Физические свойства. По внешнему виду марганец похож на железо

По внешнему виду марганец похож на железо. Плотность 7,4 г/см³, плавится при 1244°С, а кипит при 2080°С. Марганец имеет четыре аллотропные модификации, обозначаемые a, b, g, d. Модификация aустойчива при обычной температуре (вплоть, до 710°С), остальные — при высоких. Модификация aхрупка, gи d (отчасти b) пластичны. Марганец хорошо поглощает водород (до 0,6 мл Н₂ на 1 г марганца), не взаимодействуя с ним химически.

Химические свойства

В соответствии с положением марганца в периодической сис­теме Д. И. Менделеева его атом имеет семь валентных электронов (3d⁵4s²). В соединениях марганец может иметь практически весь «спектр» положительных степеней окисления, от +1 до +7 (соот­ветственно валентности I — VII); наиболее характерны для мар­ганца степени окисления +2, +4 и +7.

В соединениях с низшей степенью окисления марганец напо­минает железо, а некоторые его производные с высшей степенью окисления (+7) похожи на соответствующие соединения хлора. С увеличением степени окисления возрастают окислительные свой­ства соединений марганца.

Марганец легко окисляется с поверхности, но образующаяся пленка оксида марганца предохраняет металл от дальнейшего разрушения.

При нагревании марганец активно взаимодействует с кисло­родом (получается смесь оксидов разной валентности):

4Mn+3О₂=2Mn⁺³₂O₃ (Mn⁺²O,Mn⁺⁴O₂, Mn⁺⁷₂О₇)

Кроме того, существует так называемый смешанный оксид марганца Mn₃O₄ (MnO•Mn₂О₃).

При взаимодействии с галогенами при нагревании образуют­ся производные двухвалентного марганца, например MnСl₂:

Mn+Сl₂=MnСl₂

Также марганец реагирует с серой, азотом и другими неме­таллами:

Mn+S=MnS 3Mn+N₂=Mn₃N₂

В ряду напряжений марганец стоит до водорода и вытесняет его из кислот-неокислителей (соляной, разбавленной серной кислот) с образованием солей марганца (II):

Mn+2НСl=MnСl₂+H₂­ Mn+H₂SO_4(разб)=MnSO₄+H₂­

Получение

В промышленности марганец получают различными способами. Один из них — электролитический — дает наиболее чистый металл. Электролизу подвергается водный раствор MnSO₄, с добав­кой (NH₄)₂SO₄. Катоды изготавливают из титанового сплава или нержавеющей стали, аноды — из свинца. Чешуйки марганца снимают с катода и переплавляют.

Другой способ получения марганца — методом алюминотермии из рудных концентратов, например: 3Mn₃O₄+8Аl=9Mn+4Аl₂О₃

Применение

Более 90% производимого марганца широко используют в металлургии. Он применяется при выплавке стали как раскислитель в составе сплава с железом, носящего название ферромарганец.

Марганец в стали является важнейшей легирующей добав­кой. Сталь, содержащая 11-14% марганца, обладает высокой износоустойчивостью и твердостью. Сплавы марганца с медью (марганцовистые бронзы) также прочны и устойчивы к коррозии; они идут на изготовление турбин, винтов самолетов и т.д.

Марганец — жизненно важный элемент, его отсутствие сказы­вается на росте животных и растений и их жизненной стойкости.