Марганец – полезные свойства и особенности металла

Необычные свойства этого металла объяснены самим Плинием Старшим. Марганец ценят металлурги и собиратели коллекций минералов.

Также возможно обогащение карбонатной марганцевой руды. Ее обжигают либо выщелачивают, воздействуя серной кислотой.

Физико-химические характеристики

Химические свойства дают основания классифицировать марганец как переходный металл – он проявляет восстановительные и окислительные возможности:

  • При нагревании образует соединения с простыми веществами, кислотами, основаниями.
  • Образует сплавы почти со всеми металлами.

Наряду с этими достоинствами у марганца есть недостатки:

  1. Хрупкость, обусловленная структурой вещества. Она позволяет отличить марганец от других металлов.
  2. Высокая температура кипения.
  3. Низкая электропроводность.

Данные свойства затрудняют работу с металлом и его применение.

Свойства атома Название, символ, номер Атомная масса
(молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойства Ковалентный радиус Радиус иона Электроотрицательность Электродный потенциал Степени окисления Энергия ионизации
(первый электрон) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) Температура плавления Температура кипения Уд. теплота плавления Уд. теплота испарения Молярная теплоёмкость Молярный объём Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки Параметры решётки Температура Дебая Прочие характеристики Теплопроводность Номер CAS
Марганец / Manganum (Mn), 25
54,938045 (5) а. е. м. (г/моль)
[Ar] 3d5 4s2
127 пм
117 пм
(+7e) 46 (+2e) 80 пм
1,55 (шкала Полинга)
−1,180 В
7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0
 716,8 (7,43) кДж/моль (эВ)
7,21 г/см³
1 517 K
2 235 K
13,4 кДж/моль
221 кДж/моль
26,3 Дж/(K·моль)
7,35 см³/моль
кубическая
8,890 Å
400 K
(300 K) 6,87 Вт/(м·К)
7439-96-5

Особенность вещества – четыре структурные модификации. Каждая устойчива в определенном температурном промежутке. Эту характеристику учитывают при изготовлении сплавов с марганцем.

В обычных условиях металл малоактивен: этому способствует плотный оксидный слой, образующийся на воздухе.

Где используется

Хрупкость исключает применение марганца в чистом виде. Востребованы марганцевые сплавы и соединения.

Металлургия

Главный потребитель сырья (90%) – металлургия.

Здесь металл используется как легирующий компонент сталей:

  • 1% элемента превращает сталь в нержавеющую, делает алюминиевые сплавы коррозиестойкими.
  • 12,8%-13,1% Mn в разы повышают прочность, твердость стали. Она становится неуязвимой к ударам, износу.
  • Сплав из 13% Mn (плюс медь и никель) наделен высоким электрическим сопротивлением, «равнодушным» к колебаниям температуры.
  • 20% необходимы, чтобы чугун стал «зеркальным».

Востребованы сплавы элемента с железом, углеродом, кремнием.

На их основе создается продукция для разных отраслей хозяйства – от брони, землеройной и дробильной техники до оборудования для пищепрома.

Для получения тонны стали расходуется 7,5 кг марганца.

Читайте также  Лунный камень 💎 — дар царицы ночи

Другие отрасли

Соединения марганца востребованы разными сегментами рынка:

  • Электротехника (реостаты).
  • Химическая отрасль (промышленный и тонкий органический синтез).
  • Выработка текстиля, стекла.
  • Производство минеральных удобрений.
  • Тара для хранения пищевых продуктов.

Сплавы металла с медью – материал деталей судов, контактирующих с соленой (океанской либо морской) водой.

Значение для человека

Марганец изначально присутствует в биологических организмах. Его содержание измеряется тысячными долями процента, но без этого микроэлемента жизнедеятельность невозможна.

В растительном сегменте металл – «участник» процесса фотосинтеза.

Питание

Марганцем богаты:

  • Бобовые – горох, чечевица, фасоль.
  • Крупы – пшеничная, овсяная, рисовая, гречневая.
  • Злаки – пшеница, рожь.
  • Грибы – белые, лисички, подосиновики.
  • Орехи – грецкие, арахис, миндаль, фундук, фисташки.
  • Зелень – укроп, шпинат, салат, свекольная ботва.
  • Ягоды – черная смородина, малина, черника, брусника.

Микроэлементом насыщены говяжья печень, абрикосы, чеснок.

Жизненные процессы

Металл участвует в работе систем организма:

  • Понижает в крови уровень сахара, предотвращая диабет.
  • Синтезирует «хороший» холестерин, тормозит образование «плохого».
  • Нормализует работу поджелудочной железы, нервной системы, головного мозга.
  • Регулирует липидный обмен, препятствуя ожирению печени.
  • Содействует росту костей, тканей организма.

Это активатор ферментов, без которых усложнено усвоение организмом полезных веществ.

Симптомы избытка/дефицита

Дефицит марганца ведет к анемичности, хрупкости костей, задержке роста, атрофии яичников и яичек. Это может проявиться у людей, чей рацион питания перенасыщен углеводами.

Об избытке металла сигнализируют плохой аппетит, сонливость, боли в мышцах. Опасное последствие – деформация костей (марганцевый рахит).

Взрослому человеку ежесуточно требуется 4,5-9,5 мг марганца.

Предостережение

Отравиться, объевшись пищей, богатой марганцем, невозможно.

Он токсичен только при постоянном вдыхании воздуха, загрязненного данным веществом:

  • Такие условия характерны для предприятий металлургии.
  • Симптомы отравления металлом отражаются на психике: повышенная раздражительность, моторика.
  • Профессиональное заболевание работников горячих цехов таких предприятий – «марганцевое безумие» (проявляется как галлюцинации).

Распознать хроническое отравление веществом можно лишь за несколько лет.

Для интоксикации человеку достаточно 38-41 мг марганца в день.

Источник: jgems.ru

Mila Vitsa