А.К. Лаврухина, Л.В. Юкина - Аналитическая химия Марганца (1113386), страница 2
Текст из файла (страница 2)
6 — 6,5 Верналит ерра1иклиилт Манганокальцит Олигонпт Мп01 Н,О (Хп,Ып)Ре,01 (Са,Мп)СО1 44 — 5' -и 10 — 20 20 — 25 2,4 — 3,0 5,1 — 5,2 3,3 2 — 3 5,5 — 6,5 3,5 — 4,0 2,2 10-' 2,4 10-' 1,0 10 ' 1,6 10 1 1,5.10 ' 1,410' 3,0.10 ' 1 10 в -1,6 10 ' (Мп,уе)СОв 23 — 32 3,5 — 4,5 3,7 — 3,8 Бустаиит (Са,Мп)в(81101) 3Г1 — 3,4 12 — 20 5,5 — 6,0 Распространение марганца а природных объектах (120, 552, 714, 762, 1268, 1523, 1537) Земная нора Изаержениые породы ультраоепоаные осаозиые средние кислые Осадочные породы глины, сланцы карбоиатные почвы Воды океаническая и морская речная подземная минералпвовапнаа Метеориты хоплриты, богатые железом хопдриты, бедные железом углпстые хондрпты 1 пша углиетые хопдраты Н тина углистые хопдрпты 1Н типа ахондраты, бедные кальцием ахопдриты, богатые кальцием железные Лунные породы Чистый металтпческий марганец в технике не применяют из-за большой твердости н хрупкости, однако соединения марганца давно используют во многих отраслях народного хозяйства.
Около 90% всего добываемого марганца идет на изготовление легированных сталей. Прежде всего его испольауют в металлургии для раскислення железа, стали н бронзы. Металлический марганец, добавленный к расплавленному железу, извлекает нз распчава остатки кислорода н уносит его в шлак. Марганец также регулирует содержание серы в стали, н, наконец, прн большом содержании его в расплаве он входит в состав стали, придавая ей ббльшую твердость, конкость, нязкость и повышенное сопротивление к изнашивашпо (600, 10361. Марганец в виде сплава манганнна, состоящего из 838е меди, 13% марганца и 4% никеля, используют в электротехнике для изготовления сопротивлений.
Таблица 2 Основные ееойетаа минералов марганца (4., 63, 64, 217, 401, 567, 600) От светло-серого ло черного, метал- лический блеск Черный От темио-серого Ло черао1о Коричневый Коричневый ло черного Серый, бледно- розовый,красный, коричневый Красный, блолпо- розовый, корич- невый Смолино-черный "1ерпый Серовато-белый, белый Желтовато- иан серовато-белый, белый Белый, зеленова- то-белый, розова- то-еерый Широкое применение нашел пиролюзнт в производстве стекла, олиф, хлора, в элементах Леклаяпреи сухих элементах.
Из соединений марганца наиболее важныыи являются перманганат калия в качестве окисляющего, отбеливающего н дезинфицирующего средства; хлорпд н сульфат марганца и другие соли, которые находят применение в производстве красителей, при снтцепечатанин, а также в сельском хозяйстве, благодаря своей способности усиливать действие ваькных растительных ферментов. Предельно допустимое содержание марганца в воадухе производственных помещений 0,0003 яг,1л. Соединения марганца, если их содержание превышает норму, действуют как яды, вызывая хроническое отравление.
Н пРомышленности применяют трн метода получения металлического марганца [567): восстановление кремнием, алюмотермическое восстановление и электролиз. Первый метод в настоя- щее время пе имеет технического значения. Алюмотермическим методом металлический марганец получают по реакции 311пв08+ 8А! 9Мп+ 4А)303. Марганец, полученный этим способом, как правило, ттредставляет собой смесь двух модификаций марганца [а и [3). Электролитический метод производства марганца позволяет получить весьма чистый металл [7, 234, 617, 657] и состоит нз четырех стадий: восстановительного обжига руды [переведение всего марганца в МпО), пыщелачивания продукта разбавленной Н260ю соДеРжаЩей []ч Нс)230ю очистки полУченного РаствоРа (удаление примесей ге, Аз, Сп, уп, РЬ, Н[, Со и других) и электролиза. Соединения марганца, содержащиесн в болыпинстве руд, нерастворимы в кислотах.
Для переведения всех соединений марганца в МпО, растворимую в кислоте, проводят стадию восстановителыгого обжига руды. Очистка кислотного раствора от примесей Ге, Сп, Ы, Со и других необходима в виду нысокого отрицательного значения электродного потенциала марганца, поэтому все перечисленные выше ыеталлы осаждаются при электролизе водного раствора раньше марганг(а. 11оличество примесей в растворе, который подвергается электролизу, не должно быть больше 1 мг[л, Описано еще несколько способов производства металлического марганца.
Некоторые из пих имеют только исторический интерес — они потеряли свое практическое аначение. Однако другие, как например, процесс дистилляции, весьма ваяспы, поскольку позволяют получить металл очень высокой чистоты [551, 567]. Дистилляция марганца в вакууме впервые описана в [1491]. Образование неочищенного марганца происходит восстановлением окислов марганца углеродом: 51п03+ 2С = Мп 6- 2СО.
Чистый марганец получают пз очень чистой й!пО, восстановлением водородом под высоким давлением. Слитки марганца получают ванной плавкой, при этом достигается эффектнвная очистка от примесей [1911. Относительно чистый марганец может быть цолучен при электролизе водного раствора соли марганца с использованием ртуттюго катода [567].
Полученный таким способом марганец представляет собой тонкий порошок, который легко окисляется и часто бывает пирофорным. Для повышения степени очистки и упрощения технологического процесса марганцевые растворы очищают от примесей [се, Со, Н[, Сп чкстракцией марганцевыми солями жирных кислот фракцийф— С„[46] Примеси переходят в органический слой, а очищенный марганцевый раствор подвергают электролизу. Степень чистоты марганцевых растворов составляет 99,99%.
ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАРГА1ЩА Марганец — серебристо-белый металл с розовым отливом, твердый, но хрупкий. Марганец полиморфен и имеет четыре модификации; а, [э, Т и б [табл. 3). а- и [)хй!одификации представляют собой хрупкие, но твердые металлы, способные царапать стекло. Таблица 3 Аллотропные модификации марганца [567] молифи- ивцил Область устойчивости, 'с Кубическая объеиноцен. трнрованная То же Тетрагональная гране- центрированная Кубическая объемно- цонтрированаая 8 894 ч,700 7,44 58 700 — 1079 1079 вЂ П 20 6,289 7,29 7,21 От П43 по т.
пл. л(244~3 Расплав 5,00 1244~-3 2095 Сы. вв Т-Марганец, который при обычной температуре переходит в а-модификацию, пластичный и мягкий металл, легко сгибается и режется [1400]. По физическим [см. ниже) Н26, 307, 543, 546, 552, 567, 600] и химическим свойствам марганец напоминает железо. Порядковый номер Атомный вес 51,9380 Удельный вес, г(с.и' Сы.
*' Твердость по Моосу Т. пл., 'С Т. кнп,'С (760 мм рт. ст.) Атомный объем, смЧв-с7ио.и Радиус, А атомный 1,18 ковалептный 1,168 ионные Мп(П) 0,91 Мп(П1) 0,69 Мп(1У) 0,52 Мп(У) 0,45 Мп(УП) 0,46 *' ч — 734; 8 — 7,23; т — 7,2ь ' и — 7,38; а — 7,53; 7 — 7,бь 10 Удельная теплоемкость, калгг град (25 'С) Удельное электрическое сопротивление, мзглэ(гзг (20' С) Скрытая теплота плавления, яал(г Скрытая теплота испарения, заг(г Стандартный члектроднын !ютенциал Мп ..
Мпзт-)-2е, по отношению к водородному, г Потенциал однократной ионизацин, гг Потенциал двукратной ионизации, гг "и — 0,114; р — 0,1!4; т — 0,120; Ь вЂ” 0,191. * а — ыс-290; в — 90; з — 44. зз См. *' 63,7 977,6 +1,1 7,432 15,64 Главное отличие заключается в том, что металлический марганец тверже и обладает большим блеском, плавится при более низкой температуре, чем железо. Марганец имеет один стабильный изотоп зз!й!и и 1'! радиоактивных (табл. 4). Наиболее часто использузот изотопы згМп и "Мп.
Получают г'Мп без носителя в ядерных реакциях при облучении хрома и железа быстрьп|и частицами [370, 603, 1323[, Изотоп ь'Мп образуется по реакции гиМп(и, у)згМп в ядерном реакторе. Большое значение при решении ряда космохимических проблем имеет изотоп ьзМп, который образуется по реакциям: заре(р, а)ззМп; 'зСг(р, и)"Мп; згр'е(гг.
РЗп)"Мп; згуе(и, рп)ззМп. Марганец — элемент первого переходного периода. Влуесте с техпецием и рением оп образует побочную подгруппу 41Н группы периодической системы элементов гг[. И. Менделеева. Как следует из электронной структуры марганца 1зз2зз2рзЗгзЗрг31144уз, он может иметь пескоу!ько валентных состоянвй с участием Зд- и 4у-электронов. Высшее состояние окисления марганца равно общему числу Зд- и 49-электронов.
Степень окисления 7+ встречается только в соединениях с кислородом )1[пзОз и Мп04 и в виде соединения МпОзЕ. Самым устойчивыы валентины состоянием марганца является 2+. Сведения о состояниях окисления и стерео- химии твердых соединений марганца приведены в табл. 5 [314), а значения окислительных потенциалов н кислых и щелочных средах в табл. 6 [577[ На воздухе, особенно влажном, марганец покрывается тонкой пленкой окислов.
В мелкораздроблеппом состоянии легко окисляется и даже становится ппрофорным. Тонкоизмельченвый марганец реагирует с водой, особенно в растворах хлорида аммония, препятствующего образованию нерастворимого Мп(ОН)2. Марганец легко растворяется в разбавленных кислотах и даже в уксусной с образованием Мп(Н) н водорода: 51п + 2Н+ =- Пгпм + Нз.
В конц. Н2804 марганец растворяется прн нагревании с выделением 802, а в ковц. НЖОз — с выделением окислов азота. Кипящие концентрированные растворы гидроокисей натрия и калия не действуют на марганец. Марганец после щелочных и щелочно- 12 Таблица 4 Радиоактивмые изотопы марганца [5?3, 1172, 1477! Энергия излучения, Мэг Ргзкцня лолучгяяя Периса ло- лургслякя Хгргятср язлучс- лля мгосогое число 0,4 сек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
