მანგანუმი (ქიმიური ელემენტი): თვისებები, გამოყენება, აღნიშვნა, დაჟანგვის მდგომარეობა, საინტერესო ფაქტები

2024 ავტორი: Angel Austin | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 05:32

მეტალურგიისთვის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ლითონი არის მანგანუმი. გარდა ამისა, ეს ზოგადად საკმაოდ უჩვეულო ელემენტია, რომელთანაც საინტერესო ფაქტებია დაკავშირებული. მნიშვნელოვანია ცოცხალი ორგანიზმებისთვის, საჭიროა მრავალი შენადნობის, ქიმიკატების წარმოებაში. მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომლის ფოტოც შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ. სწორედ მის თვისებებსა და მახასიათებლებს განვიხილავთ ამ სტატიაში.

ქიმიური ელემენტის მახასიათებელი

თუ ვსაუბრობთ მანგანუმზე, როგორც პერიოდული სისტემის ელემენტზე, მაშინ პირველ რიგში უნდა დავახასიათოთ მისი პოზიცია მასში.

1. მდებარეობს მეოთხე ძირითად პერიოდში, მეშვიდე ჯგუფში, მეორად ქვეჯგუფში.
2. რიგი რიცხვი - 25. მანგანუმი ქიმიური ელემენტია, რომლის ატომების ბირთვების მუხტია +25. ელექტრონების რაოდენობა იგივეა, ნეიტრონები - 30.
3. ატომური მასის მნიშვნელობა არის 54, 938.
4. ქიმიური ელემენტის მანგანუმის აღნიშვნა - Mn.
5. ლათინური სახელი - მანგანუმი.

მოთავსებულია ქრომს და რკინას შორის, რაც ხსნის მის მსგავსებას მათთან ფიზიკურ და ქიმიურ მახასიათებლებში.

მანგანუმი - ქიმიური ელემენტი: გარდამავალი ლითონი

თუ განვიხილავთ შემცირებული ატომის ელექტრონულ კონფიგურაციას, მაშინ მისი ფორმულა ასე გამოიყურება: 1s²2s²2p 6 ^3წ2^3p6^4ს2^3დ 5. აშკარა ხდება, რომ ელემენტი, რომელსაც ჩვენ განვიხილავთ, არის გარდამავალი ლითონი d-ოჯახიდან. 3D ქვედონეზე ხუთი ელექტრონი მიუთითებს ატომის სტაბილურობაზე, რაც გამოიხატება მის ქიმიურ თვისებებში.

როგორც ლითონი, მანგანუმი არის შემამცირებელი აგენტი, მაგრამ მისი ნაერთების უმეტესობას შეუძლია გამოავლინოს საკმაოდ ძლიერი ჟანგვის უნარი. ეს განპირობებულია ამ ელემენტის სხვადასხვა ჟანგვის მდგომარეობით და ვალენტობით. ეს არის ამ ოჯახის ყველა ლითონის თავისებურება.

ამგვარად, მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც მდებარეობს სხვა ატომებს შორის და აქვს თავისი განსაკუთრებული მახასიათებლები. მოდით განვიხილოთ რა არის ეს თვისებები უფრო დეტალურად.

მანგანუმი ქიმიური ელემენტია. ჟანგვის მდგომარეობა

ჩვენ უკვე მივეცით ატომის ელექტრონული ფორმულა. მისი თქმით, ამ ელემენტს შეუძლია გამოავლინოს რამდენიმე დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობა. ეს არის:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

ატომის ვალენტობა არის IV. ყველაზე სტაბილურია ის ნაერთები, რომლებშიც მანგანუმს აქვს +2, +4, +6 მნიშვნელობები. ჟანგვის უმაღლესი ხარისხი საშუალებას აძლევს ნაერთებს იმოქმედონ როგორც ყველაზე ძლიერი ჟანგვის აგენტები. მაგალითად: KMnO₄, Mn₂O₇.

+2-ის შემცველი ნაერთები შემცირების აგენტებია, მანგანუმის (II) ჰიდროქსიდს აქვს ამფოტერული თვისებები, ჭარბობს ძირითადი. შუალედური დაჟანგვის მდგომარეობები ქმნიან ამფოტერულ ნაერთებს.

აღმოჩენის ისტორია

მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც არ იქნა აღმოჩენილი დაუყოვნებლივ, მაგრამ თანდათანობით და სხვადასხვა მეცნიერების მიერ. თუმცა მის ნაერთებს ადამიანები უძველესი დროიდან იყენებდნენ. მანგანუმის (IV) ოქსიდი გამოიყენებოდა მინის დნობისთვის. ერთმა იტალიელმა განაცხადა, რომ ამ ნაერთის დამატება სათვალეების ქიმიურ წარმოებაში მათ ფერს მეწამულს ხდის. ამასთან, იგივე ნივთიერება ხელს უწყობს ფერად სათვალეებში ნისლის მოცილებას.

მოგვიანებით ავსტრიაში, მეცნიერმა კაიმმა მოახერხა მეტალის მანგანუმის ნაჭერი მიეღო პიროლიზიტის (მანგანუმის (IV) ოქსიდი), კალიუმის და ნახშირის მაღალ ტემპერატურაზე ზემოქმედებით. თუმცა ამ ნიმუშს ბევრი მინარევები ჰქონდა, რომელიც მან ვერ აღმოფხვრა, ამიტომ აღმოჩენა არ შედგა.

კიდევ მოგვიანებით, სხვა მეცნიერმა ასევე ასინთეზა ნარევი, რომელშიც მნიშვნელოვანი ნაწილი იყო სუფთა ლითონი. ეს იყო ბერგმანი, რომელმაც ადრე აღმოაჩინა ელემენტი ნიკელი. თუმცა, მას არ ჰქონდა განზრახული საქმის დასრულება.

მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც პირველად მიიღო და იზოლირებული მარტივი ნივთიერების სახით კარლ შელემ 1774 წელს. თუმცა მან ეს გააკეთა ი.განთან ერთად, რომელმაც დაასრულა ლითონის ნაჭრის დნობის პროცესი. მაგრამ მათაც კი ვერ მოახერხეს მისი მინარევებისაგან სრულად გათავისუფლება და პროდუქტის 100%-იანი მოსავლიანობის მიღება.

მიუხედავად ამისა, ეს დრო გახდაამ ატომის აღმოჩენა. იგივე მეცნიერები ცდილობდნენ სახელი დაერქმიათ როგორც აღმომჩენები. მათ აირჩიეს ტერმინი მანგანუმი. თუმცა, მაგნიუმის აღმოჩენის შემდეგ დაიწყო დაბნეულობა და მანგანუმის სახელი შეიცვალა თანამედროვეზე (H. David, 1908).

რადგან მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომლის თვისებები ძალიან ღირებულია მრავალი მეტალურგიული პროცესისთვის, დროთა განმავლობაში საჭირო გახდა მისი სუფთა სახით მოპოვების გზა. ეს პრობლემა მთელ მსოფლიოში მეცნიერებმა გადაჭრეს, მაგრამ გადაჭრა მხოლოდ 1919 წელს საბჭოთა ქიმიკოსის რ. აგლაძის შრომის წყალობით მოახერხეს. სწორედ მან აღმოაჩინა მეთოდი, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია ელექტროლიზით მანგანუმის სულფატებისა და ქლორიდებისგან სუფთა ლითონის მიღება 99,98% ნივთიერების შემცველობით. ახლა ეს მეთოდი გამოიყენება მთელ მსოფლიოში.

ბუნებაში ყოფნა

მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომლის მარტივი ნივთიერების ფოტო შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ. ბუნებაში, ამ ატომის მრავალი იზოტოპია, ნეიტრონების რაოდენობა, რომლებშიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ამრიგად, მასობრივი რიცხვები მერყეობს 44-დან 69-მდე. თუმცა, ერთადერთი სტაბილური იზოტოპი არის ელემენტი მნიშვნელობით ⁵⁵Mn, ყველა დანარჩენს აქვს ან უმნიშვნელოდ მოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდი ან არსებობს ძალიან მცირე რაოდენობით.

ვინაიდან მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომლის დაჟანგვის მდგომარეობა ძალიან განსხვავებულია, ის ასევე ქმნის ბევრ ნაერთს ბუნებაში. მისი სუფთა სახით, ეს ელემენტი საერთოდ არ გვხვდება. მინერალებსა და მადნებში მისი მუდმივი მეზობელი რკინაა.საერთო ჯამში, შესაძლებელია რამდენიმე ყველაზე მნიშვნელოვანი ქანების იდენტიფიცირება, რომელიც მოიცავს მანგანუმს.

1. პიროლუზიტი. რთული ფორმულა: MnO₂nH₂O.
2. ფსილომელანი, MnO2mMnOnH2O მოლეკულა.
3. მანგანიტი, ფორმულა MnOOH.
4. ბრაუნიტი დანარჩენზე იშვიათია. ფორმულა Mn₂O₃.
5. გაუსმანიტი, ფორმულა MnMn₂O_4.
6. როდონიტი Mn₂(SiO₃)₂.
7. მანგანუმის კარბონატული საბადო.
8. ჟოლოს სპარი ან როდოქროზიტი - MnCO₃.
9. პურპურიტი - Mn₃PO₄.

გარდა ამისა, შეგიძლიათ მიუთითოთ კიდევ რამდენიმე მინერალი, რომელიც ასევე შეიცავს სადავო ელემენტს. ეს არის:

• კალციტი;
• siderite;
• თიხის მინერალები;
• ქალცედონია;
• ოპალი;
• ქვიშა-სილამური ნაერთები.

ქანებისა და დანალექი ქანების, მინერალების გარდა, მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომელიც შედის შემდეგი ობიექტების შემადგენლობაში:

1. მცენარის ორგანიზმები. ამ ელემენტის ყველაზე დიდი აკუმულატორებია: წყლის წაბლი, იხვი, დიატომები.
2. ჟანგის სოკო.
3. ბაქტერიების ზოგიერთი სახეობა.
4. შემდეგი ცხოველები: წითელი ჭიანჭველები, კიბოსნაირები, მოლუსკები.
5. ადამიანები - ყოველდღიური მოთხოვნილება არის დაახლოებით 3-5 მგ.
6. ოკეანეების წყლები შეიცავს ამ ელემენტის 0,3%-ს.
7. დედამიწის ქერქში მთლიანი შემცველობა 0,1% მასის მიხედვით.

ზოგადად, ეს არის მე-14 ყველაზე უხვი ელემენტი ჩვენს პლანეტაზე. მძიმე ლითონებს შორის ის მეორე ადგილზეა შემდეგრკინა.

ფიზიკური თვისებები

მანგანუმის, როგორც მარტივი ნივთიერების თვისებების თვალსაზრისით, შეიძლება გამოიყოს რამდენიმე ძირითადი ფიზიკური მახასიათებელი.

1. მარტივი ნივთიერების სახით საკმაოდ მყარი ლითონია (მოჰსის შკალაზე მაჩვენებელი 4-ია). ფერი - მოვერცხლისფრო-თეთრი, ჰაერში დამცავი ოქსიდის ფენით დაფარული, ჭრილში მბზინავი.
2. დნობის წერტილი არის 1246⁰C.
3. ადუღება - 2061⁰C.
4. გამტარის თვისებები კარგია, ის პარამაგნიტურია.
5. მეტალის სიმკვრივე არის 7,44 გ/სმ³.
6. არსებობს ოთხი პოლიმორფული მოდიფიკაციის სახით (α, β, γ, σ), რომლებიც განსხვავდება კრისტალური მედის აგებულებითა და ფორმით და ატომების შეფუთვის სიმკვრივით. მათი დნობის წერტილიც განსხვავებულია.

მეტალურგიაში გამოიყენება მანგანუმის სამი ძირითადი ფორმა: β, γ, σ. ალფა უფრო იშვიათია, რადგან ის ძალიან მყიფეა თავისი თვისებებით.

ქიმიური თვისებები

ქიმიის თვალსაზრისით, მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომლის იონური მუხტი მნიშვნელოვნად განსხვავდება +2-დან +7-მდე. ეს კვალს ტოვებს მის საქმიანობაზე. ჰაერში თავისუფალი სახით მანგანუმი ძალიან სუსტად რეაგირებს წყალთან და იხსნება განზავებულ მჟავებში. თუმცა, როგორც კი ტემპერატურა მოიმატებს, ლითონის აქტივობა მკვეთრად იზრდება.

ასე რომ, მას შეუძლია ურთიერთობა:

• აზოტი;
• ნახშირბადი;
• ჰალოგენები;
• სილიკონი;
• ფოსფორი;
• გოგირდი და სხვა არამეტალები.

ჰაერის გარეშე გაცხელებისას ლითონი ადვილად გადადის ორთქლის მდგომარეობაში. დაჟანგვის მდგომარეობიდან გამომდინარე, რომელსაც ავლენს მანგანუმი, მისი ნაერთები შეიძლება იყოს როგორც აღმდგენი, ასევე ჟანგვის აგენტები. ზოგიერთს ამფოტერული თვისებები აქვს. ასე რომ, მთავარი დამახასიათებელია ნაერთებისთვის, რომლებშიც ის +2ა. ამფოტერული - +4, ხოლო მჟავე და ძლიერი ჟანგვის უმაღლესი მნიშვნელობით +7.

მიუხედავად იმისა, რომ მანგანუმი გარდამავალი ლითონია, მისთვის რთული ნაერთები ცოტაა. ეს გამოწვეულია ატომის სტაბილური ელექტრონული კონფიგურაციით, რადგან მისი 3D ქვედონე შეიცავს 5 ელექტრონს.

მოპოვების მეთოდები

მრეწველობაში მანგანუმის (ქიმიური ელემენტის) მიღების სამი ძირითადი გზა არსებობს. როგორც სახელი იკითხება ლათინურად, ჩვენ უკვე დავნიშნეთ - მანგანუმი. თუ რუსულად თარგმნით, ეს იქნება "დიახ, მე ნამდვილად ვაზუსტებ, მე გაუფერულდება". მანგანუმი თავის სახელს ატარებს ანტიკურ დროიდან ცნობილი მანიფესტაციური თვისებების გამო.

თუმცა, მიუხედავად დიდებისა, მათ შეძლეს მისი სუფთა სახით გამოსაყენებლად მხოლოდ 1919 წელს. ეს კეთდება შემდეგი მეთოდებით.

1. ელექტროლიზი, პროდუქტის გამოსავალი არის 99,98%. ამ გზით მანგანუმი მიიღება ქიმიურ მრეწველობაში.
2. სილიკოთერმული, ან სილიციუმის შემცირება. ამ მეთოდით ხდება სილიციუმის და მანგანუმის (IV) ოქსიდის შერწყმა, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სუფთა ლითონი. მოსავლიანობა არის დაახლოებით 68%, რადგან გვერდითი ეფექტი არის მანგანუმის კომბინაცია სილიციუმთან სილიციდის წარმოქმნით. Theმეთოდი გამოიყენება მეტალურგიულ მრეწველობაში.
3. ალუმინოთერმული მეთოდი - აღდგენა ალუმინით. ასევე არ იძლევა პროდუქტის ძალიან მაღალ მოსავალს, მანგანუმი წარმოიქმნება მინარევებით დაბინძურებული.

ამ ლითონის წარმოება მნიშვნელოვანია მეტალურგიაში განხორციელებული მრავალი პროცესისთვის. მანგანუმის მცირე დამატებამაც კი შეიძლება დიდად იმოქმედოს შენადნობების თვისებებზე. დადასტურებულია, რომ მასში ბევრი ლითონი იხსნება და ავსებს მის ბროლის გისოსს.

ამ ელემენტის მოპოვებისა და წარმოების თვალსაზრისით რუსეთი მსოფლიოში პირველ ადგილზეა. ეს პროცესი ასევე ტარდება ისეთ ქვეყნებში, როგორიცაა:

• ჩინეთი.
• სამხრეთ აფრიკა.
• ყაზახეთი.
• საქართველო.
• უკრაინა.

სამრეწველო გამოყენება

მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომლის გამოყენებაც მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ მეტალურგიაში. არამედ სხვა სფეროებშიც. გარდა ლითონისა მისი სუფთა სახით, ამ ატომის სხვადასხვა ნაერთებსაც დიდი მნიშვნელობა აქვს. მოდით გამოვყოთ მთავარი.

1. არსებობს რამდენიმე სახის შენადნობები, რომლებსაც მანგანუმის წყალობით უნიკალური თვისებები აქვთ. მაგალითად, ჰედფილდის ფოლადი იმდენად ძლიერი და აცვიათ გამძლეა, რომ გამოიყენება ექსკავატორების ნაწილების დნობისთვის, ქვის გადამამუშავებელი მანქანების, დამსხვრევის, ბურთის წისქვილების და ჯავშანტექნიკის ნაწილების დასადნებლად.
2. მანგანუმის დიოქსიდი ელექტრული საფარის სავალდებულო ჟანგვის ელემენტია, იგი გამოიყენება დეპოლარიზატორების შესაქმნელად.
3. მანგანუმის ნაერთები საჭიროა ორგანულის განსახორციელებლადსხვადასხვა ნივთიერების სინთეზი.
4. კალიუმის პერმანგანატი (ან კალიუმის პერმანგანატი) გამოიყენება მედიცინაში, როგორც ძლიერი სადეზინფექციო საშუალება.
5. ეს ელემენტი არის ბრინჯაოს, სპილენძის ნაწილი, ქმნის საკუთარ შენადნობას სპილენძთან, რომელიც გამოიყენება თვითმფრინავის ტურბინების, პირების და სხვა ნაწილების დასამზადებლად.

ბიოლოგიური როლი

ადამიანის ყოველდღიური მოთხოვნილება მანგანუმზე არის 3-5 მგ. ამ ელემენტის ნაკლებობა იწვევს ნერვული სისტემის დეპრესიას, ძილის დარღვევას და შფოთვას, თავბრუსხვევას. მისი როლი ჯერ ბოლომდე შესწავლილი არ არის, მაგრამ ცხადია, რომ, პირველ რიგში, გავლენას ახდენს:

• ზრდა;
• გონადების აქტივობა;
• ჰორმონების მუშაობა;
• სისხლწარმოქმნა.

ეს ელემენტი გვხვდება ყველა მცენარეში, ცხოველში, ადამიანში, რაც ადასტურებს მის მნიშვნელოვან ბიოლოგიურ როლს.

საინტერესო ნივთის დეტალები

მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, საინტერესო ფაქტები, რომლის შესახებაც შეუძლია ნებისმიერ ადამიანზე შთაბეჭდილების მოხდენა და ასევე გაგება, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია ის. წარმოგიდგენთ მათგან ყველაზე ძირითადს, რომლებმაც თავიანთი კვალი ჰპოვეს ამ ლითონის ისტორიაში.

1. სსრკ-ში სამოქალაქო ომის რთულ პერიოდში, ერთ-ერთი პირველი საექსპორტო პროდუქტი იყო დიდი რაოდენობით მანგანუმის შემცველი მადანი.
2. თუ მანგანუმის დიოქსიდი შერწყმულია კალიუმის ჰიდროქსიდთან და მარილიანთან და შემდეგ პროდუქტს წყალში ხსნიან, საოცარი გარდაქმნები დაიწყება. ხსნარი ჯერ გახდება მწვანე, შემდეგ ფერი შეიცვლება ლურჯად.შემდეგ - იასამნისფერი. ბოლოს ჟოლოსფერი გახდება და თანდათან ამოვა ყავისფერი ნალექი. თუ ნარევი შეირყევა, მაშინ მწვანე ფერი კვლავ აღდგება და ყველაფერი ისევ განმეორდება. სწორედ ამის გამო მიიღო სახელი კალიუმის პერმანგანატმა, რაც ითარგმნება როგორც "მინერალური ქამელეონი".
3. თუ მანგანუმის შემცველი სასუქები მიწაზე შეიტანეს, მაშინ მცენარეთა პროდუქტიულობა გაიზრდება და გაიზრდება ფოტოსინთეზის ტემპი. ზამთრის ხორბალი უკეთესად წარმოქმნის მარცვლებს.
4. მანგანუმის მინერალური როდონიტის უდიდესი ბლოკი იწონიდა 47 ტონას და აღმოაჩინეს ურალში.
5. არსებობს სამჯერადი შენადნობი, რომელსაც ეწოდება მანგანინი. იგი შედგება ისეთი ელემენტებისაგან, როგორიცაა სპილენძი, მანგანუმი და ნიკელი. მისი უნიკალურობა იმაში მდგომარეობს, რომ მას აქვს მაღალი ელექტრული წინააღმდეგობა, რომელიც ტემპერატურისგან დამოუკიდებელია, მაგრამ გავლენას ახდენს წნევა.

რა თქმა უნდა, ეს ყველაფერი არ არის სათქმელი ამ მეტალზე. მანგანუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომლის შესახებ საინტერესო ფაქტები საკმაოდ მრავალფეროვანია. განსაკუთრებით თუ ვსაუბრობთ თვისებებზე, რომლებსაც ის ანიჭებს სხვადასხვა შენადნობებს.