БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, БСЭ БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, БСЭ
Навигация:

Библиотека DJVU
Photogallery

БСЭ

Статистика:


Марганец (хим. элемент)

Значение слова "Марганец (хим. элемент)" в Большой Советской Энциклопедии


Марганец (лат. Manganum), Mn, химический элемент VII группы периодической
системы Менделеева; атомный номер 25, атомная масса 54,9380; тяжёлый серебристо-белый металл. В природе элемент представлен одним стабильным изотопом 55Mn.

  Историческая справка. Минералы Марганец (хим. элемент) известны издавна. Древнеримский натуралист Плиний упоминает о чёрном камне, который использовали для обесцвечивания жидкой стеклянной массы; речь шла о минерале пиролюзите MnO2. В Грузии пиролюзит с древнейших времён служил присадочным материалом при получении железа. Долгое время пиролюзит называли чёрной магнезией и считали разновидностью магнитного железняка (магнетита). В 1774 К. Шееле показал, что это соединение неизвестного металла, а другой шведский учёный Ю. Ган, сильно нагревая смесь пиролюзита с углём, получил Марганец (хим. элемент), загрязнённый углеродом. Название Марганец (хим. элемент) традиционно производят от немецкого Manganerz — марганцевая руда.

  Распространение в природе. Среднее содержание Марганец (хим. элемент) в земной коре 0,1 %, в большинстве изверженных пород 0,06—0,2 % по массе, где он находится в рассеянном состоянии в форме Mn2+ (аналог Fe2+). На земной поверхности Mn2+ легко окисляется, здесь известны также минералы Mn3+ и Mn4+ (см. Марганцевые руды). В биосфере Марганец (хим. элемент) энергично мигрирует в восстановительных условиях и малоподвижен в окислительной среде. Наиболее подвижен Марганец (хим. элемент) в кислых водах тундры и лесных ландшафтов, где он находится в форме Mn2+. Содержание Марганец (хим. элемент) здесь часто повышено и культурные растения местами страдают от избытка Марганец (хим. элемент); в почвах, озёрах, болотах образуются железо-марганцевые конкреции, озёрные и болотные руды. В сухих степях и пустынях в условиях щелочной окислительной среды Марганец (хим. элемент) малоподвижен, организмы бедны Марганец (хим. элемент), культурные растения часто нуждаются в марганцевых микроудобрениях. Речные воды бедны Марганец (хим. элемент) (10-6—10-5 г/л), однако суммарный вынос этого элемента реками огромен, причём основная его масса осаждается в прибрежной зоне. Ещё меньше Марганец (хим. элемент) в воде озёр, морей и океанов; во многих местах океанического дна распространены железо-марганцевые конкреции, образовавшиеся в прошлые геологические периоды.

  Физические и химические свойства. Плотность Марганец (хим. элемент) 7,2—7,4 г/см3, tпл 1245 °С; tкип 2150 °C. Марганец (хим. элемент) имеет 4 полиморфные модификации: a-Mn (кубическая объёмноцентрированная решётка с 58 атомами в элементарной ячейке), b-Mn (кубическая объёмноцентрированная с 20 атомами в ячейке), g-Mn (тетрагональная с 4 атомами в ячейке) и d-Mn (кубическая объёмноцентрированная). Температура превращений:



a-модификация хрупка; g (и отчасти b) пластична, что имеет важное значение при создании сплавов.

  Атомный радиус Марганец (хим. элемент) 1,30 . Ионные радиусы (в ): Mn2+ 0,91, Mn4+ 0,52, Mn7+ 0,46. Прочие физические свойства a-Mn: удельная теплоёмкость(при 25 °С) 0,478 кдж/(кг·К) [то есть 0,114 кал/ (г·°С)]; температурный коэффициент линейного расширения (при 20 °С) 22,3×10-6 град -1 теплопроводность (при 25 °С) 66,57 вт/(м×К) [то есть 0,159 кал/(см·сек °С)]; удельное объёмное электрическое сопротивление 1,5—2,6 мком·м (то есть 150—260 мком·см); температурный коэффициент электрического сопротивления (2—3)×10-4 град -1 Марганец (хим. элемент) парамагнитен.

  Химически Марганец (хим. элемент) достаточно активен, при нагревании энергично взаимодействует с неметаллами — кислородом (образуется смесь окислов Марганец (хим. элемент) разной валентности), азотом (Mn4N, Mn2N1, Mn3N2), серой (MnS, MnS2), углеродом (Mn3C, Mn23C6, Mn7C3, Mn5C6), фосфором (Mn2P, MnP) и др. При комнатной температуре Марганец (хим. элемент) на воздухе не изменяется; очень медленно реагирует с водой. В кислотах (соляной, разбавленной серной) легко растворяется, образуя соли двухвалентного Марганец (хим. элемент) При нагревании в вакууме Марганец (хим. элемент) легко испаряется даже из сплавов.

  Марганец (хим. элемент) образует сплавы со многими химическими элементами; большинство металлов растворяется в отдельных его модификациях и стабилизирует их. Так, Cu, Fe, Со, Ni и другие стабилизируют g-модификацию. Al, Ag и другие расширяют области b- и s-Mn в двойных сплавах. Это имеет важное значение для получения сплавов на основе Марганец (хим. элемент), поддающихся пластической деформации (ковке, прокатке, штамповке).

  В соединениях Марганец (хим. элемент) обычно проявляет валентность от 2 до 7 (наиболее устойчивы степени окисления +2, +4 и +7). С увеличением степени окисления возрастают окислительные и кислотные свойства соединений Марганец (хим. элемент)

  Соединения Mn(+2) — восстановители. Окись MnO — порошок серо-зелёного цвета; обладает основными свойствами, нерастворима в воде и щелочах, хорошо растворима в кислотах. Гидроокись Mn(OH)2 — белое вещество, нерастворимое в воде. Соединения Mn(+4) могут выступать и как окислители (а) и как восстановители (б):

  MnO2+4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O    (a)

  (по этой реакции в лабораториях получают хлор)

  MnO2 + KClO3 + 6KOH = ЗК2МnO4 + KCl + ЗН2О    (б)

  (реакция идёт при сплавлении).

  Двуокись MnO2 — черно-бурого цвета, соответствующая гидроокись Mn(OH)4 — темно-бурого цвета. Оба соединения в воде нерастворимы, оба амфотерны с небольшим преобладанием кислотной функции. Соли типа K4MnO4 называются манганитами.

  Из соединений Mn(+6) наиболее характерны марганцовистая кислота и её соли манганаты. Весьма важны соединения Mn(+7) — марганцовая кислота, марганцовый ангидрид и перманганаты.

  Получение. Наиболее чистый Марганец (хим. элемент) получают в промышленности по способу советского электрохимика Р. И. Агладзе (1939) электролизом водных растворов MnSO4 с добавкой (NH4)2SO4 при pH = 8,0—8,5. Процесс ведут с анодами из свинца и катодами из титанового сплава АТ-3 или нержавеющей стали. Чешуйки Марганец (хим. элемент) снимают с катодов и, если необходимо, переплавляют. Галогенным процессом, например хлорированием руды Mn, и восстановлением галогенидов получают Марганец (хим. элемент) с суммой примесей около 0,1 %. Менее чистый Марганец (хим. элемент) получают алюминотермией по реакции:

  3Мn3O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2O3,

  а также электротермией.

  Применение. Основной потребитель Марганец (хим. элемент) — чёрная металлургия, расходующая в среднем около 8—9 кг Марганец (хим. элемент) на 1 т выплавляемой стали. Для введения Марганец (хим. элемент) в сталь применяют чаще всего его сплавы с железом — ферромарганец (70—80 % Марганец (хим. элемент), 0,5—7,0 % углерода, остальное железо и примеси). Выплавляют его в доменных и электрических печах (см. Ферросплавы). Высокоуглеродистый ферромарганец служит для раскисления и десульфурации стали; средне- и малоуглеродистый — для легирования стали. Малолегированная конструкционная и рельсовая сталь содержит 0,9—1,6 % Mn; высоколегированная, очень износоустойчивая сталь с 15 % Mn и 1,25 % C (изобретена английским металлургом Р. Гейрилдом в 1883) была одной из первых легированных сталей. В СССР производится безникелевая нержавеющая сталь, содержащая 14 % Cr и 15 % Mn.

  Марганец (хим. элемент) используется также в сплавах на нежелезной основе (см., например, Манганин). Сплавы меди с Марганец (хим. элемент) применяют для изготовления турбинных лопаток; марганцовые бронзы — при производстве пропеллеров и других деталей, где необходимо сочетание прочности и коррозионной устойчивости. Почти все промышленные алюминиевые сплавы и магниевые сплавы содержат Марганец (хим. элемент) Разработаны деформируемые сплавы на основе Марганец (хим. элемент), легированные медью, никелем и другими элементами. Гальваническое покрытие Марганец (хим. элемент) применяется для защиты металлических изделий от коррозии.

  Соединения Марганец (хим. элемент) применяют и при изготовлении гальванических элементов; в производстве стекла и в керамической промышленности; в красильной и полиграфической промышленности, в сельском хозяйстве (см. Микроудобрения) и т. д.

  Ф. Н. Тавадзе.

 

  Марганец в организме. Марганец (хим. элемент) широко распространён в природе, являясь постоянной составной частью растительных и животных организмов. Содержание Марганец (хим. элемент) в растениях составляет десятитысячные — сотые, а в животных — стотысячные — тысячные доли процента. Беспозвоночные животные богаче Марганец (хим. элемент), чем позвоночные. Среди растений значительное количество Марганец (хим. элемент) накапливают некоторые ржавчинные грибы, водяной орех, ряска, бактерии родов Leptothrix, Crenothrix и некоторые диатомовые водоросли (Cocconeis) (до нескольких процентов в золе), среди животных — рыжие муравьи, некоторые моллюски и ракообразные (до сотых долей процента). Марганец (хим. элемент) — активатор ряда ферментов, участвует в процессах дыхания, фотосинтезе, биосинтезе нуклеиновых кислот и др., усиливает действие инсулина и других гормонов, влияет на кроветворение и минеральный обмен. Недостаток Марганец (хим. элемент) у растений вызывает некрозы, хлороз яблони и цитрусовых, пятнистость злаков, ожоги у картофеля, ячменя и т. п. Марганец (хим. элемент) обнаружен во всех органах и тканях человека (наиболее богаты им печень, скелет и щитовидная железа). Суточная потребность животных и человека в Марганец (хим. элемент) — несколько мг (ежедневно с пищей человек получает 3—8 мг Марганец (хим. элемент)). Потребность в Марганец (хим. элемент) повышается при физической нагрузке, при недостатке солнечного света; дети нуждаются в большем количестве Марганец (хим. элемент), чем взрослые. Показано, что недостаток Марганец (хим. элемент) в пище животных отрицательно влияет на их рост и развитие, вызывает анемию, так называемую лактационную тетанию, нарушение минерального обмена костной ткани. Для предотвращения указанных заболеваний в корм вводят соли Марганец (хим. элемент)

  Г. Я. Жизневская.

 

  В медицине некоторые соли Марганец (хим. элемент) (например, KMnO4) применяют как дезинфицирующие средства (см. Перманганат калия). Соединения Марганец (хим. элемент), применяемые во многих отраслях промышленности, могут оказывать токсическое действие на организм. Поступая в организм главным образом через дыхательные пути, Марганец (хим. элемент) накапливается в паренхиматозных органах (печень, селезёнка), костях и мышцах и выводится медленно, в течение многих лет. Предельно допустимая концентрация соединений Марганец (хим. элемент) в воздухе — 0,3 мг/м3. При выраженных отравлениях наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцевого паркинсонизма.

  Лечение: витаминотерапия, холинолитические средства и др. Профилактика: соблюдение правил гигиены труда.

 

  Лит.: Салли А. Х., Марганец, перевод с английского, Марганец (хим. элемент), 1959; Производство ферросплавов, 2 изд., Марганец (хим. элемент), 1957; Пирсон А., Марганец и его роль в фотосинтезе, в сборнике: Микроэлементы, перевод с английского, Марганец (хим. элемент), 1962.

В Большой Советской Энциклопедии рядом со словом "Марганец (хим. элемент)"

Марвелл Эндрю | Буква "М" | В начало | Буквосочетание "МА" | Марганец (город в Днепропетровской обл.)


Статья про слово "Марганец (хим. элемент)" в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 3094 раз


Интересное