Марганец

(от нем. Manganerz - марганцевая руда. Лат. Manganum) Mn, хим. Элемент VII гр. Периодич. Системы, ат. Н. 25, ат. М. 54,9380. В природе один устойчивый изотоп 55 Мn. Конфигурация внеш. Электронной оболочки атома 3d54s2, степени окисления от +2 до +7, наиб. Устойчивы соед. Мn(II) и Mn(VII). Энергии ионизации при последоват. Переходе от Мn0 к Мn2+ соотв. Равны 7,435 и 15,6401 эВ. Элсктроотрицатсльность по Полингу 2,5. Ионные радиусы (в скобках указаны координац. Числа) Мn2+ 0,080 нм (4), 0,089 нм (5), 0,104 (7), Мn7+ 0,039 (4), 0,060 нм (6). Содержание М. В земной коре 0,1% по массе, в океанич. Воде 2.10-7%. В своб. Виде в природе не встречается. Входит в состав множества минералов, преим. Типа оксидов. Наиб. Распространены пиролюзит b-МnО 2, псиломелан mМО.nМnО 2.хН 2 О [М = Ва, Са, К, Мn(II)], манганит b-MnOOH, браунит 3Мn2 О 3.MnSiO3, родохрозит МnСО 3.

Главные месторождения марганцевых руд (50-75% мировых запасов, 1981) находятся в СССР. За рубежом крупнейшие месторождения известны в ЮАР (более 3 млрд. Т, в пересчете на металл), Австралии (490 млн. Т), Габоне (450 млн. Т), Бразилии (100 млн. Т), Индии (80 млн. Т), Гане (10 млн. Т). Общая мировая добыча марганцевых руд 20-25 млн. Т/год. Большое кол-во М. Содержат железо-марганцевые конкреции, расположенные в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах. Их ресурсы в Тихом океане оцениваются в 90-1650 млрд. Т. Свойства. Компактный М. - серебристо-белый металл. Известно 4 кубич. Кристаллич. Модификации М. Ниже 710°С устойчива a-форма (а = 0,89125 нм, z =58, пространств. Группа I43m, плотн. 7,44 г/см 3), при 710-1090°С - b-форма ( а =0,6300 нм, z= 20, пространств.

Группа P413, плотн. 7,29 г/см 3), при 1090-1137°С - g-форма (а = 0,38550 нм при 1100°С, z =4, пространств. Группа Fm3m, плотн. 6,37 г/см 3), выше 1137°С - d-форма ( а =0,30750 нм при 1143°С, z= 2, пространств. Группа Im3m, плотн. 6,28 г/см 3). DH0 полиморфных переходов (в кДж/моль) a . B 2,2, b . D 2,1, d . G 1,9. При охлаждении до комнатной т-ры g-форма переходит в тетрагон. Кристаллич. Модификацию ( а =0,3774 нм, с= 0,3525 нм, плотн. 7,21 г/см 3). Т. Пл. 1244°С, т. Кип. Ок. 2080 °С. С°. Р[в Дж/(моль. К)] a-формы 26,3, b 26,5, g 27,6. DH0 пл 12,0 кДж/моль, DH0 исп 227 кДж/моль. Ур-ния температурной зависимости давления пара lgр (Пa)= 10,8828 Ч 13625/Т (1043 [ Т [ 1158 К) и lgp (Па) = 20,005 - 14850/T - 2,52 lgT(1517 [ T [ 2353 К).

Температурный коэф. Линейного расширения (в К -1) в интервале 0-20o С для a-Мn 2,23 Х 10-5, b 2,49 Х 10-5, g 1,475 Х 10-5. R (в мкОм. См) для a-Mn ~ 140, b 91, g 35-40. Температурный коэф. R (в К -1) для a-Мn (2-3).10-4, b 1,36.10-3, g (5,5-6,5).10-3. Теплопроводность 66,5 Вт/(см. К). Ниже Ч 173°С М. Антифeрромагнитен, при более высоких т-рах парамагнитен. Магн. Восприимчивость +9,6.10-6. Модификации a, b и d хрупкие, g-Mn пластичен, но после деформации медленно разрушается. Твердость по шкале Роквелла a-Мn 70, g-Мn 20. М. Легко окисляется на воздухе, образуя выше 800°С окалину, состоящую из внутр. Слоя МnО и внеш. Слоя Мn3 О 4. Ниже 800 °С образуется Мn2 О 3, а при т-рах ниже 450°С - МnО 2 (см. Марганца оксиды). Поглощает Н 2 (до 60 см 3 на 100 г М.) с образованием твердых р-ров.

М. Взаимод. С галогенами, давая дигалогениды МnХ 2 (с фтором также MnF3 и MnF4) - кристаллы. Хорошо раств. В воде (кроме MnF2). Образуют кристаллогидраты (см. Также табл.). Для MnBr2 т. Пл. 698 °С, MnI2 638°С. Дихлорид MnCl2 получают взаимод. MnО 2 с конц. Соляной к-той или Mn, MnО либо MnСО 3 с газообразным НCl. Применяют для получения пигментов, как катализатор в орг. Синтезе, реагент для обнаружения S2O82- , IO4-, для обработки семян с целью ускорения роста растений, в физ.-хим. Анализе как репер. .