خواص عنصر

ثابت های مادی و فراوانی وقوع در طبیعت

منگنز

ایزوتوپ های عنصر

منگنز به عنوان یک عنصر ناهمسان‌توپی در طبیعت فقط به شکل یک ایزوتوپ پایدار وجود دارد. تمام 20 ایزوتوپ رادیواکتیو شناخته شده دیگر به صورت مصنوعی تولید شده اند و نیمه عمر نسبتاً کوتاهی دارند (41 mn-5.6 روز).

طرح سطح انرژی

خواص بیشتر

منگنز در حالت خالص خود یک فلز سنگین نقره ای-سفید، پارامغناطیس، بسیار سخت و شکننده است. می توان آن را در ظروف فولادی پودر کرد. این فلز دارای نقطه ذوب و جوش نسبتاً بالایی است. گرما و الکتریسیته را ضعیف هدایت می کند. منگنز تمام حالت های اکسیداسیون از -III تا +VII را در ترکیبات تشکیل می دهد. مهمترین و سازگار سطح +II است. منگنز به دلیل پتانسیل نرمال منفی آن یک فلز نسبتا پایه است. منگنز حتی در دمای اتاق هیدروژن را از آب آزاد می کند. اسیدها به منگنز حمله می کنند و نمک های منگنز (II) را تشکیل می دهند. منگنز اولین عنصر از گروه به اصطلاح منگنز است. این گروه همچنین شامل عناصر تکنسیوم، رنیم و بوریم است.

کشف

در سال 1774 شیمیدان سوئدی JOHAN GOTTLIEB GAHN (1745-1818) منگنز را کشف کرد. او آن را با کاهش دی اکسید منگنز و زغال سنگ به شکل بسیار ناخالص جدا کرد. GAHN این فلز را منیزیم نامید زیرا دی اکسید منگنز خودسرانه نامیده می شد منیزیم سیاه تعیین شد. این نام بعداً توسط MH KLAPROTH به منگنیوم تغییر یافت تا از اشتباه گرفتن با منیزیم جلوگیری شود. نماد شیمیایی Mn تنها در سال 1814 توسط جی جی برزلیوس پیشنهاد شد.

وقوع/تولید

منگنز جایگاه چهاردهم را در فراوانی عناصر اشغال می کند. یعنی یکی از عناصر نسبتاً رایج روی زمین است. منگنز هرگز به شکل عنصری در طبیعت وجود ندارد. با این حال، به شکل ترکیبات آن گسترده است و اغلب همراه با آهن وجود دارد. ذخایر اصلی در جمهوری آفریقای جنوبی، در سواحل شرقی دریای سیاه و در گابن، هند و برزیل است. سنگ معدن منگنز مهم عبارتند از پیرولوریت (MnO2)، برونیت (Mn2O3)، منگنیت (MnO(OH)) و شن منگنز (MnS2). منگنز را می توان از دی اکسید منگنز با احیاء با سیلیکون به روش کلاسیک تولید کرد. اکسید منگنز (IV) با واکنش شدید ابتدا به اکسید منگنز (II, III) کمتر واکنش‌پذیر و اکسید منگنز (II) تبدیل می‌شود و سپس با سیلیکون واکنش داده و منگنز را تشکیل می‌دهد. امروزه، منگنز خالص عمدتاً به صورت الکترولیتی با رسوب کاتدی از محلول سولفات منگنز (II) با خلوص بالا بر روی الکترودهای فولادی یا هاستلوی به دست می‌آید. به دلیل شکنندگی منگنز، تولید فلز خالص از نظر فنی ناچیز است. آلیاژهای Fe-Mn که از مخلوط سنگ معدن آهن و منگنز با کک در کوره بلند تولید می شوند، از اهمیت فنی بالایی برخوردار هستند.

استفاده کنید

از نظر فنی، منگنز فلزی اهمیت کمی دارد. این ماده هم به صورت خالص و هم به صورت آلیاژ (عمدتاً با آهن) به عنوان یک عامل اکسید کننده در متالورژی فولاد استفاده می شود. بیشتر سنگ معدن منگنز استخراج شده مستقیماً به آلیاژهای منگنز تبدیل می شود. فولادهای منگنزی با محتوای منگنز کم دارای استحکام و سختی خاصی هستند و برای فنرها، محورها و غیره استفاده می شوند. در شرایط کوئنچ، فولادهای منگنز اتنیتی بسیار سخت و مستحکم، جعل‌پذیر، سخت‌شدنی، مقاوم در برابر سایش و مقاوم در برابر حرارت هستند. بنابراین از آنها به ویژه برای دندان های بیل مکانیکی، فک ها، ریل ها، نقاط، شیرها و موارد دیگر استفاده می شود. ابزار برش مورد استفاده آلیاژهای هوسلر فرومغناطیسی هستند، به راحتی قابل تغییر شکل و مقاوم در برابر خوردگی هستند. بنابراین، آنها عمدتا برای تولید آهنرباهای دائمی استفاده می شوند.

اتصالات مهم

اکسیدهای منگنز (Mn2O7، MnO2، Mn2O3، MnO)، پرمنگنات ها (MnO4 +)، هالیدها (MnXF3 و MnX2) و انواع کمپلکس های دیگر.

ساختمان

منگنز در دمای اتاق در نزدیکترین بسته بندی مکعبی متبلور می شود.