锰
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锰(Mn),化学元素,其中银白色,坚硬,易碎金属第7组(VIIb)的元素周期表.它在1774年被瑞典化学家确认为一种元素卡尔·威廉·舍勒在与矿物软锰矿同年被他的同伙,约翰·戈特利布·加恩.虽然锰很少以纯形式使用,但它对炼钢至关重要。
原子序数 | 25 |
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原子量 | 54.938 |
熔点 | 1246°c(2275°f) |
沸点 | 2062°c(3,744°f) |
密度 | 7.21 - -7.44克/厘米3.20°C(68°F) |
氧化态 | +2, +3, +4, +5, +6, +7 |
电子构型 | [阿拉伯文]3d54年代2 |
出现、使用和属性
锰结合与其他元素广泛分布于地球的地壳。锰仅次于铁在过渡元素在地壳中的丰富程度;它在物理和化学性质上与铁大致相似,但更硬、更脆。它存在于大量的矿床中,其中最重要的矿石(主要是氧化物)主要由二氧化锰(MnO)组成2的形式软锰矿,钡硬锰矿,使成一团.锰元素对人体植物生长和同化都涉及到硝酸盐在绿色植物中藻类.这是必不可少的微量元素在高等动物中,它参与许多行为酶.缺乏锰会导致睾丸萎缩.动植物体内过量的这种元素是有毒的。
锰矿主要产于澳大利亚,南非、中国、加蓬美国和巴西。海底的大部分地区都覆盖着锰结核,也称为多金属结核,是锰与一些铁、硅和铝的结块。据估计,结核中的锰含量远高于土地储量中的锰含量。
生产的大部分锰以锰铁和硅锰的形式使用合金为铁而且钢制造。含氧化铁的锰矿石首先被还原高炉或者电炉碳生产锰铁,进而用于炼钢。加入锰,有更大的亲和力为硫比铁更容易将钢中低熔点的硫化铁转化为高熔点的硫化锰。由于不含锰,钢在热轧或锻造时会断裂。钢中锰的含量一般不到1%。锰钢用于非常坚固的服务;含有11 - 14%的锰,它提供了一个坚硬的,耐磨的,和自我更新的表面在一个坚韧的不可破碎的核心。电解生产的纯锰主要用于有色合金的制备铜,铝,镁,镍以及高纯度化学品的生产。几乎都是商业的合金铝镁中含有锰,以提高耐蚀性和机械性能。铝罐含有大约1.5%的锰。(有关锰的提取、精炼和应用的详细信息,看到锰处理.)
纯天然锰是稳定的同位素manganese-55。它存在于4个同素异形修改;所谓的复杂立方结构阶段这种形式在常温下稳定吗。锰的一般化学活性与铁有些相似。的金属表面氧化空气在潮湿的空气中会生锈。它在空气中燃烧或者氧气在高温下,铁也一样;分解水冷的时候慢一点,加热的时候快一点;易溶于稀矿物酸与氢演化与形成相对应盐在+2氧化态.
锰具有很强的正电性,溶解很容易在稀释的非氧化酸中。虽然在室温下对非金属相对不反应,但在高温下与许多非金属发生反应。因此,锰会燃烧进去氯生成氯化锰(MnCl .2),反应为氟氟化锰(MnF .2)和氟化锰(MnF .3.),开始燃烧氮在大约1200°C(2200°F),得到氮化锰(II) (Mn3.N2),并在氧气中燃烧生成氧化锰(Mn3.O4).锰也直接与硼,碳,硫,硅,或磷但不是氢。
化合物
各种各样的化合物由锰形成,最稳定的氧化态为+2,+6,+7。这些分别以锰盐(以锰为锰)为例2 +离子),锰酸盐(MnO42−)和高锰酸盐(MnO4−).例如在…的情况下钛,钒,铬,锰的最高氧化态(+7)对应的总数为3d和图4年代电子.这种状态只发生在oxo物种高锰酸盐(MnO4−),七氧化锰(Mn2O7)和三氧化二氟锰(MnO3.F),两者表现出一定的相似性化合物的卤素-例如,氧化物的不稳定性。氧化态+7的锰具有很强的氧化性,通常被还原为+2态的锰。中间氧化态是已知的,但除了某些处于+3和+4态的化合物外,它们并不特别重要。
锰的主要工业化合物包括几种氧化物。锰(II)氧化物,或一氧化锰(MnO),用作锰盐生产的起始材料,作为添加剂化肥,并作为试剂纺织打印。它在自然界中以绿色矿物锰矿的形式存在。它也可以通过在没有空气的情况下加热碳酸锰或通过加热来生产氢或一氧化碳在二氧化锰.
最重要的锰复合二氧化锰,其中锰处于+4氧化态,和黑色矿物软锰矿是锰及其所有化合物的主要来源。在有机合成中,它也被广泛用作化学氧化剂。二氧化锰被用作阴极干电池材料电池.它是直接从矿石中生产的,尽管也有大量是合成制备的。的合成氧化物由硝酸锰分解制备;由硫酸锰、氧气和钠氢氧化;或者通过电解硫酸锰水溶液。
各种锰盐也具有商业价值。硫酸锰4)被添加到土壤中以促进植物生长,特别是柑橘类作物。此外,它还是一种很好的还原剂,在制造中特别有用油漆还有清漆干燥机。深紫色化合物高锰酸钾(KMnO4)有很多用途,最著名的是作为消毒剂、净水器和防腐剂。