Mangan (unsur kimia): sifat, aplikasi, penunjukan, keadaan oksidasi, fakta menarik

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 05:30

Salah satu logam terpenting untuk metalurgi adalah mangan. Selain itu, umumnya merupakan elemen yang agak tidak biasa yang dikaitkan dengan fakta menarik. Penting untuk organisme hidup, dibutuhkan dalam produksi banyak paduan, bahan kimia. Mangan adalah unsur kimia, fotonya dapat dilihat di bawah. Sifat dan karakteristiknyalah yang akan kita bahas dalam artikel ini.

Karakteristik suatu unsur kimia

Jika kita berbicara tentang mangan sebagai elemen dari sistem periodik, maka pertama-tama kita harus mengkarakterisasi posisinya di dalamnya.

1. Terletak di periode besar keempat, kelompok ketujuh, subkelompok sekunder.
2. Nomor urut - 25. Mangan adalah unsur kimia, muatan inti atomnya adalah +25. Jumlah elektron sama, neutron - 30.
3. Nilai massa atom adalah 54, 938.
4. Penunjukan unsur kimia mangan - Mn.
5. Nama latin - mangan.

Terletak di antara krom dan besi, yang menjelaskan kesamaannya dalam karakteristik fisik dan kimia.

Mangan - unsur kimia: logam transisi

Jika kita memperhatikan konfigurasi elektron dari atom yang direduksi, maka rumusnya akan terlihat seperti: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Menjadi jelas bahwa elemen yang kita pertimbangkan adalah logam transisi dari keluarga-d. Lima elektron pada sublevel 3d menunjukkan stabilitas atom, yang dimanifestasikan dalam sifat kimianya.

Sebagai logam, mangan adalah zat pereduksi, tetapi sebagian besar senyawanya mampu menunjukkan kemampuan pengoksidasi yang cukup kuat. Hal ini disebabkan oleh keadaan oksidasi dan valensi yang berbeda yang dimiliki unsur ini. Ini adalah kekhasan semua logam dari keluarga ini.

Dengan demikian, mangan adalah unsur kimia yang terletak di antara atom-atom lain dan memiliki karakteristik khusus. Mari kita pertimbangkan properti ini lebih detail.

Mangan adalah unsur kimia. Keadaan oksidasi

Kami telah memberikan rumus elektronik atom. Menurutnya, unsur ini mampu menunjukkan beberapa bilangan oksidasi positif. Ini adalah:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

Valensi atom adalah IV. Yang paling stabil adalah senyawa di mana mangan memiliki nilai +2, +4, +6. Tingkat oksidasi tertinggi memungkinkan senyawa bertindak sebagai oksidator terkuat. Contoh: KMnO₄, Mn₂O₇.

Senyawa dengan +2 adalah zat pereduksi, mangan (II) hidroksida memiliki sifat amfoter, dengan dominasi sifat basa. Bilangan oksidasi antara membentuk senyawa amfoter.

Riwayat penemuan

Mangan adalah unsur kimia yang tidak ditemukan segera, tetapi secara bertahap dan oleh ilmuwan yang berbeda. Namun, senyawanya telah digunakan oleh orang-orang sejak zaman kuno. Mangan (IV) oksida digunakan untuk peleburan kaca. Seorang Italia menyatakan fakta bahwa penambahan senyawa ini dalam produksi kimia kacamata mengubah warnanya menjadi ungu. Bersamaan dengan ini, zat yang sama membantu menghilangkan kabut pada kacamata berwarna.

Kemudian di Austria, ilmuwan Kaim berhasil mendapatkan sepotong logam mangan dengan mengekspos pirolisit (mangan (IV) oksida), kalium dan batu bara ke suhu tinggi. Namun, sampel ini memiliki banyak pengotor, yang tidak dapat dia hilangkan, sehingga penemuan itu tidak terjadi.

Bahkan kemudian, ilmuwan lain juga mensintesis campuran yang sebagian besar adalah logam murni. Itu Bergman, yang sebelumnya menemukan unsur nikel. Namun, dia tidak ditakdirkan untuk menyelesaikan pekerjaannya.

Mangan adalah unsur kimia yang pertama kali diperoleh dan diisolasi dalam bentuk zat sederhana oleh Karl Scheele pada tahun 1774. Namun, dia melakukannya bersama dengan I. Gan, yang menyelesaikan proses peleburan sepotong logam. Tetapi bahkan mereka gagal untuk sepenuhnya menghilangkan kotoran dan mendapatkan hasil produk 100%.

Namun demikian, kali ini telah menjadipenemuan atom ini. Ilmuwan yang sama berusaha memberi nama sebagai penemunya. Mereka memilih istilah mangan. Namun, setelah penemuan magnesium, kebingungan dimulai, dan nama mangan diganti menjadi yang modern (H. David, 1908).

Karena mangan adalah unsur kimia yang sifatnya sangat berharga untuk banyak proses metalurgi, seiring waktu menjadi perlu untuk menemukan cara untuk mendapatkannya dalam bentuk yang paling murni. Masalah ini dipecahkan oleh para ilmuwan di seluruh dunia, tetapi berhasil diselesaikan hanya pada tahun 1919 berkat karya R. Agladze, seorang ahli kimia Soviet. Dialah yang menemukan metode yang memungkinkan untuk memperoleh logam murni dengan kandungan zat 99,98% dari sulfat dan klorida mangan dengan elektrolisis. Sekarang metode ini diterapkan di seluruh dunia.

Berada di alam

Mangan adalah unsur kimia, foto zat sederhananya dapat dilihat di bawah ini. Di alam, ada banyak isotop atom ini, yang jumlah neutronnya sangat bervariasi. Jadi, nomor massa berkisar dari 44 hingga 69. Namun, satu-satunya isotop yang stabil adalah unsur dengan nilai ⁵⁵Mn, sisanya memiliki waktu paruh yang sangat pendek atau ada di jumlah yang terlalu kecil.

Karena mangan adalah unsur kimia yang tingkat oksidasinya sangat berbeda, ia juga membentuk banyak senyawa di alam. Dalam bentuknya yang murni, unsur ini tidak terjadi sama sekali. Dalam mineral dan bijih, tetangga konstannya adalah besi. Secara total, beberapa batuan terpenting, termasuk mangan, dapat diidentifikasi.

1. Pirolusit. Rumus senyawa: MnO₂nH₂O.
2. Psilomelane, molekul MnO2mMnOnH2O.
3. Manganit, rumus MnOOH.
4. Brownite lebih langka dari yang lain. Rumus Mn₂O₃.
5. Gausmanite, rumus MnMn₂O_4.
6. Rhodonite Mn₂(SiO₃)₂.
7. Bijih karbonat mangan.
8. Raspberry spar atau rhodochrosite - MnCO₃.
9. Purpurite - Mn₃PO₄.

Selain itu, Anda dapat menentukan beberapa mineral lagi, yang juga termasuk elemen yang dimaksud. Ini adalah:

• kalsit;
• siderite;
• mineral lempung;
• kalsedon;
• opal;
• senyawa berlumpur-pasir.

Selain batuan dan batuan sedimen, mineral, mangan adalah unsur kimia yang merupakan bagian dari benda-benda berikut:

1. Organisme tumbuhan. Akumulator terbesar dari elemen ini adalah: kastanye air, duckweed, diatom.
2. jamur karat.
3. Beberapa jenis bakteri.
4. Hewan berikut: semut merah, krustasea, moluska.
5. Orang - kebutuhan harian sekitar 3-5 mg.
6. Perairan lautan mengandung 0,3% elemen ini.
7. Total kandungan dalam kerak bumi 0,1% berdasarkan massa.

Secara umum, ini adalah unsur paling melimpah ke-14 di planet kita. Di antara logam berat, itu adalah yang kedua setelahbesi.

Sifat fisik

Dari sudut pandang sifat mangan, sebagai zat sederhana, beberapa karakteristik fisik dasar dapat dibedakan untuk itu.

1. Dalam bentuk zat sederhana, itu adalah logam yang cukup padat (dalam skala Mohs, indikatornya adalah 4). Warna - putih keperakan, ditutupi dengan lapisan oksida pelindung di udara, mengkilat saat dipotong.
2. Titik leleh 1246⁰C.
3. Rebus - 2061⁰C.
4. Sifat konduktor bagus, bersifat paramagnetik.
5. Kerapatan logam adalah 7,44 g/cm³.
6. Ada dalam bentuk empat modifikasi polimorfik (α,,,), berbeda dalam struktur dan bentuk kisi kristal dan kerapatan pengepakan atom. Titik lelehnya juga berbeda.

Ada tiga bentuk utama mangan yang digunakan dalam metalurgi:,,. Alfa lebih jarang, karena sifatnya yang terlalu rapuh.

Sifat kimia

Dari sudut pandang kimia, mangan adalah unsur kimia yang muatan ionnya sangat bervariasi dari +2 hingga +7. Ini meninggalkan jejak pada aktivitasnya. Dalam bentuk bebas di udara, mangan bereaksi sangat lemah dengan air dan larut dalam asam encer. Namun, begitu suhu dinaikkan, aktivitas logam meningkat secara dramatis.

Jadi, dia bisa berinteraksi dengan:

• nitrogen;
• karbon;
• halogen;
• silikon;
• fosfor;
• sulfur dan nonlogam lainnya.

Saat dipanaskan tanpa udara, logam dengan mudah berubah menjadi uap. Tergantung pada keadaan oksidasi yang ditunjukkan mangan, senyawanya dapat menjadi zat pereduksi dan zat pengoksidasi. Beberapa menunjukkan sifat amfoter. Jadi, yang utama adalah karakteristik senyawa yang +2. Amfoter - +4, dan pengoksidasi asam dan kuat dengan nilai tertinggi +7.

Meskipun mangan adalah logam transisi, senyawa kompleksnya sedikit. Hal ini disebabkan konfigurasi elektron atom yang stabil, karena sublevel 3dnya mengandung 5 elektron.

Cara memperoleh

Ada tiga cara utama di mana mangan (unsur kimia) diperoleh dalam industri. Seperti namanya dibaca dalam bahasa Latin, kami telah menunjuk - manganum. Jika Anda menerjemahkannya ke dalam bahasa Rusia, maka itu akan menjadi "ya, saya benar-benar mengklarifikasi, saya menghitamkan." Mangan mendapatkan namanya karena sifat manifes yang dikenal sejak zaman kuno.

Namun, terlepas dari ketenarannya, mereka berhasil mendapatkannya dalam bentuk murni untuk digunakan hanya pada tahun 1919. Ini dilakukan dengan metode berikut.

1. Elektrolisis, hasil produk 99,98%. Dengan cara ini, mangan diperoleh dalam industri kimia.
2. Silicothermal, atau reduksi silikon. Dengan metode ini, silikon dan mangan (IV) oksida digabungkan, menghasilkan pembentukan logam murni. Hasil sekitar 68%, sebagai efek samping adalah kombinasi mangan dengan silikon untuk membentuk silisida. Itumetode ini digunakan dalam industri metalurgi.
3. Metode aluminotermik - restorasi dengan aluminium. Juga tidak memberikan hasil produk yang terlalu tinggi, mangan terbentuk terkontaminasi dengan kotoran.

Produksi logam ini penting untuk banyak proses yang dilakukan dalam metalurgi. Bahkan sedikit penambahan mangan dapat sangat mempengaruhi sifat-sifat paduan. Telah terbukti bahwa banyak logam yang larut di dalamnya, mengisi kisi kristalnya.

Dalam hal ekstraksi dan produksi elemen ini, Rusia menempati urutan pertama di dunia. Proses ini juga dilakukan di negara-negara seperti:

• China.
• Afrika Selatan.
• Kazakhstan.
• Georgia.
• Ukraina.

Penggunaan industri

Mangan adalah unsur kimia, yang penggunaannya penting tidak hanya dalam metalurgi. tetapi juga di daerah lain. Selain logam dalam bentuknya yang murni, berbagai senyawa atom ini juga sangat penting. Mari kita tentukan yang utama.

1. Ada beberapa jenis paduan yang, berkat mangan, memiliki sifat unik. Jadi, misalnya, baja Hadfield sangat kuat dan tahan aus sehingga digunakan untuk bagian peleburan untuk ekskavator, mesin pengolah batu, penghancur, ball mill, dan bagian lapis baja.
2. Mangan dioksida adalah elemen pengoksidasi wajib pada elektroplating, digunakan untuk membuat depolarisasi.
3. Senyawa mangan diperlukan untuk penerapan organiksintesis berbagai zat.
4. Kalium permanganat (atau kalium permanganat) digunakan dalam pengobatan sebagai disinfektan yang kuat.
5. Elemen ini merupakan bagian dari perunggu, kuningan, membentuk paduan sendiri dengan tembaga, yang digunakan untuk membuat turbin pesawat, bilah dan bagian lainnya.

Peran biologis

Kebutuhan harian mangan untuk seseorang adalah 3-5 mg. Kekurangan elemen ini menyebabkan depresi sistem saraf, gangguan tidur dan kecemasan, pusing. Perannya belum sepenuhnya dipelajari, tetapi jelas bahwa, pertama-tama, berdampak pada:

• pertumbuhan;
• aktivitas gonad;
• kerja hormon;
• pembentukan darah.

Unsur ini ada di semua tumbuhan, hewan, manusia, yang membuktikan peran biologisnya yang penting.

Detail item yang menarik

Mangan adalah unsur kimia, fakta menarik tentang yang dapat mengesankan siapa pun, serta membuat Anda memahami betapa pentingnya itu. Inilah yang paling mendasar dari mereka, yang telah menemukan jejaknya dalam sejarah logam ini.

1. Selama masa-masa sulit perang saudara di Uni Soviet, salah satu produk ekspor pertama adalah bijih yang mengandung mangan dalam jumlah besar.
2. Jika mangan dioksida menyatu dengan kalium hidroksida dan sendawa, dan kemudian produk dilarutkan dalam air, transformasi menakjubkan akan dimulai. Larutan pertama-tama akan berubah menjadi hijau, kemudian warnanya akan berubah menjadi biru.setelah - ungu. Akhirnya, itu akan berubah menjadi merah tua dan endapan coklat secara bertahap akan jatuh. Jika campuran dikocok, maka warna hijau akan kembali lagi dan semuanya akan terjadi lagi. Untuk inilah kalium permanganat mendapatkan namanya, yang diterjemahkan sebagai "bunglon mineral".
3. Jika pupuk yang mengandung mangan diterapkan ke tanah, maka produktivitas tanaman akan meningkat dan laju fotosintesis akan meningkat. Gandum musim dingin akan membentuk biji-bijian dengan lebih baik.
4. Blok terbesar mineral mangan rhodonit beratnya 47 ton dan ditemukan di Ural.
5. Ada paduan terner yang disebut manganin. Ini terdiri dari unsur-unsur seperti tembaga, mangan dan nikel. Keunikannya adalah memiliki hambatan listrik yang tinggi, yang tidak tergantung pada suhu, tetapi dipengaruhi oleh tekanan.

Tentu saja, tidak hanya itu yang bisa dikatakan tentang logam ini. Mangan adalah unsur kimia, fakta menarik yang cukup beragam. Terutama jika kita berbicara tentang sifat yang dia berikan pada berbagai paduan.