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망간- 주기율표 7족의 화학 원소, 원자 번호 25, 원자 질량 54.938. 망간은 크롬과 철 사이의 네 번째 기간에 위치합니다. 그는 본질적으로 후자의 끊임없는 동반자입니다. 안정 동위원소는 단 하나, 55 Mn입니다. 천연 망간은 전적으로 55Mn 동위원소로 구성됩니다. 질량 번호 51, 52, 54 및 57을 갖는 불안정한 핵은 중수소, 중성자, 양성자, 알파 입자 또는 광자로 인접한 (주기별로) 원소를 충격으로써 얻어지는 것으로 밝혀졌습니다. 예를 들어, 방사성 동위 원소 57 Mn은 충격 생성물로부터 화학적 분리에 의해 분리되었으며 반감기는 1.7 ± 0.1분입니다.

망간은 그룹 번호에 따라 +7의 최대 산화 상태를 나타내지만 0에서 +7까지의 모든 낮은 산화 상태에서도 존재할 수 있습니다. 가장 중요한 것은 2, 4, 7입니다.

일부 망간 화합물은 고대부터 알려져 왔습니다. 이산화망간(파이롤루사이트)은 자성 철광석(마그네)의 일종으로 간주되었으며 철 함유 유리를 변색시키는 능력 때문에 "유리 제조공의 비누"로 사용되었습니다. pyrolusite의 이러한 특성은 아주 오래전에 발견되었으며 고대 사본에서 광물은 수많은 다양한 이름이 아니라 이러한 개별적인 특징으로 식별할 수 있습니다. 베수비오 화산 폭발로 사망한 고대 로마 역사가 플리니우스 엘더(Pliny Elder)는 흑색 비자성 화철석을 갈색 자성 철광석과 대조적으로 "암자석"이라고 불렀습니다. 중세 시대에 유리 제조업체는 이미 마그네시우스 청금석(자성 철광석)과 유사 마그네(가짜 자석) - 열루석을 구별했습니다. 파이롤루사이트라는 이름은 1826년 W. Heidenger가 이 광물에 처음 부여한 것으로, 유리 생산에 사용된 그리스어 pur-fire와 luen에서 유래했습니다. Roger de L'Ilem은 이 광물을 le savon des verriers 또는 sapo vitriorum(glazier's soap)이라고 불렀습니다.사실 위에서 언급했듯이 광물은 Pliny라는 이름으로 훨씬 더 일찍 기술되었습니다. magnesius lapis와 Braunstein이라는 이름의 연금술사 Basil Valentine은이 광물 (대부분의 경우 검은 회색)이 점토 제품에 갈색 유약을 부여했기 때문에 그렇게 명명했습니다. 광물 이름의 기원에 대한 흥미로운 역사 - magnesius 원소의 현대적인 이름이 유래한 청금석. , Pliny도 인정한 그는 성의 차이에 의해 철에 끌리는 다른 광물과의 차이점을 설명하면서 외부 유사성 때문에 그것을 청금석으로 간주하기로 동의했습니다. ferromanganese magnesius lapis는 여성적이며 따라서 고대에 따르면 더 매력적입니다. 또한 magnes라는 단어의 사용을 설명하여 목자 Magnes의 이름과 연관시켰습니다. 자성 철광석이 발견된 곳에서 신발의 못과 막대기 끝이 땅에 끌리는 것을 관찰했습니다. 그러나 이 이름은 흰색을 띠는 청금석 품종 중 하나가 마그네시아라는 영토에서 아시아에서 발견되었다는 사실에 기인할 가능성이 있습니다. L. Delatre가 제시한 또 다른 가설에 따르면, 이 용어의 기원은 그리스어 magganon(환상)에 기인한다고 가정합니다. 이는 철광석과 외형적으로 유사한 광석에서 얻은 금속의 취성 및 불안정한 거동 때문입니다. Delatre는 또한 이 용어가 동인도의 Mangana 지역과 관련이 있다고 제안했습니다. 망간이라는 용어는 Albertus Magnus(1193-1280)의 저작에서 가장 일반적으로 발견됩니다. 이후 자료에서는 "마그네시아"(마그네시아) 대신 "망간"(망간)이라는 용어가 다소 수정되었습니다. 1774년에야 스웨덴의 위대한 화학자 Karl Wilhelm Scheele이 망간 광석과 그 농축물에 이전에 알려지지 않은 금속이 포함되어 있다는 사실을 확인했습니다. 스톡홀름 과학 아카데미에 제출된 열루자이트의 특성에 대한 유명한 연구에서 그는 그럼에도 불구하고 또 다른 새로운 원소인 염소의 발견을 보고했습니다. Scheele이 이 금속을 발견했지만 순수한 형태로 분리할 수 없었습니다. 같은 해 강요한은 자철석과 석탄의 혼합물을 소성하여 브라운스타인금속을 얻었다. Hahn은 산화망간 공을 굴려서 목탄이 깔린 도가니에서 가열했으며, 그렇게 함으로써 사용된 광물의 3분의 1을 차지하는 많은 수의 작은 금속 구체를 얻었습니다. 또한 새로운 물질에 대해 망간이라는 이름을 제안한 사람은 Hahn이라고 믿어 지지만 오랫동안 생성 된 금속은 계속해서 광석과 동일하게 - Braunstein이라고 불 렸습니다. 망간이라는 용어는 19세기 초에야 보편적으로 사용되었습니다. 망간이라는 이름이 붙었습니다. 나중에 이 금속이 동시에 발견된 마그네슘(magnasium)과 혼동되지 않도록 망간으로 개명하였다. 러시아에서는 19세기 전반기에 망간이라는 이름이 사용되었고 나중에 보라색 에나멜 제조와 관련된 또 다른 망간을 찾을 수 있었습니다.

망간은 철과 마찬가지로 산화물, 탄산염, 수산화물, 텅스텐산염, 규산염, 황산염 및 기타 화합물의 형태로 용해 및 재분리되는 많은 결정질 암석의 모든 대륙에서 발견됩니다. 망간은 철 다음으로 가장 널리 퍼져 있는 중금속이며 주기율표의 모든 원소 중에서 15번째입니다. 그 내용 지각는 0.1 질량% 또는 전체 원자 수의 0.03%입니다. 망간 광석 매장지는 거의 모든 곳에서 널리 퍼져 있지만 그 중 가장 큰 곳은 구 소련의 영토에 있습니다. 이는 세계에서 유일한 망간 생산 국가로 자체 내부 자원으로 집중해야 할 엄청난 요구 사항을 충족시킨 것입니다. 가장 중요한 퇴적물은 2개의 주요 지역에서 발생합니다: Chiaturi(조지아) 근처와 Dnieper의 Nikopol 근처. 1913년에 차르 러시아는 세계 망간 수출의 52%를 공급했으며 그 중 약 76%(100만 톤)가 치아투리에서 채굴되었습니다. 치아투라 예금은 1920년대에 외환의 원천이었습니다. 혁명 후 광산은 1923년에 재건되었고, 그 이후 수십 척의 외국 선박이 광석을 운반하기 위해 포티의 부두에 집결되었습니다. 소비에트 연방의 붕괴와 함께 주요 매장지는 우크라이나, 카자흐스탄 및 그루지야에 러시아 외부에 남아있었습니다. 현재 러시아로 수입되는 망간광석의 양은 상업용 망간광석으로 환산하면 160만 톤이며 러시아 산업의 수요는 현재 망간광석 600만 톤(또는 정광 170만~180만 톤)으로 추산된다. 중국, 인도, 가나, 브라질, 남아프리카 공화국, 가봉, 모로코, 미국, 호주, 이탈리아, 오스트리아는 망간 광석을 다량 보유하고 있습니다. 망간의 세계 총 생산량은 금속으로 환산하여 연간 2000만~2500만 톤입니다. 지구상에는 망간을 포함하는 많은 광물이 있으며, 가장 중요한 것은 pyrolusite(수화된 이산화망간, MnO 2 ), Brownite(Mn 2 O 3), Manganite(MnOOH), rhodochrosite(MnCO 3)입니다. 모스크바에 있는 Mayakovskaya 지하철역의 금고를 지지하는 기둥은 분홍색 광물인 로도나이트(망간 메타실리케이트)로 만들어진 얇은 프레임으로 장식되어 있습니다. 유연성과 섬세한 색상으로 인해 이 돌은 우수한 외장재입니다. Rhodonite 품목은 국립 에르미타주 박물관과 러시아의 다른 많은 박물관에 보관되어 있습니다. 이 광물의 대규모 매장지는 47톤 무게의로도나이트 블록이 한 번 발견된 우랄에서 발견됩니다. Ural rhodonite 매장량은 세계에서 가장 큽니다.

엄청난 양의 망간 광물이 세계 해양 바닥에 집중되어 있습니다. 에서만 태평양다양한 추정에 따르면 이 원소의 자원은 수십억 톤에서 수천억 톤에 이릅니다. 철-망간 결절(해저에 있는 이 두 원소의 퇴적물이라고 함)은 2가 망간의 가용성 화합물의 지속적인 산화(물에 용해된 산소로 인한)로 인해 발생합니다. 1876 ​​년에 과학 탐험에서 돌아온 영국의 3 돛대 범선 "Challenger"가 "망간 싹"의 샘플을 가져 왔습니다. 이후의 탐사에서 엄청난 양의 페로망간 단괴가 세계 대양의 바닥에 집중되어 있음이 밝혀졌습니다. 20세기 중반까지 그들은 많은 관심을 끌지 못했으며, 그제서야 일부 "육상" 광상이 고갈 위기에 놓였을 때 망간 정광의 실제 공급원으로 간주되기 시작했습니다. 이러한 "수중"광석의 망간 함량은 때때로 50%에 이릅니다. 그 모양에서 결절은 감자 결절과 유사하며 철 또는 망간과 같은 어떤 요소가 우세한지에 따라 갈색에서 검은 색까지 색상이 있습니다. 대부분의 이러한 지층의 크기는 밀리미터에서 수십 센티미터에 이르지만 더 큰 해양 지층도 있습니다. 미국 스크립스해양학연구소(Scripps Oceanographic Institute, USA)에는 태평양의 하와이 제도 근처에서 57kg 무게의 결절이 발견되었습니다. 가장 멋진 전시품의 무게는 약 1톤입니다.

금속 망간.러시아에서 망간은 19세기 1/4분기에 제련되었습니다. 철과의 합금 형태 - 철망간. 외부에서 순수한 망간은 철과 비슷하지만 더 큰 경도와 취약성이 다릅니다. 탄소의 불순물로 인해 회색을 띠는 은백색 금속입니다. 망간의 밀도(7200kg/m3)는 철의 밀도에 가깝지만 녹는점은 철보다 현저히 낮고 1247℃이다. 건조한 공기 중의 잉곳에 있는 망간은 산화막으로 덮여 있어 추가 산화로부터 보호합니다. 습한 공기에서 산화가 부피로 발생합니다. 미분 상태에서 망간은 쉽게 산화되며 특정 조건에서는 자연 발화성(공기 중에서 자체 발화)이 됩니다. 일반적으로 망간 금속의 반응성은 순도에 따라 크게 좌우됩니다. 따라서 99.9 % 망간은 실제로 물과 상호 작용하지 않고 수증기와 천천히 반응하는 반면 탄소, 산소 또는 질소의 불순물로 오염 된 금속은 이미 실온에서 물과 천천히 그리고 뜨거운 물과 빠르게 상호 작용합니다.

Mn + 2H 2 O = Mn(OH) 2 + H 2.

망간은 묽은 산에 쉽게 용해되지만 차갑게 농축된 H 2 SO 4로 부동태화됩니다.

Mn + H 2 SO 4 (dil.) = MnSO 4 + H 2.

망간은 염소, 브롬 및 요오드와 반응하여 이할로겐화물을 형성합니다.

Mn + Hal 2 = MnHal 2, 여기서 Hal = Cl, Br, I.

고온에서 망간은 또한 질소, 탄소, 붕소, 인, 규소와 반응합니다. 예를 들어, 1200 ° C의 온도에서 망간은 질소에서 연소됩니다.

3Mn + N 2 = Mn 3 N 2 (Mn 5 N 2의 혼합물 사용).

금속 망간에는 네 가지 변형이 있습니다. NSТ = 1100 ° C), d-Mn (에서 NS> 1137 ° C). 알파 망간 결정 격자의 단위 셀에는 58개의 원자가 포함되어 있으므로 모스크바 대학 교수 G.B. Bokii의 뛰어난 결정 화학자의 비유적 표현에 따르면 이 수정은 "자연의 위대한 기적"입니다.

망간 금속을 생산하는 몇 가지 산업적 방법이 있습니다.

전기로에서 MgO 또는 CaO 도가니에서 석탄 또는 알루미늄으로 환원. 이 공정은 주로 1000–1100 ° C에서 철과 망간 산화물의 혼합물을 환원하여 철망간을 얻는 역할을 합니다.

3Mn 3 O 4 + 8Al = 9Mn + 4Al 2 O 3.

같은 방식으로 금속 망간은 마그네슘 테이프를 사용하여 산화망간과 알루미늄 분말의 혼합물을 점화하여 실험실에서 얻을 수 있습니다.

무수 망간(II) 할로겐화물을 나트륨, 마그네슘 또는 수소로 환원하여 망간 결정을 얻는 데 사용됩니다.

가장 순수한 망간(99.98%)은 pH 8-8.5에서 (NH 4 ) 2 SO 4 존재하에서 MnSO 4 용액을 전기분해하여 얻어지며, 금속의 감마 형태는 전기분해 과정에서 방출됩니다. 가스 불순물로부터 망간을 정제하기 위해 고진공에서 이중 증류를 사용한 다음 아르곤에서 재용융하고 담금질합니다. 남아공은 금속망간(순도 99.9%)의 생산과 수출에서 세계 1위를 차지하고 있습니다. 20세기 말까지. 이 나라의 제련량은 연간 35,000 톤, 즉 세계 총 생산량의 약 42 %에 달했습니다. 세계 시장에서 금속 망간의 가격은 금속의 순도에 따라 톤당 1,500달러에서 3,000달러 사이입니다.

망간 화합물.

망간은 0에서 +7까지의 다양한 산화 상태로 포함되어 있는 수많은 다른 화합물을 형성하지만, 망간이 2, 4 및 7가인 물질은 실질적인 관심 대상입니다.

산화망간(II) - 회색 녹색에서 잔디 녹색까지의 분말. 이것은 불활성 기체 분위기에서 탄산망간(II)을 소성하거나 수소로 MnO 2 를 부분적으로 환원시켜 얻습니다. 미세하게 분쇄된 상태에서는 쉽게 산화됩니다. 자연계에서는 광물성 망간석의 형태로 거의 발견되지 않으며, 산업적으로 중요한 유기 화합물의 탈수소 반응에 대한 촉매입니다.

염화망간(II) - 무수 상태에서 밝은 분홍색 빛의 잎이며 망간, 그 산화물 또는 탄산염을 건조한 염화수소로 처리하여 얻습니다.

MnCO 3 + 2HCl = MnCl 2 + CO 2 + H 2 O.

망간(II) 클로라이드 사수화물은 염산에 망간(II) 카보네이트를 용해시키고 생성된 용액을 증발시켜 편리하게 제조된다. 무수 MnCl 2는 흡습성이 높습니다.

망간 황산염(II) - 무수 상태에서 거의 무색의 분말, 맛이 쓰고 해당 결정질 수화물 (MnSO 4 nH 2 O, 여기서 n = 1,4,5,7)의 탈수로 인한 것입니다. 황산망간 칠수화물은 때때로 광물성 밀라다이트의 형태로 자연적으로 발생하며 9℃ 이하의 온도에서 안정하다. 실온에서는 황산망간이라 불리는 MnSO 4 · 5H 2 O가 안정하다. 산업에서 황산 망간은 고온의 농축 황산에 파이롤루사이트를 용해시켜 얻습니다.

2MnO 2 + 2H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + O 2 + 2H 2 O.

또는 무수 FeSO 4 로 MnO 2 를 하소함으로써:

4MnO 2 + 4FeSO 4 = 4MnSO 4 + 2Fe 2 O 3 + O 2.

2가 망간 염은 일부 산화 과정, 특히 대기 산소의 영향으로 발생하는 과정에서 촉매적으로 작용합니다. 이것은 건조제로 사용되는 기초입니다. 아마인유에 용해될 때 대기 산소에 의한 산화를 가속화하고, 따라서 더 빠른 건조를 촉진 ... 건조제를 함유한 아마인유를 건조유라고 합니다. 일부 유기 망간염은 건조제로 사용됩니다.

망간(IV) 화합물 중 가장 중요한 것은 망간의 가장 중요한 광물인 이산화망간이다. 천연 이산화망간에는 파이롤루사이트, 램스델라이트, 실로멜란 및 크립토멜란과 같은 여러 형태가 있습니다.

실험실의 이산화망간은 공기 중에서 Mn(NO 3) 2를 소성하여 얻을 수 있습니다.

Mn(NO 3) 2 = MnO 2 + 2NO 2;

염소, 차아염소산나트륨을 사용한 알칼리성 매질에서 망간(II) 화합물의 산화:

Mn(OH) 2 + Cl 2 + 2KOH = MnO 2 + 2KCl + 2H 2 O

Mn(OH) 2 + NaOCl = MnO 2 + NaCl + H 2 O.

이산화망간은 산화 및 환원 특성을 모두 나타내는 흑색 양쪽성 분말입니다.

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

MnO 2 + Cl 2 + 4KOH = K 2 MnO 4 + 2KCl + 2H 2 O.

유리에 첨가된 이산화망간은 규산철로 인한 녹색을 제거하고 유리에 분홍색(또는 MnO 2 가 많이 첨가된 경우 검정색)을 제공합니다. 이산화망간 미세 분말에는 흡착 특성이 있습니다. 염소, 바륨 염, 라듐 및 기타 금속을 흡수합니다.

pyrolusite의 중요성에도 불구하고 일상 생활에서 우리는 망간이 7가인 물질 - 과망간산 칼륨 ( "과망간산 칼륨")을 만나야하며 이는 뚜렷한 방부성으로 인해 널리 퍼졌습니다. 이제 과망간산 칼륨은 망간산 칼륨 (VI) 용액의 전해 산화에 의해 얻어집니다. 이 화합물은 자주색-적색 결정으로 공기 중에서 안정하고 물에 적당히 용해됩니다. 그러나 물에 용해된 용액은 빛에서는 빠르게 분해되고 어두운 곳에서는 산소가 방출되면서 천천히 분해됩니다. 과망간산칼륨은 강력한 산화제입니다. 다음은 산화 활성의 몇 가지 예입니다.

2KMnO 4 + 10HCl + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5Cl 2 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

2KMnO 4 + 5H 2 O 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5O 2 + 8H 2 O

8KMnO 4 + 5PH 3 + 12 H 2 SO 4 = 8MnSO 4 + 5H 3 PO 4 + 4K 2 SO 4 + 12H 2 O.

과망간산 칼륨은 의학, 수의학 및 실험실 실습에서 널리 사용됩니다.

과망간산칼륨은 최대 농도가 약 20%인 용액에서만 존재하는 망간산 HMnO 4 의 염입니다. 용액의 색상은 KMnO 4 용액의 색상과 유사합니다. 과망간산은 가장 강산... 망간(II) 염에 대한 이산화납 또는 비스무트산 나트륨의 작용하에 망간산이 형성되는 반응은 발생하는 강렬한 분홍색으로 인해 미량의 망간도 발견될 수 있기 때문에 분석 화학에서 중요합니다.

망간 산화물 (VII) Mn 2 O 7 - 망간 무수물은 고체 과망간산 칼륨에 진한 황산의 작용으로 얻은 녹갈색 중유입니다.

2KMnO 4 + H 2 SO 4 = Mn 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O.

이 물질은 매우 강한 산화제이며 충격이나 가열 시 폭발합니다. 유황, 인, 나무 조각, 알코올과 같은 많은 물질은 약간의 접촉에도 발화합니다. 다량의 물에 용해되면 망간산을 형성함.

야금에서 망간의 사용. 망간은 제강에 필수적이며 오늘날 이를 대체할 효과적인 방법은 없습니다. 용융 욕조에 망간을 도입하면 몇 가지 기능이 있습니다. 강철을 탈산 및 정제할 때 망간은 산화철을 환원시켜 산화망간으로 변하고 이는 슬래그의 형태로 제거됩니다. 망간은 황과 상호 작용하고 형성된 황화물도 슬래그로 통과합니다. 알루미늄과 실리콘은 망간과 함께 탈산제 역할을 하지만 탈황 기능을 수행할 수 없습니다. 25번 원소를 도입하면 가열 중 결정립 성장 속도가 느려져 미세 입자 강철이 생산됩니다. 반대로 알루미늄과 실리콘은 결정립 성장을 촉진하는 것으로 알려져 있습니다.

망간은 합금철을 사용하는 제련 과정에서 강철에 첨가될 수 있습니다. 19세기로 거슬러 올라갑니다. 야금학자들은 망간 5~20%와 탄소 3.5~5.5%를 함유한 거울 주철을 제련하는 방법을 배웠습니다. 이 분야의 개척자는 영국의 야금학자인 Henry Bessemer였습니다. 거울 주철은 순수한 망간과 마찬가지로 용강에서 산소와 황을 제거하는 능력이 있습니다. 당시 스탈베르그(Stahlberg)에서 라인란트 프로이센(Rhineland Prussia)에서 수입한 망간 함유 스파 철광석을 환원하여 고로에서 경선철을 얻었다.

베세머 인사 추가 개발망간 합금 생산 및 그의 지도력 하에 Henderson은 1863년 글래스고의 피닉스 공장에서 25-35% 망간을 함유하는 합금인 페로망간 생산을 조직했습니다. 페로망간은 더 큰 인성과 연성을 부여했기 때문에 강철 생산에서 경주철보다 이점이 있었습니다. 철망간을 생산하는 가장 비용 효율적인 방법은 용광로에서 제련하는 것입니다.

Henderson의 페로망간 생산이 기술적으로 진보적이라는 사실에도 불구하고, 이 합금은 제련에서 직면하는 어려움으로 인해 오랫동안 적용되지 않았습니다. 러시아에서 철망간을 산업적으로 제련하기 시작한 것은 1876년 Nizhne-Tagil 공장의 용광로에서 시작되었습니다. 1841년 러시아 야금학자 A.P. 불랏에 대해강철에 철망간을 첨가하는 것을 설명했습니다. ferromanganese 외에도 silicomanganese는 야금에 널리 사용됩니다(15-20% Mn, 약 10% Si 및 5% C 미만).

1878년 19세의 셰필드 야금학자 로버트 해드필드(Robert Hadfield)는 철과 다른 금속의 합금을 연구하기 시작했고 1882년에는 망간 함량이 12%인 제련 강철을 연구했습니다. 1883년 Hadfield는 망간강에 대한 최초의 영국 특허를 받았습니다. Hadfield 강철의 물 담금질은 장기간 하중 하에서 내마모성 및 경도 증가와 같은 놀라운 특성을 제공하는 것으로 나타났습니다. 이러한 특성은 철도 레일, 트랙터 트랙, 금고, 자물쇠 및 기타 여러 제품의 제조에 즉시 적용되었습니다.

기술에서는 망간-구리-니켈-망간의 삼원 합금이 널리 사용됩니다. 그들은 온도와 무관하지만 압력에 의존하는 높은 전기 저항을 가지고 있습니다. 따라서 망가닌은 전기 압력계 제조에 사용됩니다. 실제로, 일반 압력계는 10,000기압의 압력을 측정할 수 없으며, 이는 압력에 대한 망가닌 저항의 의존성을 미리 알고 있는 전기 압력계로 측정할 수 있습니다.

망간과 구리(특히 70% Mn 및 30% Cu)의 흥미로운 합금은 진동 에너지를 흡수할 수 있으며, 이는 유해한 산업 소음을 줄이는 데 필요한 경우에 사용됩니다.

가이슬러가 1898년에 보여준 것처럼 망간은 알루미늄, 안티몬, 주석, 구리와 같은 일부 금속과 합금을 형성하며, 이들은 강자성 성분을 포함하지 않지만 자화되는 능력으로 구별됩니다. 이 특성은 이러한 합금에 금속간 화합물이 존재하는 것과 관련이 있습니다. 발견자의 이름으로 이러한 재료를 가이슬러 합금이라고 합니다.

망간의 생물학적 역할.

망간은 가장 중요한 미량 원소 중 하나이며 가장 중요한 생화학적 과정의 조절에 관여합니다. 모든 살아있는 유기체에는 소량의 25번 원소가 존재한다는 것이 확인되었습니다. 망간은 중추신경계의 주요 신경화학적 과정, 뼈 및 결합 조직 형성, 지방 및 탄수화물 대사 조절, 비타민 C, E, 콜린 및 비타민 B 대사에 관여합니다.

인간과 대부분의 동물의 혈액에서 망간 함량은 약 0.02mg/l입니다. 성인 유기체의 일일 요구량은 3-5 mg Mn입니다. 망간은 조혈 과정과 신체의 면역 방어에 영향을 미칩니다. 황산망간 용액을 정맥 주사하면 카라쿠트(독이 있는 중앙아시아 거미)에 물린 사람을 구할 수 있습니다.

신체에 망간이 과도하게 축적되면 우선 중추 신경계의 기능에 영향을 미칩니다. 이것은 피로, 졸음, 기억 기능 저하로 나타나며 주로 망간 및 그 합금 생산과 관련된 근로자에서 관찰됩니다.

망간 결핍은 원소 대사에서 가장 흔한 편차 중 하나입니다. 현대인... 이는 망간이 풍부한 식품(거친 식물성 식품, 허브) 섭취의 현저한 감소, 체내 인산염(레모네이드, 통조림 식품 등)의 양 증가, 생태적 상황대도시와 정신 - 감정적 인 과부하. 망간 결핍 교정은 긍정적인 영향인간의 건강 상태에.

유리 크루티아코프

망간은 철뿐만 아니라 주기율표의 원소이기도 하다. 순수한 형태로 발생하지 않으며 주로 망간 및 철광석에 산화물 형태로 존재합니다. 망간은 미량 원소입니다. 망간은 토양, 식물, 동물 유기체에서 매우 소량으로 발견됩니다. 그것은 물에 거의 포함되지 않으며, 강은 육지에서 세계양으로 운반되어 깊은 곳에 축적됩니다.

속성

연한 은색의 비자성 금속으로 산화 피막으로 빠르게 덮여 있으며 부서지기 쉽고 단단합니다. 그것은 비금속, 염산 및 묽은 황산과 적극적으로 반응합니다(가열 시). 2에서 7까지의 원자가를 나타냅니다. 물과 잘 반응하지 않습니다. 산과 알칼리, 이에 상응하는 염, 많은 금속과 합금을 형성합니다.

망간은 인간의 삶에서 중요한 역할을 합니다. 망간은 신경계, 면역계, 생식계의 작용에 참여합니다. 단백질, 탄수화물 및 지방 대사에서; 조혈, 소화, 성장 과정에서; 태아의 올바른 형성에 필요합니다. 산업 생산에서 먼지를 장기간(약 3년) 흡입하면 망간 중독이 가능합니다.

다양한 생산 영역에서 시약은 순수한 형태와 화합물 형태로 사용됩니다.

망간 사용

- 전체 금속의 거의 90%가 철 야금에서 소비됩니다. 철과의 합금인 페로망간(ferromanganese)의 형태로 강철에 첨가되어 연성, 강도 및 내마모성을 증가시킵니다. 화학 시약은 강철의 합금화, 탈황, "탈산" 과정에 필요합니다.
- 경도가 뛰어난 Hadfield 강재(최대 13%)에 첨가. 지구를 움직이는 기계와 돌을 부수는 기계, 갑옷 요소가 그것으로 만들어집니다.
- 비철 야금에서 철이 없는 합금, 청동, 황동, 대부분의 알루미늄 및 마그네슘 합금의 구성에 포함되어 강도와 내식성을 향상시킵니다.
- 고저항이 특징인 망간, 구리, 니켈 합금의 제조에 사용됩니다. 이 합금은 전기 공학에서 요구됩니다.
- 금속 제품의 부식 방지 전기 도금 코팅을 만드는 데 사용됩니다.

망간 화합물의 응용

- 산화제 및 촉매로서 유기 합성에서; 인쇄 및 페인트 생산; 유리 및 도자기 산업에서.
- V 농업종자 처리를 위한 미량 영양소 비료.
- 이산화망간은 다양한 분야에서 사용됩니다. 전기화학 전지 제조; 도자기용 유색 유약 및 에나멜; 화학 산업, 유기 및 무기 합성; 미세 분말은 공기 중 유해한 불순물을 흡수하는 데 사용됩니다.
- 텔루르화 망간은 열전 분야에 사용됩니다.
- 망간 비소는 자기열량 효과가 뚜렷하며, 이를 기반으로 새로운 유형의 작고 경제적인 냉동 장치를 만들기 위한 유망한 방법을 기반으로 합니다.
- 과망간산 칼륨 - 의학에서 널리 사용되는 방부제, 시안화물 및 알칼로이드 중독에 대한 해독제; 섬유 산업의 표백제; 유기 합성에서 산화제.

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정의

망간- 주기율표의 25번째 요소. 명칭은 라틴어 "manganum"의 Mn입니다. 네 번째 기간인 VIIB 그룹에 있습니다. 금속을 말합니다. 코어의 충전량은 25입니다.

망간은 지각의 0.1%(질량)를 차지하는 상당히 흔한 원소에 속합니다. 망간을 포함하는 화합물 중 가장 흔한 광물은 이산화망간 MnO 2 인 피로루사이트(pyrolusite)입니다. 미네랄 hausmanite Mn 3 O 4 및 갈색 Mn 2 O 3 또한 매우 중요합니다.

단순한 물질로서 망간은 은백색(그림 1) 단단한 취성 금속입니다. 밀도는 7.44g / cm 3이고 융점은 1245o С입니다.

쌀. 1. 망간. 모습.

망간의 원자 및 분자량

물질의 상대 분자량(Mr)은 주어진 분자의 질량이 탄소 원자 질량의 1/12보다 몇 배 더 큰지를 나타내는 숫자이고, 원소의 상대 원자 질량(A r) - 화학 원소 원자의 평균 질량이 탄소 원자 질량의 1/12보다 몇 배나 더 많은지.

자유 상태의 망간은 단원자 Mn 분자의 형태로 존재하기 때문에 원자량과 분자량 값이 일치합니다. 그들은 54.9380과 같습니다.

망간의 동소체 및 동소체 변형

망간에는 4가지 알려진 결정 변형이 있으며, 각각은 특정 온도 범위에서 열역학적으로 안정합니다. 707 이하 o 복잡한 구조를 갖는 안정적인 α-망간 - 단위 셀에는 58개의 원자가 포함됩니다. 707 o C 미만의 온도에서 망간 구조의 복잡성은 취약성을 결정합니다.

망간 동위원소

자연에서 망간은 유일한 안정 동위 원소 55 Mn의 형태로 발견될 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 질량 수는 55이고 원자핵은 25개의 양성자와 30개의 중성자를 포함합니다.

망간에는 질량수가 44에서 69까지인 인공 동위원소와 7개의 이성질체 상태의 핵이 있습니다. 이 중 가장 오래 사는 동위원소는 53Mn으로 반감기는 374만년이다.

망간 이온

망간 원자의 외부 에너지 준위에는 원자가인 7개의 전자가 있습니다.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2.

결과적으로 화학적 상호작용망간은 원자가 전자를 제공합니다. 기증자이며 양전하를 띤 이온으로 변합니다.

Mn 0 -2e → Mn 2+;

Mn 0 -3e → Mn 3+;

Mn 0 -4e → Mn 4+;

Mn 0 -6e → Mn 6+;

Mn 0 -7e → Mn 7+.

망간 분자와 원자

자유 상태에서 망간은 단원자 Mn 분자의 형태로 존재합니다. 다음은 망간 원자와 분자를 특징짓는 몇 가지 특성입니다.

망간 합금

망간은 주로 합금강 생산에 사용됩니다. Mn을 15%까지 함유한 망간강은 경도와 강도가 높습니다. 분쇄기, 볼 밀, 철도 레일의 작동 부품이 그것으로 만들어집니다. 또한 망간은 마그네슘 기반 합금의 구성 요소입니다. 그것은 부식에 대한 저항을 증가시킵니다. 망간 및 니켈과 구리의 합금 - 망간은 전기 저항의 온도 계수가 낮습니다. 소량의 망간은 많은 알루미늄 합금에 포함되어 있습니다.

문제 해결의 예

실시예 1

실시예 2

망간은 원자량 54.9380, 원자번호 25번으로 질량이 큰 은백색의 화학 원소로 자연계에 안정 동위원소 35Mn으로 존재한다. 금속에 대한 첫 번째 언급은 고대 로마 과학자 Pliny에 의해 기록되었으며, 그는 그것을 "검은 돌"이라고 불렀습니다. 당시에는 유리 청징제로 망간을 사용했는데, 용융 과정에서 용융물에 망간 파이롤루사이트 MnO 2 를 첨가했습니다.

조지아에서는 망간 파이롤루사이트가 오랫동안 철 생산 중 첨가제로 사용되어 왔으며 흑색 마그네시아라고 불리며 자철광(자성 철광석)의 종류 중 하나로 간주되었습니다. 1774년에야 스웨덴 과학자 Scheele이 이것이 과학에 알려지지 않은 금속의 화합물임을 증명했으며 몇 년 후 Yu Gan은 석탄과 화철석의 혼합물을 가열하면서 탄소 원자로 오염된 최초의 망간을 얻었습니다.

망간의 자연 분포

자연에서 화학 원소 망간은 널리 퍼져 있지 않으며 지각에는 0.1 % 만 포함되어 있으며 화산 용암에는 0.06-0.2 %, 분산 된 상태의 표면 금속은 Mn 2+ 형태입니다. 망간 산화물은 산소의 영향으로 지구 표면에 빠르게 형성되고 미네랄 Mn 3+ 및 Mn 4+가 널리 퍼져 있으며 생물권에서 금속은 산화 환경에서 비활성화됩니다. 망간은 환원 조건에서 활발하게 이동하는 화학 원소이며, 산화 환경이 우세한 툰드라 및 산림 경관의 산성 자연 수역에서 금속은 매우 이동성이 있습니다. 이러한 이유로 재배 식물은 과도한 금속 함량을 가지고 있으며, 철망간 단괴, 습지 및 수심이 낮은 비율의 광석이 토양에 형성됩니다.

건조한 기후의 지역에서는 알칼리성 산화 환경이 우세하여 금속의 이동성을 제한합니다. 재배 식물에는 망간이 부족하며 농업 생산은 특수 복합 미세 첨가제를 사용하지 않고는 할 수 없습니다. 강에서는 화학 원소가 널리 퍼져 있지 않지만 총 제거량은 큰 값에 도달할 수 있습니다. 망간은 자연 강수의 형태로 해안 지역에 특히 풍부합니다. 바다의 바닥에는 바닥이 건조한 땅이었던 고대 지질 학적 시대에 형성된 많은 금속 퇴적물이 있습니다.

망간의 화학적 성질

망간은 활성 금속 범주에 속하며 고온에서 질소, 산소, 황, 인 등 비금속과 활발히 반응합니다. 그 결과 다양한 망간 산화물이 형성됩니다. 상온에서 망간은 활성이 거의 없는 화학 원소이며 산에 용해되면 2가 염을 형성합니다. 진공 상태에서 고온으로 가열하면 안정한 합금에서도 화학 원소가 증발할 수 있습니다. 망간 화합물은 동일한 산화 상태에 있는 철, 코발트 및 니켈 화합물과 여러 면에서 유사합니다.

망간과 크롬 사이에는 큰 유사점이 있으며, 금속 하위 그룹은 또한 원소의 서수가 증가함에 따라 더 높은 산화 상태에서 안정성이 증가했습니다. 과망간산염은 과망간산염보다 덜 산화제입니다.

망간(II) 화합물의 구성에 따라 더 높은 산화 상태를 갖는 금속의 형성이 허용되며, 이러한 변형은 용액 및 용융 염 모두에서 발생할 수 있습니다.
망간의 산화 상태 안정화화학 원소의 망간에 대한 많은 산화 상태의 존재는 d-오비탈과 결합이 형성되는 동안 전이 원소에서 에너지 준위가 리간드의 사면체, 팔면체 및 정사각형 배열로 분할된다는 사실에 의해 설명됩니다. 다음은 첫 번째 전이 기간에 현재 알려진 일부 금속의 산화 상태에 대한 표입니다.

많은 수의 착물에서 발견되는 낮은 산화 상태가 주목할 만합니다. 표에는 리간드가 화학적으로 중성인 분자 CO, NO 및 기타인 화합물 목록이 포함되어 있습니다.

망간은 착물화로 인해 높은 산화 상태가 안정화되며, 이에 가장 적합한 리간드는 산소와 불소입니다. 안정화 조정 번호가 6과 같다는 것을 고려하면 최대 안정화는 5입니다. 망간 화학 원소가 옥소 착물을 형성하면 더 높은 산화 상태가 안정화될 수 있습니다.

낮은 산화 상태에서 망간의 안정화

연질산 및 경질산 및 염기의 이론은 리간드에 노출 시 착물화로 인한 금속의 다양한 산화 상태의 안정화를 설명할 수 있습니다. 부드러운 유형의 요소는 금속의 낮은 산화 상태를 성공적으로 안정화하는 반면 단단한 유형의 요소는 높은 산화 상태를 긍정적으로 안정화합니다.

이론은 금속-금속 결합을 완전히 설명하며, 공식적으로 이러한 결합은 산-염기 상호작용으로 간주됩니다.

망간 합금 망간의 활성 화학적 성질은 많은 금속과 합금을 형성할 수 있게 하는 반면, 다량의 금속은 망간의 특정 변형에 용해되어 안정화될 수 있습니다. 구리, 철, 코발트, 니켈 및 기타 금속은 γ-변형을 안정화할 수 있고, 알루미늄 및 은은 이원 합금에서 마그네슘의 β- 및 σ-영역을 확장할 수 있습니다. 이러한 특성은 야금에서 중요한 역할을 합니다. 망간은 연성이 높은 합금을 얻을 수 있게 해주는 화학 원소로, 스탬핑, 단조 및 압연이 가능합니다.

화합물에서 망간의 원자가는 2-7 내에서 다양하며 산화 상태가 증가하면 망간의 산화 및 산성 특성이 증가합니다. 모든 Mn(+2) 화합물은 환원제입니다. 망간 산화물은 환원 특성이 있으며 회색 녹색이며 물과 알칼리에는 용해되지 않지만 산에는 완벽하게 용해됩니다. 수산화망간 Mn(OH)3은 물에 녹지 않고 백색이다. Mn(+4)의 형성은 산화제(a)와 환원제(b) 모두일 수 있습니다.

MnO 2 + 4HCl = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O (a)

이 반응은 실험실에서 염소를 얻을 필요가 있을 때 사용됩니다.

MnO 2 + KClO 3 + 6KOH = KCl + 3K 2 MnO 4 + 3H 2 O (b)

이 반응은 금속의 융합에서 발생합니다. MnO 2 (망간 산화물)는 갈색을 띠고 해당 수산화물은 색상이 약간 더 어둡습니다.
망간의 물리적 특성망간은 밀도가 7.2–7.4 g / cm 3이고 융점 + 1245 ° C, + 1250 ° C의 온도에서 끓는 화학 원소입니다. 금속 고유의 4가지 다형성 변형이 있습니다.

1. α-Mn. 그것은 입방체 중심 격자를 가지고 있으며 하나의 단위 셀에 58 개의 원자가 있습니다.
2. β-Mn. 그것은 입방체 중심 격자를 가지고 있으며 하나의 단위 셀에 20 개의 원자가 있습니다.
3. γ-Mn. 그것은 정방 격자를 가지고 있으며 한 셀에 4 개의 원자가 있습니다.
4. δ-Mn. 입방체 중심 격자가 있습니다.

망간 변태 온도: α = β at t ° + 705 ° С; β = γ at t ° + 1090 ° С; t ° + 1133С에서 γ = δ. 가장 깨지기 쉬운 변형 α는 야금에서 거의 사용되지 않습니다. γ 변형은 가소성의 가장 중요한 지표로 구별되며 야금에서 가장 자주 사용됩니다. β-변형은 부분적으로 소성이며 업계에서는 거의 사용되지 않습니다. 화학 원소 망간의 원자 반경은 1.3A이고 이온 반경은 원자가에 따라 0.46에서 0.91 사이입니다. 망간은 상자성이며 열팽창 계수는 22.3 × 10 -6 deg -1입니다. 물리적 성질은 금속의 순도와 실제 원자가에 따라 약간 조정될 수 있습니다.
망간 생산 방법현대 산업은 전기 화학자 VI Agladze가 개발한 방법에 따라 (NH 4 ) 2SO 4 를 첨가한 금속 수용액의 전기 가수분해에 의해 망간을 받습니다. 이 과정에서 용액의 산도는 pH = 8.0–8.5 범위 내에 있어야 합니다. . AT-3 티타늄 기반 합금으로 만들어진 납 양극과 음극을 용액에 담그고 티타늄 음극은 스테인리스로 교체할 수 있습니다. 업계에서는 망간 분말을 사용하며, 이 분말은 공정이 끝난 후 음극에서 제거되고 금속이 플레이크 형태로 침전됩니다. 얻는 방법은 에너지 비용이 많이 드는 것으로 간주되며 이는 비용 증가에 직접적인 영향을 미칩니다. 필요한 경우 수집된 망간을 추가로 재용해하여 야금에 더 쉽게 사용할 수 있습니다.

망간은 광석의 염소화 및 형성된 할로겐화물의 추가 환원에 의한 할로겐 공정에서도 얻을 수 있는 화학 원소입니다. 이 기술은 망간 산업에 0.1% 이하의 외부 기술 불순물을 제공합니다. aluminothermic 반응 과정에서 더 오염 된 금속이 얻어집니다.

3Mn 3 O 4 + 8Al = 9Mn + 4A l2 O 3

또는 전기 온열 요법으로. 생산 홀에서 유해한 배출물을 제거하기 위해 PVC 공기 덕트, 원심 팬과 같은 강력한 강제 환기가 설치됩니다. 공기 교환 빈도는 규정에 의해 규제되며 작업 영역에서 사람들의 안전한 체류를 보장해야 합니다.
망간 사용망간의 주요 소비자는 철 야금입니다. 금속은 제약 산업에서도 널리 사용됩니다. 제련강 1톤은 8~9kg이 필요하며, 망간 합금에 화학 원소를 도입하기 전에 미리 철과 합금하여 페로망간을 얻는다. 합금에서 화학 원소의 망간 비율은 최대 80 %, 탄소는 최대 7 %, 나머지는 철 및 다양한 기술적 불순물로 채워져 있습니다. 첨가제의 사용으로 인해 고로에서 제련되는 철강의 물리적 및 기계적 특성이 크게 향상됩니다. 이 기술은 또한 현대 전기로에서 첨가제를 사용하는 데 적합합니다. 고탄소 철망간을 첨가하여 강철을 탈산 및 탈황시킵니다. 중탄소 및 저탄소 페로망간을 추가하면 야금에 합금강이 사용됩니다.

저합금강은 망간 0.9~1.6%, 고합금강 최대 15%를 포함합니다. 15% 망간과 14% 크롬을 함유한 강철은 물리적 강도와 내식성의 지표가 높습니다. 금속은 내마모성, 가혹한 온도 조건에서 작동할 수 있으며 공격적인 화합물과의 직접적인 접촉을 두려워하지 않습니다. 이러한 높은 특성으로 인해 가장 중요한 구조물 및 어려운 조건에서 작동하는 산업 장치의 제조에 강철을 사용할 수 있습니다.

망간은 철이 없는 합금의 제련에도 사용되는 화학 원소입니다. 고속 산업용 터빈 블레이드를 생산하는 동안 구리-망간 합금이 사용되며 프로펠러에는 망간 함량이 있는 청동이 사용됩니다. 이러한 합금 외에도 화학 원소인 망간은 알루미늄과 마그네슘에 존재합니다. 그것은 비철 합금의 성능 특성을 크게 향상시키고 변형이 잘되고 부식 과정과 내마모성을 두려워하지 않습니다.

합금강은 중공업의 주재료로 각종 무기를 생산하는 과정에서 대체할 수 없습니다. 그들은 조선 및 항공기 건설에 널리 사용됩니다. 망간의 전략적 비축량의 존재는 모든 국가의 높은 방어 능력을 위한 조건입니다. 이와 관련하여 금속 생산량은 매년 증가하고 있습니다. 또한 망간은 유리 생산, 농업, 인쇄 등에 사용되는 화학 원소입니다.

동식물의 망간

살아있는 자연에서 망간은 발달에 중요한 역할을 하는 화학 원소입니다. 성장 특성, 혈액 구성 및 광합성 과정의 강도에 영향을 미칩니다. 식물의 경우 그 양은 10000분의 1%이고 동물의 경우 100000분의 1입니다. 그러나 이 사소한 내용조차도 대부분의 기능에 눈에 띄는 영향을 미칩니다. 그것은 효소의 작용을 활성화하고 인슐린, 미네랄 및 조혈 대사의 기능에 영향을 미칩니다. 망간이 부족하면 급성 및 만성의 다양한 질병이 나타납니다.

망간은 의학에서 널리 사용되는 화학 원소입니다. 망간이 부족하면 체력이 저하되고 일부 유형의 빈혈이 발생하며 뼈 조직의 대사 과정을 방해합니다. 망간의 소독 특성은 널리 알려져 있으며 그 용액은 괴사 조직 처리 중에 사용됩니다.

동물성 식품의 망간이 부족하면 일일 체중 증가가 감소합니다. 식물의 경우이 상황은 얼룩, 화상, 백화증 및 기타 질병의 원인이됩니다. 중독의 징후가 감지되면 특수 약물 요법이 처방됩니다. 심한 중독은 망간 파킨슨증 증후군의 출현을 유발할 수 있습니다 - 중추에 부정적인 영향을 미치는 난치병 신경계사람.

망간의 일일 요구량은 최대 8mg이며 사람이 음식에서 얻는 주요량입니다. 이 경우 식단은 모든 영양소의 균형을 유지해야 합니다. 부하가 증가하고 햇빛이 충분하지 않으면 일반 혈액 검사에 따라 망간 복용량이 조정됩니다. 상당한 양의 망간은 버섯, 물 견과류, 오리풀, 연체동물 및 갑각류에서 발견됩니다. 망간 함량은 10분의 1%에 달할 수 있습니다.

망간이 과량으로 몸에 들어가면 근육과 뼈 조직의 질병이 발생할 수 있으며 호흡기가 영향을 받고 간과 비장이 고통받습니다. 몸에서 망간을 제거하는 데 오랜 시간이 걸리며 이 기간 동안 축적 효과와 함께 독성 특성이 증가합니다. 위생 당국이 허용하는 공기 중 망간 농도는 ≤ 0.3 mg / m 3이어야하며 매개 변수는 공기 샘플링을 통해 특수 실험실에서 모니터링됩니다. 선택 알고리즘은 정부 규정에 따릅니다.

현재 "Scheele greens", 아르신(AsH 3), 글리세린, 요산 및 시안화수소산이라고 하는 페인트를 받았습니다. 사실, Scheele은 망간, 몰리브덴, 텅스텐을 순수한 형태로 분리하지 않았습니다. 그는 그가 조사한 광물에 이러한 새로운 원소가 포함되어 있다고만 표시했습니다.

원소 번호 25는 Plinny the Elder에게도 알려진 pyrolusite 광물 MnO 2 -H 2 O에서 발견되었습니다. Pliny는 자성 철광석의 일종으로 여겼지만, pyrolusite는 자석에 끌리지 않았습니다. Pliny는 이 모순에 대해 설명했습니다. 우리에게는 재미있어 보이지만 1세기에 그것을 잊어서는 안 됩니다. 기원 후 과학자들은 오늘날의 학생들보다 물질에 대해 훨씬 덜 알고 있었습니다. 그러나 Pliny에게 pyrolusite는 "lapis magnes"(자성 철광석)이며, 그 만 여성이며 자석이 그에게 "무관심"한 이유입니다. 그럼에도 불구하고 "검은 마그네시아"(당시 pyrolusite로 불림)는 유리를 밝게 하는 놀라운 특성을 가지고 있기 때문에 유리 용해에 사용되기 시작했습니다. 이것은 고온에서 이산화망간이 산소의 일부를 포기하고 Mn 2 O 3 조성의 산화물로 변하기 때문입니다. 유리된 산소는 철의 황 화합물을 산화시켜 유리를 어두운 색으로 만듭니다. Pyrolusite는 여전히 유리의 "청징제"로 사용됩니다.

망간의 역사

유명한 연금술사 Albert Great (XIII 세기)의 원고에서이 광물은 "마그네시아"라고 불립니다. XVI 세기에. 이미 "망간"이라는 이름이 있습니다. 아마도 유리 제작자가 부여했으며 "manganidzein"이라는 단어에서 유래했습니다.

Scheele이 1774년에 pyrolusite를 연구하고 있을 때 그는 이 광물의 샘플을 그의 친구 Johan Gottlieb Hahn에게 보냈습니다. 훗날 당대의 뛰어난 화학자였던 한 교수는 화철석에서 공을 굴려 광석에 기름을 첨가하고 목탄이 깔린 도가니에서 강하게 가열했습니다. 그 결과 광석 공보다 3배나 가벼운 금속 공이 탄생했습니다. 이것은 망간이었습니다. 처음에는 새로운 금속을 "마그네시아"라고 불렀지만 그 당시 백색 마그네시아, 산화 마그네슘이 이미 알려져 있었기 때문에 금속 이름이 "마그네슘"으로 변경되었습니다. 이 이름은 1787년 프랑스 명명 위원회에서 채택했습니다. 그러나 1808년 Humphrey Davy는 마그네슘을 발견하고 "마그네슘"이라고도 불렀습니다. 그런 다음 혼동을 피하기 위해 망간을 "망간"이라고 부르기 시작했습니다.

러시아에서는 1807 년 L. I. Sherer가 pyrolusite 망간에서 얻은 금속을 호출 할 때까지 오랫동안 망간이라고 불렀고 광물 자체는 그 해에 검은 망간이라고 불 렸습니다.

망간 광석

망간은 자연에서 순수한 형태로 발견되지 않습니다.광석에서는 산화물, 수산화물 및 탄산염의 형태로 존재합니다. 망간을 포함하는 주요 광물은 비교적 부드러운 짙은 회색의 돌인 동일한 pyrolusite입니다. 망간이 63.2% 함유되어 있습니다. 다른 망간 광석도 있습니다: psilomelan, brownite, hausmanite, manganite. 이들은 모두 25 번 원소의 산화물과 규산염입니다. 망간의 원자가는 2, 3 및 4와 같습니다. 25 번 원소의 또 다른 잠재적 인 소스가 있습니다 - 해저에 누워 망간 및 기타를 축적하는 결절 궤조. 그러나 그들에 대한 특별한 대화가 있습니다.

망간 광석은 화학 및 야금으로 나뉩니다. 전자는 최소 80% MnO 2 를 포함합니다. 그들은 갈바니 전지(이산화망간은 우수한 감극제임), 유리, 도자기, 광물 염료, "과망간산칼륨"(KMnO 4) 및 기타 화학 산업 제품의 생산에 사용됩니다.

그리고 철은 주기율표상 이웃일 뿐만 아니라 망간 광석에 항상 존재합니다. 그러나 철광석에는 불행히도 망간(충분한 양)이 항상 존재하는 것은 아닙니다. 불행히도 25번 원소는 가장 중요한 합금 첨가물 중 하나이기 때문입니다.

모든 대륙에 망간 광석이 매장되어 있습니다. 우리나라는 세계 망간 광석 생산량의 약 50%를 차지합니다. 인도, 가나, 모로코, 브라질, 남아프리카공화국에도 망간이 풍부합니다. 대부분의 산업 선진국은 자체 매장량이 광석의 양적 또는 질적 측면에서 철 야금의 요구를 충족시키지 못하기 때문에 해외에서 망간 광석을 수입해야 합니다. 우리 나라는 고품질 망간 광석으로 야금을 완전히 제공 할뿐만 아니라 상당한 양을 수출합니다.

소련에서 제 2 차 세계 대전 전에 망간 광석은 Chiatura (조지아)와 Nikopol (우크라이나)의 두 지역에서 채굴되었습니다. 전쟁 중 니코폴 분지가 나치에 의해 점령되었을 때, 전례 없는 시간에 우랄과 카자흐스탄에서 새로운 망간 광상이 개발되었습니다. 소련의 철 야금은 충분한 망간을 공급받았고 탱크 갑옷과 포병을 위한 고품질 강철을 제공할 수 있었습니다.

순수한 망간

최초의 금속 망간은 목탄(MnO2 + C → Mn + 2CO)으로 열류석을 환원시켜 얻은 것으로 이미 언급되었습니다. 그러나 그것은 원소 망간이 아니 었습니다. 주기율표의 이웃인 크롬과 철과 마찬가지로 망간은 탄소와 반응하며 항상 탄화물의 혼합물을 포함합니다. 이것은 탄소의 도움으로 순수한 망간을 얻을 수 없다는 것을 의미합니다. 오늘날 금속 망간을 얻기 위해 세 가지 방법이 사용됩니다: 규소 열(실리콘을 사용한 환원), 알루미노모닉(알루미늄을 사용한 환원) 및 전해.

가장 널리 보급된 방법은 후기 XIX V. 이 경우 망간 원료로 pyrolusite가 아닌 망간 산화물-산화물 Mn 3 O 4를 사용하는 것이 좋습니다. Pyrolusite는 알루미늄과 반응하여 너무 많은 열을 발생시켜 반응을 쉽게 제어할 수 없게 됩니다. 따라서 pyrolusite를 환원하기 전에 소성하고 이미 얻은 아산화질소를 알루미늄 분말과 혼합하여 특수 용기에서 소성합니다. 반응 3Mn 3 O 4 + 8Аl → 9Mn + 4Al 2 O 3 시작 - 다소 빠르며 추가 에너지 소비가 필요하지 않습니다. 생성된 용융물은 냉각되고 부서지기 쉬운 슬래그가 쪼개지고 망간 잉곳은 분쇄되어 추가 처리를 위해 보내집니다.

그러나 알루미노 열법은 규소 열법과 마찬가지로 고순도 망간을 생산하지 않습니다. Aluminothermic 망간은 승화에 의해 정제될 수 있지만, 이 방법은 비효율적이고 비싸다. 따라서 야금 학자들은 오랫동안 순수한 금속 망간을 얻는 새로운 방법을 찾고 있었고 자연스럽게 무엇보다도 전해 정제를 희망했습니다. 그러나 구리, 니켈 및 기타 금속과 달리 전극에 증착된 망간은 순수하지 않고 산화물 불순물로 오염되어 있습니다. 또한, 가공이 불편한 다공성의 깨지기 쉬운 금속이 얻어졌다.

많은 유명한 과학자들이 망간 화합물의 최적의 전기 분해 모드를 찾으려고 노력했지만 아무 소용이 없었습니다. 이 문제는 1939년 소비에트 과학자 R. I. Agladze(나중에 그루지야 SSR의 과학 아카데미 정회원)에 의해 해결되었습니다. 그가 염화물과 황산염에서 개발한 전기 분해 기술에 따르면 25번 원소를 최대 99.98% 포함하는 충분히 조밀한 금속이 얻어집니다. 이 방법은 금속 망간의 산업적 생산의 기초를 형성했습니다.

외부 적으로이 금속은 철과 비슷하지만 그보다 단단합니다. 공기 중에서는 산화되지만 알루미늄과 마찬가지로 산화피막이 빠르게 금속의 전체 표면을 덮고 더 이상의 산화를 방지합니다. 망간은 산과 빠르게 반응하고, 질소와 질화물을, 탄소와 탄화물을 형성합니다. 일반적으로 일반적인 금속.

망간은 일반적으로 크롬, 실리콘, 텅스텐과 같은 다른 원소와 함께 강철에 첨가됩니다. 그러나 철, 망간, 탄소 외에는 아무것도 포함하지 않는 강철이 있습니다. 이것은 소위 Hadfield 강철입니다. 그것은 1-1.5% 탄소와 11-15% 망간을 포함합니다. 이 등급의 강철은 내마모성과 경도가 뛰어납니다. 그것은 가장 단단한 암석, 굴착기 및 불도저의 부품을 분쇄하는 분쇄기의 제조에 사용됩니다. 이 강철의 경도는 기계적 가공에 적합하지 않으며 부품은 주조만 가능합니다. 일반적으로 망간을 포함하는 강철은 꽤 많습니다. 보다 정확하게는 망간을 일정량 포함하지 않는 강철은 없습니다. 결국 망간은 주철에서 강철로 나옵니다. 그러나 때로는 그 양이 너무 적어 문자 G가 강종에 삽입되지 않습니다. 그러나 망간의 특성을 향상시키는 것은 철뿐만이 아닙니다. 따라서 망간 구리 합금은 강도와 ​​내식성이 높습니다. 터빈 블레이드는 이러한 합금으로 만들어지며 항공기 프로펠러 및 기타 항공기 부품은 망간 청동으로 만들어집니다.

망간은 금처럼 빛나지 않고, 쏟아지지 않고, 나트륨처럼 공중에서 번쩍거리지 않습니다. 그러나 겉으로 보기에는 별 볼 일 없는 이 회색 금속은 매우 중요합니다. 철이 기술을 지배하는 한, 철의 충실한 동반자인 망간도 필요할 것입니다.

체내 망간

지난 세기 초에 망간은 살아있는 유기체의 일부라는 것이 알려졌습니다. 이제 미미한 양의 망간이 모든 식물 및 동물 유기체에 존재한다는 것이 확인되었습니다. 그것은 닭고기 달걀의 단백질에만 존재하며 우유에는 거의 없습니다. 망간은 신체에 고르지 않게 분포되어 있습니다. 예를 들어, 포도 줄기의 건조 물질 100g에는 망간 191mg, 뿌리 - 130mg, 열매 - 70mg이 포함되어 있습니다. 인간과 대부분의 동물의 혈액에서 망간 함량은 약 0.02mg/l입니다. 혈액에 망간이 더 풍부한 양은 예외입니다 - 0.06 mg / l. 망간은 신진대사에 중요한 역할을 한다는 것이 확인되었습니다. 식물에서 그것은 엽록소의 형성을 가속화하고 비타민 C 합성 능력을 증가시킵니다. 따라서 망간을 토양에 도입하면 많은 작물, 특히 겨울 밀과 목화의 수확량이 크게 증가합니다.

동물성 식품에 망간이 부족하면 성장과 활력에 영향을 미칩니다. 망간이 거의 포함되지 않은 우유만 먹인 쥐는 번식 능력을 상실했습니다. 염화망간을 음식에 첨가했을 때 이 능력이 회복되었습니다.

요소 번호 25는 또한 조혈 과정에 영향을 미칩니다. 또한 외래 단백질의 유해한 영향을 중화시키는 항체 형성을 가속화합니다. 독일 과학자 중 한 명은 파상풍과 이질 박테리아의 치사량을 기니피그에 주사했습니다. 그 후 파상풍과 항 이질 혈청 만 투여되면 더 이상 동물에게 도움이되지 않습니다. 혈청과 염화망간을 도입하여 기니피그를 치료했습니다. 황산망간 용액을 정맥 주사하면 중앙 아시아 거미 중 가장 유독한 카라쿠르트에 물린 것을 구할 수 있습니다.