Manganeso (elemento químico): propiedades, aplicación, designación, estado de oxidación, datos interesantes

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 05:23

Uno de los metales más importantes para la metalurgia es el manganeso. Además, generalmente es un elemento bastante inusual al que se asocian hechos interesantes. Importante para los organismos vivos, necesario en la producción de muchas aleaciones, productos químicos. El manganeso es un elemento químico, cuya foto se puede ver a continuación. Son sus propiedades y características las que consideraremos en este artículo.

Característica de un elemento químico

Si hablamos del manganeso como elemento del sistema periódico, primero debemos caracterizar su posición en él.

1. Ubicado en el cuarto período mayor, el séptimo grupo, subgrupo secundario.
2. Número ordinal - 25. El manganeso es un elemento químico, cuya carga en los núcleos de los átomos es +25. El número de electrones es el mismo, neutrones - 30.
3. El valor de la masa atómica es 54, 938.
4. Designación del elemento químico manganeso - Mn.
5. Nombre en latín - manganeso.

Situado entre el cromo y el hierro, lo que explica su similitud con ellos en características físicas y químicas.

Manganeso - elemento químico: metal de transición

Si consideramos la configuración electrónica de un átomo reducido, su fórmula se verá así: 1s²2s²2p 6 ^3s2^3p6^4s2^3d 5. Se vuelve obvio que el elemento que estamos considerando es un metal de transición de la familia d. Cinco electrones en el subnivel 3d indican la estabilidad del átomo, que se manifiesta en sus propiedades químicas.

Como metal, el manganeso es un agente reductor, pero la mayoría de sus compuestos son capaces de exhibir capacidades oxidantes bastante fuertes. Esto se debe a los diferentes estados de oxidación y valencias que tiene este elemento. Esta es la peculiaridad de todos los metales de esta familia.

Así, el manganeso es un elemento químico que se encuentra entre otros átomos y tiene sus propias características especiales. Consideremos cuáles son estas propiedades con más detalle.

El manganeso es un elemento químico. Estado de oxidación

Ya hemos dado la fórmula electrónica del átomo. Según ella, este elemento es capaz de exhibir varios estados de oxidación positivos. Esto es:

• 0;
• +2;
• +3;
• +4;
• +6;
• +7.

La valencia de un átomo es IV. Los más estables son aquellos compuestos en los que el manganeso tiene los valores +2, +4, +6. El mayor grado de oxidación permite que los compuestos actúen como los agentes oxidantes más fuertes. Por ejemplo: KMnO₄, Mn₂O₇.

Los compuestos con +2 son agentes reductores, el hidróxido de manganeso (II) tiene propiedades anfóteras, con predominio de las básicas. Los estados de oxidación intermedios forman compuestos anfóteros.

Historial de descubrimientos

El manganeso es un elemento químico que no fue descubierto de inmediato, sino gradualmente y por diferentes científicos. Sin embargo, sus compuestos han sido utilizados por personas desde la antigüedad. El óxido de manganeso (IV) se utilizó para la fundición de vidrio. Un italiano afirmó el hecho de que la adición de este compuesto en la producción química de los vidrios los vuelve de color púrpura. Junto con esto, la misma sustancia ayuda a eliminar la turbidez en los vidrios de colores.

Más tarde en Austria, el científico Kaim logró obtener una pieza de manganeso metálico exponiendo pirolisita (óxido de manganeso (IV)), potasa y carbón a altas temperaturas. Sin embargo, esta muestra tenía muchas impurezas, que no pudo eliminar, por lo que el descubrimiento no se llevó a cabo.

Incluso más tarde, otro científico también sintetizó una mezcla en la que una proporción significativa era metal puro. Fue Bergman, quien previamente había descubierto el elemento níquel. Sin embargo, no estaba destinado a terminar el trabajo.

El manganeso es un elemento químico, que Karl Scheele obtuvo y aisló por primera vez en forma de sustancia simple en 1774. Sin embargo, lo hizo junto con I. Gan, quien completó el proceso de fundición de una pieza de metal. Pero incluso ellos no lograron eliminar por completo las impurezas y obtener un rendimiento del producto del 100 %.

Sin embargo, esta vez se ha convertidoel descubrimiento de este átomo. Los mismos científicos intentaron dar un nombre como los descubridores. Eligieron el término manganesio. Sin embargo, después del descubrimiento del magnesio, comenzó la confusión y se cambió el nombre de manganeso por el moderno (H. David, 1908).

Dado que el manganeso es un elemento químico cuyas propiedades son muy valiosas para muchos procesos metalúrgicos, con el tiempo se hizo necesario encontrar la manera de obtenerlo en su forma más pura. Este problema fue resuelto por científicos de todo el mundo, pero logró resolverse solo en 1919 gracias al trabajo de R. Agladze, un químico soviético. Fue él quien encontró un método por el cual es posible obtener metal puro con un contenido de sustancia del 99,98% a partir de sulfatos y cloruros de manganeso por electrólisis. Ahora este método se aplica en todo el mundo.

Estar en la naturaleza

El manganeso es un elemento químico, cuya foto de una sustancia simple se puede ver a continuación. En la naturaleza, hay muchos isótopos de este átomo, cuyo número de neutrones varía mucho. Por lo tanto, los números de masa oscilan entre 44 y 69. Sin embargo, el único isótopo estable es el elemento con el valor ⁵⁵Mn, todos los demás tienen una vida media insignificantemente corta o existen en cantidades demasiado pequeñas.

Dado que el manganeso es un elemento químico cuyo estado de oxidación es muy diferente, también forma muchos compuestos en la naturaleza. En su forma pura, este elemento no existe en absoluto. En minerales y menas, su vecino constante es el hierro. En total, se pueden identificar varias de las rocas más importantes, entre las que se incluye el manganeso.

1. Pirolusita. Fórmula compuesta: MnO₂nH₂O.
2. Molécula de psilomelano, MnO2mMnOnH2O.
3. Manganita, fórmula MnOOH.
4. Brownite es más raro que el resto. Fórmula Mn₂O₃.
5. Gausmanita, fórmula MnMn₂O_4.
6. Rodonita Mn₂(SiO₃)₂.
7. Minerales carbonatados de manganeso.
8. Frambuesa o rodocrosita - MnCO₃.
9. Purpurita - Mn₃PO₄.

Además de esto, puedes designar algunos minerales más, que también incluyen el elemento en cuestión. Esto es:

• calcita;
• siderita;
• minerales de arcilla;
• calcedonia;
• ópalo;
• compuestos areno-limosos.

Además de rocas y rocas sedimentarias, minerales, el manganeso es un elemento químico que forma parte de los siguientes objetos:

1. Organismos vegetales. Los mayores acumuladores de este elemento son: la castaña de agua, la lenteja de agua, las diatomeas.
2. Hongos de óxido.
3. Algunos tipos de bacterias.
4. Los siguientes animales: hormigas rojas, crustáceos, moluscos.
5. Personas: el requerimiento diario es de aproximadamente 3-5 mg.
6. Las aguas de los océanos contienen un 0,3% de este elemento.
7. Contenido total en la corteza terrestre 0,1% en masa.

En general, es el 14º elemento más abundante de todos en nuestro planeta. Entre los metales pesados, es el segundo después dehierro.

Propiedades físicas

Desde el punto de vista de las propiedades del manganeso, como sustancia simple, se le pueden distinguir varias características físicas básicas.

1. En forma de sustancia simple, es un metal bastante sólido (en la escala de Mohs, el indicador es 4). Color: blanco plateado, cubierto con una película protectora de óxido en el aire, brillante al corte.
2. El punto de fusión es 1246⁰C.
3. Hervir - 2061⁰C.
4. Las propiedades del conductor son buenas, es paramagnético.
5. La densidad del metal es 7,44 g/cm³.
6. Existe en forma de cuatro modificaciones polimórficas (α, β, γ, σ), que difieren en la estructura y forma de la red cristalina y la densidad de empaquetamiento de los átomos. Su punto de fusión también es diferente.

Hay tres formas principales de manganeso utilizadas en la metalurgia: β, γ, σ. Alpha es más raro, ya que sus propiedades son demasiado frágiles.

Propiedades químicas

Desde el punto de vista de la química, el manganeso es un elemento químico cuya carga iónica varía mucho de +2 a +7. Esto deja huella en su actividad. En forma libre en el aire, el manganeso reacciona muy débilmente con el agua y se disuelve en ácidos diluidos. Sin embargo, en cuanto aumenta la temperatura, la actividad del metal aumenta drásticamente.

Entonces, puede interactuar con:

• nitrógeno;
• carbono;
• halógenos;
• silicio;
• fósforo;
• azufre y otros no metales.

Cuando se calienta sin aire, el metal pasa fácilmente al estado de vapor. Dependiendo del estado de oxidación que presente el manganeso, sus compuestos pueden ser tanto agentes reductores como agentes oxidantes. Algunos exhiben propiedades anfóteras. Entonces, los principales son característicos de los compuestos en los que es +2. Anfótero - +4, y ácido y oxidante fuerte en el valor más alto +7.

A pesar de que el manganeso es un metal de transición, los compuestos complejos para él son pocos. Esto se debe a la configuración electrónica estable del átomo, porque su subnivel 3d contiene 5 electrones.

Métodos de obtención

Hay tres formas principales en las que el manganeso (un elemento químico) se obtiene en la industria. Como el nombre se lee en latín, ya hemos designado - manganum. Si lo traduce al ruso, será "sí, realmente aclaro, descoloro". El manganeso debe su nombre a las propiedades manifiestas conocidas desde la antigüedad.

Sin embargo, a pesar de la fama, lograron obtenerlo en su forma pura para usarlo solo en 1919. Esto se hace mediante los siguientes métodos.

1. Electrólisis, el rendimiento del producto es del 99,98%. De esta forma se obtiene manganeso en la industria química.
2. Silicothermal, o reducción de silicio. Con este método, se fusionan el óxido de silicio y manganeso (IV), lo que da como resultado la formación de un metal puro. El rendimiento es de alrededor del 68%, como efecto secundario es la combinación de manganeso con silicio para formar siliciuro. Élel método se utiliza en la industria metalúrgica.
3. Método aluminotérmico - restauración con aluminio. Tampoco da un rendimiento de producto demasiado alto, el manganeso se forma contaminado con impurezas.

La producción de este metal es importante para muchos procesos que se llevan a cabo en la metalurgia. Incluso una pequeña adición de manganeso puede afectar en gran medida las propiedades de las aleaciones. Se ha comprobado que en él se disuelven muchos metales, llenando su red cristalina.

En términos de extracción y producción de este elemento, Rusia ocupa el primer lugar en el mundo. Este proceso también se realiza en países como:

• China.
• Sudáfrica.
• Kazajstán.
• Georgia.
• Ucrania.

Uso industrial

El manganeso es un elemento químico, cuyo uso es importante no solo en la metalurgia. sino también en otras áreas. Además del metal en su forma pura, también son de gran importancia varios compuestos de este átomo. Designemos los principales.

1. Hay varios tipos de aleaciones que, gracias al manganeso, tienen propiedades únicas. Entonces, por ejemplo, el acero Hadfield es tan fuerte y resistente al desgaste que se usa para fundir piezas para excavadoras, máquinas de procesamiento de piedra, trituradoras, molinos de bolas y piezas blindadas.
2. El dióxido de manganeso es un elemento oxidante obligatorio de la galvanoplastia, se utiliza para crear despolarizadores.
3. Se necesitan compuestos de manganeso para la implementación desíntesis de diversas sustancias.
4. El permanganato de potasio (o permanganato de potasio) se usa en medicina como un fuerte desinfectante.
5. Este elemento forma parte del bronce, latón, forma su propia aleación con el cobre, que se utiliza para fabricar turbinas de aviones, palas y otras piezas.

Función biológica

El requerimiento diario de manganeso para una persona es de 3 a 5 mg. La deficiencia de este elemento conduce a la depresión del sistema nervioso, trastornos del sueño y ansiedad, mareos. Su papel aún no ha sido completamente estudiado, pero está claro que, en primer lugar, tiene un impacto en:

• crecimiento;
• actividad de las gónadas;
• trabajo hormonal;
• formación de sangre.

Este elemento está presente en todas las plantas, animales y humanos, lo que demuestra su importante papel biológico.

Detalles interesantes del artículo

El manganeso es un elemento químico, datos interesantes sobre los cuales pueden impresionar a cualquier persona, así como hacerle comprender lo importante que es. Aquí están los más básicos, que han encontrado su huella en la historia de este metal.

1. Durante los tiempos difíciles de la guerra civil en la URSS, uno de los primeros productos de exportación fue el mineral que contenía una gran cantidad de manganeso.
2. Si el dióxido de manganeso se fusiona con hidróxido de potasio y salitre, y luego el producto se disuelve en agua, comenzarán transformaciones sorprendentes. La solución primero se volverá verde, luego el color cambiará a azul.después - púrpura. Finalmente, se volverá carmesí y caerá gradualmente un precipitado marrón. Si la mezcla se agita, el color verde se restaurará nuevamente y todo volverá a suceder. Es por esto que el permanganato de potasio obtuvo su nombre, que se traduce como "camaleón mineral".
3. Si se aplican al suelo fertilizantes que contienen manganeso, aumentará la productividad de las plantas y aumentará la tasa de fotosíntesis. El trigo de invierno formará mejor los granos.
4. El bloque más grande del mineral de manganeso rodonita pesaba 47 toneladas y se encontró en los Urales.
5. Hay una aleación ternaria llamada manganina. Se compone de elementos como el cobre, el manganeso y el níquel. Su singularidad es que tiene una alta resistencia eléctrica, que es independiente de la temperatura, pero está influenciada por la presión.

Por supuesto, eso no es todo lo que hay que decir sobre este metal. El manganeso es un elemento químico, cuyos datos interesantes son bastante diversos. Sobre todo si hablamos de las propiedades que le da a varias aleaciones.