas características físicas e químicas.

Manganês - elemento químico: metal de transição

Se considerarmos a configuração eletrônica de um átomo reduzido, sua fórmula ficará assim: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Torna-se óbvio que o elemento que estamos considerando é um metal de transição da família d. Cinco elétrons no subnível 3d indicam a estabilidade do átomo, que se manifesta em suas propriedades químicas.

Como um metal, o manganês é um agente redutor, mas a maioria de seus compostos é capaz de exibir habilidades oxidantes bastante fortes. Isso se deve aos diferentes estados de oxidação e valências que esse elemento possui. Esta é a peculiaridade de todos os metais desta família.

Assim, o manganês é um elemento químico que está localizado entre outros átomos e possui características próprias. Vamos considerar quais são essas propriedades com mais detalhes.

Manganês é um elemento químico. Estado de oxidação

Já demos a fórmula eletrônica do átomo. Segundo ela, esse elemento é capaz de apresentar vários estados de oxidação positivos. Isto é:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

A valência de um átomo é IV. Os mais estáveis são aqueles compostos em que o manganês tem os valores +2, +4, +6. O mais alto grau de oxidação permite que os compostos atuem como os agentes oxidantes mais fortes. Por exemplo: KMnO₄, Mn₂O₇.

Os compostos com +2 são agentes redutores, o hidróxido de manganês (II) tem propriedades anfotéricas, com predominância das básicas. Os estados de oxidação intermediários formam compostos anfotéricos.

Histórico de descobertas

Manganês é um elemento químico que não foi descoberto de imediato, mas de forma gradual e por diferentes cientistas. No entanto, seus compostos têm sido usados por pessoas desde os tempos antigos. Óxido de manganês (IV) foi usado para fundição de vidro. Um italiano afirmou o fato de que a adição deste composto na produção química de vidros torna sua cor roxa. Junto com isso, a mesma substância ajuda a eliminar o embaçamento dos vidros coloridos.

Mais tarde, na Áustria, o cientista Kaim conseguiu obter um pedaço de manganês metálico expondo pirolisita (óxido de manganês (IV), potássio e carvão a altas temperaturas. No entanto, esta amostra tinha muitas impurezas, que ele não conseguiu eliminar, então a descoberta não ocorreu.

Ainda mais tarde, outro cientista também sintetizou uma mistura em que uma proporção significativa era de metal puro. Foi Bergman, que já havia descoberto o elemento níquel. No entanto, ele não estava destinado a terminar o trabalho.

Manganês é um elemento químico, que foi obtido e isolado pela primeira vez na forma de uma substância simples por Karl Scheele em 1774. No entanto, ele fez isso junto com I. Gan, que completou o processo de fundição de um pedaço de metal. Mas mesmo eles não conseguiram livrá-lo completamente das impurezas e obter um rendimento de 100% do produto.

No entanto, desta vez tornou-sea descoberta deste átomo. Os mesmos cientistas tentaram dar um nome aos descobridores. Eles escolheram o termo manganésio. No entanto, após a descoberta do magnésio, começou a confusão, e o nome do manganês foi alterado para o moderno (H. David, 1908).

Como o manganês é um elemento químico cujas propriedades são muito valiosas para muitos processos metalúrgicos, com o tempo foi necessário encontrar uma forma de obtê-lo na forma mais pura. Este problema foi resolvido por cientistas de todo o mundo, mas conseguiu ser resolvido apenas em 1919 graças ao trabalho de R. Agladze, um químico soviético. Foi ele quem descobriu um método pelo qual é possível obter metal puro com um teor de substância de 99,98% a partir de sulfatos e cloretos de manganês por eletrólise. Agora este método é aplicado em todo o mundo.

Estar na natureza

Manganês é um elemento químico, cuja foto de uma substância simples pode ser vista abaixo. Na natureza, existem muitos isótopos deste átomo, cujo número de nêutrons varia muito. Assim, os números de massa variam de 44 a 69. No entanto, o único isótopo estável é o elemento com o valor ⁵⁵Mn, todo o resto tem uma meia-vida insignificantemente curta ou existe em quantidades muito pequenas.

Como o manganês é um elemento químico cujo estado de oxidação é muito diferente, ele também forma muitos compostos na natureza. Em sua forma pura, esse elemento não ocorre. Em minerais e minérios, seu vizinho constante é o ferro. No total, várias das rochas mais importantes, que incluem manganês, podem ser identificadas.

1. Pirolusita. Fórmula composta: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelano, molécula de MnO2mMnOnH2O.
3. Manganita, fórmula MnOOH.
4. Brownite é mais raro que o resto. Fórmula Mn₂O₃.
5. Gausmanita, fórmula MnMn₂O_4.
6. Rodonita Mn₂(SiO₃)₂.
7. Mérios carbonatados de manganês.
8. Raspberry Spar ou rodocrosite - MnCO₃.
9. Purpurita - Mn₃PO₄.

Além disso, você pode designar mais alguns minerais, que também incluem o elemento em questão. Isto é:

• calcita;
• siderite;
• minerais de argila;
• calcedônia;
• opala;
• compostos areia-siltoso.

Além das rochas e rochas sedimentares, minerais, o manganês é um elemento químico que faz parte dos seguintes objetos:

1. Organismos vegetais. Os maiores acumuladores deste elemento são: castanha de água, lentilha, diatomáceas.
2. Cogumelos ferrugem.
3. Alguns tipos de bactérias.
4. Seguidores de animais: formigas vermelhas, crustáceos, moluscos.
5. Pessoas - a necessidade diária é de aproximadamente 3-5 mg.
6. As águas dos oceanos contêm 0,3% deste elemento.
7. Conteúdo total na crosta terrestre 0,1% em massa.

Em geral, é o 14º elemento mais abundante em nosso planeta. Entre os metais pesados, é o segundo depoisferro.

Propriedades físicas

Do ponto de vista das propriedades do manganês, como substância simples, várias características físicas básicas podem ser distinguidas por ele.

1. Na forma de uma substância simples, é um metal bastante sólido (na escala de Mohs, o indicador é 4). Cor - branco prateado, coberto com uma película protetora de óxido no ar, brilhante no corte.
2. O ponto de fusão é 1246⁰C.
3. Ferver - 2061⁰C.
4. As propriedades do condutor são boas, é paramagnético.
5. A densidade do metal é 7,44 g/cm³.
6. Existe na forma de quatro modificações polimórficas (α, β, γ, σ), diferindo na estrutura e forma da rede cristalina e na densidade de empacotamento dos átomos. Seu ponto de fusão também é diferente.

Existem três formas principais de manganês usadas na metalurgia: β, γ, σ. Alpha é mais raro, pois é muito frágil em suas propriedades.

Propriedades Químicas

Do ponto de vista da química, o manganês é um elemento químico cuja carga iônica varia muito de +2 a +7. Isso deixa sua marca em sua atividade. Na forma livre no ar, o manganês reage muito fracamente com a água e se dissolve em ácidos diluídos. No entanto, assim que a temperatura aumenta, a atividade do metal aumenta drasticamente.

Então, ele é capaz de interagir com:

• nitrogênio;
• carbono;
• halogênios;
• silicone;
• fósforo;
• enxofre e outros não metais.

Quando aquecido sem ar, o metal passa facilmente para o estado de vapor. Dependendo do estado de oxidação que o manganês apresenta, seus compostos podem ser tanto agentes redutores quanto agentes oxidantes. Alguns exibem propriedades anfotéricas. Assim, os principais são característicos de compostos em que é +2. Anfotérico - +4, e ácido e oxidante forte no valor mais alto +7.

Apesar do manganês ser um metal de transição, são poucos os compostos complexos para ele. Isso se deve à configuração eletrônica estável do átomo, pois seu subnível 3d contém 5 elétrons.

Métodos de obtenção

Existem três maneiras principais pelas quais o manganês (um elemento químico) é obtido na indústria. Como o nome é lido em latim, já designamos - manganum. Se você traduzir para o russo, será "sim, eu realmente esclareço, eu descoloro". O manganês deve seu nome às propriedades manifestas conhecidas desde a antiguidade.

No entanto, apesar da fama, eles conseguiram obtê-lo em sua forma pura para uso apenas em 1919. Isso é feito pelos seguintes métodos.

1. Eletrólise, rendimento do produto é 99,98%. Desta forma, o manganês é obtido na indústria química.
2. Silicotérmico, ou redução de silício. Com este método, o óxido de silício e manganês (IV) são fundidos, resultando na formação de um metal puro. O rendimento é de cerca de 68%, pois como efeito colateral é a combinação do manganês com o silício para formar o silício. oo método é usado na indústria metalúrgica.
3. Método aluminotérmico - restauração com alumínio. Também não dá rendimento de produto muito alto, o manganês é formado contaminado com impurezas.

A produção deste metal é importante para muitos processos realizados na metalurgia. Mesmo uma pequena adição de manganês pode afetar muito as propriedades das ligas. Foi comprovado que muitos metais se dissolvem nele, preenchendo sua rede cristalina.

Em termos de extração e produção deste elemento, a Rússia ocupa o primeiro lugar no mundo. Este processo também é realizado em países como:

• China.
• África do Sul.
• Cazaquistão.
• Geórgia.
• Ucrânia.

Uso Industrial

Manganês é um elemento químico, cujo uso é importante não apenas na metalurgia. mas também em outras áreas. Além do metal em sua forma pura, vários compostos desse átomo também são de grande importância. Vamos designar os principais.

1. Existem vários tipos de ligas que, graças ao manganês, possuem propriedades únicas. Assim, por exemplo, o aço Hadfield é tão forte e resistente ao desgaste que é usado para fundir peças para escavadeiras, máquinas de processamento de pedra, trituradores, moinhos de bolas e peças blindadas.
2. O dióxido de manganês é um elemento oxidante obrigatório da galvanoplastia, é usado para criar despolarizadores.
3. Os compostos de manganês são necessários para a implementação desínteses de várias substâncias.
4. O permanganato de potássio (ou permanganato de potássio) é usado na medicina como um forte desinfetante.
5. Esse elemento é parte do bronze, latão, forma sua própria liga com o cobre, que é usado para fazer turbinas de aeronaves, pás e outras peças.

Papel Biológico

A necessidade diária de manganês para uma pessoa é de 3-5 mg. A deficiência deste elemento leva à depressão do sistema nervoso, distúrbios do sono e ansiedade, tontura. Seu papel ainda não foi totalmente estudado, mas é claro que, antes de tudo, tem impacto em:

• crescimento;
• atividade das gônadas;
• trabalho hormonal;
• formação de sangue.

Esse elemento está presente em todas as plantas, animais, humanos, o que comprova seu importante papel biológico.

Detalhes interessantes do item

Manganês é um elemento químico, fatos interessantes sobre os quais podem impressionar qualquer pessoa, além de fazer você entender a sua importância. Aqui estão os mais básicos deles, que encontraram sua marca na história deste metal.

1. Durante os tempos difíceis da guerra civil na URSS, um dos primeiros produtos de exportação foi o minério contendo uma grande quantidade de manganês.
2. Se o dióxido de manganês for fundido com hidróxido de potássio e salitre, e então o produto for dissolvido em água, transformações surpreendentes começarão. A solução primeiro ficará verde, depois a cor mudará para azul.depois - roxo. Finalmente, ele ficará carmesim e um precipitado marrom cairá gradualmente. Se a mistura for agitada, a cor verde será restaurada novamente e tudo acontecerá novamente. É por isso que o permanganato de potássio recebeu seu nome, que se traduz como "camaleão mineral".
3. Se fertilizantes contendo manganês forem aplicados no solo, a produtividade das plantas aumentará e a taxa de fotossíntese aumentará. O trigo de inverno formará melhor os grãos.
4. O maior bloco do mineral manganês rodonita pesava 47 toneladas e foi encontrado nos Urais.
5. Existe uma liga ternária chamada manganina. É composto por elementos como cobre, manganês e níquel. Sua singularidade é que possui uma alta resistência elétrica, independente da temperatura, mas influenciada pela pressão.

Claro, isso não é tudo o que há a dizer sobre esse metal. O manganês é um elemento químico, cujos fatos interessantes são bastante diversos. Principalmente se falarmos das propriedades que ele confere a várias ligas.