De mangan är ett kemiskt grundämne som består av en övergångsmetall, representerad av symbolen Mn, och vars atomnummer är 25. Dess namn beror på svart magnesia, numera mineral pyrolusit, som studerades i Magnesia, en region i Grekland.
Det är det tolfte mest förekommande elementet i jordskorpan, som finns i en mängd olika mineraler som joner med olika oxidationstillstånd. Av alla kemiska grundämnen utmärks mangan genom att vara närvarande i dess föreningar med många oxidationstillstånd, av vilka +2 och +7 är de vanligaste..
I sin rena och metalliska form har den inte många applikationer. Det kan dock tillsättas stål som ett av de viktigaste tillsatserna för att göra det rostfritt. Således är dess historia nära relaterad till järnens; även om dess föreningar har funnits i grottmålningar och forntida glas.
Dess föreningar hittar applikationer inom batterier, analysmetoder, katalysatorer, organiska oxidationer, gödningsmedel, färgning av glas och keramik, torktumlare och näringstillskott för att möta den biologiska efterfrågan på mangan i våra kroppar..
Dessutom är manganföreningar mycket färgglada; oavsett om det finns interaktioner med oorganiska eller organiska arter (organomangan). Dess färger beror på antalet eller oxidationstillståndet, eftersom de är +7 mest representativa i det oxiderande och antimikrobiella medlet KMnO4.
Förutom ovanstående miljöanvändning av mangan är dess nanopartiklar och organiska metallramar alternativ för att utveckla katalysatorer, adsorberande fasta ämnen och material för elektroniska enheter..
Artikelindex
Början av mangan, liksom för många andra metaller, är förknippat med det av dess mest rikliga mineral; i detta fall pyrolusit, MnOtvå, som de kallade svart magnesia för sin färg och för att den samlades i Magnesia, Grekland. Dess svarta färg användes även i franska grottmålningar.
Dess förnamn var mangan, ges av Michele Mercati, och sedan ändrades det till mangan. MnOtvå Det användes också för att missfärga glas och enligt vissa undersökningar har det hittats i spartanernas svärd, som då redan tillverkade sina egna stål.
Mangan beundrades för färgerna på dess föreningar, men det var först 1771 som den schweiziska kemisten Carl Wilhelm föreslog sin existens som ett kemiskt element.
Senare 1774 lyckades Johan Gottlieb Gahn minska MnOtvå till metallisk mangan med användning av mineral kol; för närvarande reducerad med aluminium eller omvandlat till dess sulfatsalt, MgSO4, som slutar elektrolyseras.
På 1800-talet förvärvade mangan sitt enorma kommersiella värde när det visades att det förbättrade stålets hållfasthet utan att förändra dess smidighet och producerade ferromangan. Likaså MnOtvå hittades som katodmaterial i zink-kol och alkaliska batterier.
Metallisk silverfärg.
54,938 u
25
1 246 ºC
2,061 ºC
-Vid rumstemperatur: 7,21 g / ml.
-Vid smältpunkt (flytande): 5,95 g / ml
12,91 kJ / mol
221 kJ / mol
26,32 J / (mol K)
1,55 på Pauling-skalan
Första nivå: 717,3 kJ / mol.
Andra nivå: 2150,9 kJ / mol.
Tredje nivån: 3,348 kJ / mol.
Empirisk kl
7,81 W / (m K)
1,44 µΩ · m vid 20 ºC
Paramagnetiskt, det lockas svagt av ett elektriskt fält.
6.0 på Mohs-skalan
Mangan är mindre elektronegativ än sina närmaste grannar på det periodiska systemet, vilket gör det mindre reaktivt. Det kan dock brinna i luft i närvaro av syre:
3 Mn (s) + 2 Otvå (g) => Mn3ELLER4 (s)
Det kan också reagera med kväve vid en temperatur av cirka 1200 ° C för att bilda mangannitrid:
3 Mn (s) + Ntvå (s) => Mn3Ntvå
Det kombineras också direkt med bor, kol, svavel, kisel och fosfor; men inte med väte.
Mangan löses snabbt i syror och orsakar salter med manganjonen (Mntvå+) och utsläpp av vätgas. Det reagerar lika med halogener men kräver höga temperaturer:
Mn (s) + Brtvå (g) => MnBrtvå (s)
Mangan kan bilda bindningar med kolatomer, Mn-C, så att det kan härröra från en serie organiska föreningar som kallas organomangan..
I organomangan beror interaktionerna antingen på Mn-C- eller Mn-X-bindningarna, där X är en halogen, eller på placeringen av det positiva centrumet för mangan med de elektroniska molnen i de konjugerade π-systemen av aromatiska föreningar..
Exempel på ovanstående är föreningarna fenylmanganjodid, PhMnl och metylcyklopentadienylmangan-trikarbonyl,5H4CH3) -Mn- (CO)3.
Detta sista organomangan bildar en Mn-C-bindning med CO men samverkar samtidigt med det aromatiska molnet i C-ringen5H4CH3, bildar en sandwichliknande struktur i mitten:
Har en enda stabil isotop 55Mn med 100% överflöd. De andra isotoperna är radioaktiva: 51Mn, 52Mn, 53Mn, 54Mn, 56Mn och 57Mn.
Strukturen av mangan vid rumstemperatur är komplex. Även om det anses vara kroppscentrerat kubiskt (bcc) har experimentellt dess enhetscell visat sig vara en förvrängd kub.
Denna första fas eller allotrop (när det gäller metall som ett kemiskt grundämne), kallad α-Mn, är stabil upp till 725 ° C; När denna temperatur väl har uppnåtts sker en övergång till en annan lika "sällsynt" allotrop, β-Mn. Därefter dominerar β-allotropen till 1095 ° C när den igen blir en tredje allotrop: γ-Mn.
Γ-Mn har två differentierbara kristallstrukturer. En ansiktscentrerad kubik (fcc) och den andra ansiktscentrerad tetragonal (fct) ansiktscentrerad tetragonal) vid rumstemperatur. Och slutligen transformeras γ-Mn till 1134 ° C till allotropen δ-Mn, som kristalliserar i en vanlig bcc-struktur.
Således har mangan upp till fyra allotropa former, alla beroende av temperatur; och när det gäller de som är beroende av tryck finns det inte för många bibliografiska referenser för att konsultera dem.
I dessa strukturer är Mn-atomerna länkade av en metallbindning styrd av deras valenselektroner, enligt deras elektroniska konfiguration:
[Ar] 3d5 4stvå
Den elektroniska konfigurationen av mangan tillåter oss att observera att den har sju valenselektroner; fem i 3d-banan och två i 4-banan. Genom att förlora alla dessa elektroner under bildandet av dess föreningar, förutsatt att katjonen Mn existerar7+, det sägs förvärva ett oxidationsnummer på +7 eller Mn (VII).
KMnO4 (K+Mn7+ELLERtvå-4) är ett exempel på en förening med Mn (VII), och det är lätt att känna igen på sina lila färger:
Mangan kan gradvis förlora var och en av sina elektroner. Således kan deras oxidationstal också vara +1, +2 (Mntvå+, den mest stabila av alla), +3 (Mn3+), och så vidare till +7, som redan nämnts.
Ju mer positiva oxidationstal, desto större är deras tendens att få elektroner; det vill säga deras oxidationsförmåga kommer att bli större, eftersom de kommer att "stjäla" elektronerna från andra arter för att minska sig själva och tillgodose den elektroniska efterfrågan. Det är därför KMnO4 det är ett bra oxidationsmedel.
Alla manganföreningar kännetecknas av att de är färgglada och anledningen beror på de elektroniska d-d-övergångarna, olika för varje oxidationstillstånd och deras kemiska miljöer. Således har föreningarna med Mn (VII) vanligtvis lila färg, medan de av Mn (VI) och Mn (V) till exempel är gröna respektive blåa..
Mn (II) föreningar ser lite tvättade ut, i motsats till KMnO4. Till exempel MnSO4 och MnCltvå är blekrosa, nästan vita fasta ämnen.
Denna skillnad beror på stabiliteten hos Mntvå+, vars elektroniska övergångar kräver mer energi och därför knappt absorberar synligt ljusstrålning, vilket återspeglar nästan alla.
Mangan utgör 0,1% av jordskorpan och upptar den tolfte platsen bland de element som finns i den. Dess huvudsakliga insättningar finns i Australien, Sydafrika, Kina, Gabon och Brasilien.
Bland de viktigaste manganmineralerna är följande:
-Pyrolusit (MnOtvå) med 63% Mn
-Ramsdelite (MnOtvå) med 62% av Mn
-Manganit (MntvåELLER3HtvåO) med 62% Mn
-Cryptomelane (KMn8ELLER16) med 45 - 60% Mn
-Hausmanite (MnMntvåELLER4) med 72% Mn
-Braunite (3MntvåELLER3 ·MnSiO3med 50 - 60% Mn och (MnCO3) med 48% av Mn.
Endast mineraler som innehåller mer än 35% mangan anses vara kommersiellt exploaterbara.
Även om det finns mycket lite mangan i havsvatten (10 ppm), finns det på havsbotten långa områden täckta med manganknutor; kallas även polymetalliska knölar. I dessa finns ansamlingar av mangan och lite järn, aluminium och kisel.
Knutarnas manganreserv uppskattas vara mycket större än metallens reserv på jordytan..
Högkvalitativa knölar innehåller 10-20% mangan, med lite koppar, kobolt och nickel. Det finns dock tvivel om den kommersiella lönsamheten att bryta knölarna..
Mangan är ett väsentligt element i människans kost, eftersom det ingriper i utvecklingen av benvävnad; såväl som i dess bildande och i syntesen av proteoglykaner, broskbildare.
För allt detta är en adekvat mangandiet nödvändig för att välja de livsmedel som innehåller elementet.
Följande är en lista över livsmedel som innehåller mangan, med värdena uttryckta i mg mangan / 100 g av maten:
-Ananas 1,58 mg / 100 g
-Hallon och jordgubbe 0,71 mg / 100 g
-Färsk banan 0,27 mg / 100 g
-Kokt spenat 0,90 mg / 100 g
-Sötpotatis 0,45 mg / 100 g
-Sojabönor 0,5 mg / 100 g
-Kokt grönkål 0,22 mg / 100 g
-Kokt broccoli 0,22 mg / 100 g
-Kikärter konserverad 0,54 m / 100 g
-Kokt quinoa 0,61 mg / 100 g
-Fullkornsmjöl 4,0 mg / 100 g
-Kokt brunt ris 0,85 mg / 100 g
-Alla märkesflingor 7,33 mg / 100 g
-Chia frön 2,33 mg / 100 g
-Rostade mandlar 2,14 mg / 100 g
Med dessa livsmedel är det lätt att uppfylla mangankraven, som har uppskattats hos män till 2,3 mg / dag; medan kvinnor behöver inta 1,8 mg / dag mangan.
Mangan är involverad i metabolismen av kolhydrater, proteiner och lipider, såväl som i benbildning och i försvarsmekanismen mot fria radikaler..
Mangan är en kofaktor för aktiviteten hos många enzymer, inklusive: superoxidreduktas, ligaser, hydrolaser, kinaser och dekarboxylaser. Manganbrist har kopplats till viktminskning, illamående, kräkningar, dermatit, tillväxthämning och skelettavvikelser..
Mangan är inblandad i fotosyntes, särskilt i driften av Photosystem II, relaterad till dissociationen av vatten för att bilda syre. Samspelet mellan fotosystemen I och II är nödvändigt för syntesen av ATP.
Mangan anses nödvändig för fixering av nitrat av växter, en kvävekälla och en primär näringskomponent av växter.
Mangan ensam är en metall med otillräckliga egenskaper för industriella applikationer. Men när de blandas i små proportioner med gjutjärn, blir de resulterande stålen. Denna legering, kallad ferromangan, läggs också till andra stål, vilket är en viktig komponent för att göra den rostfri..
Det ökar inte bara dess slitstyrka och styrka, utan avsvavlar också, avoxiderar och avfosforylerar det, vilket avlägsnar oönskade S-, O- och P-atomer vid stålproduktion. Det bildade materialet är så starkt att det används för att skapa järnvägsspår, fängelsestänger, hjälmar, kassaskåp, hjul etc..
Mangan kan också legeras med koppar, zink och nickel; dvs att producera icke-järnlegeringar.
Mangan används också för produktion av aluminiumlegeringar, som normalt används för att tillverka soda eller ölburkar. Dessa Al-Mn-legeringar är korrosionsbeständiga.
Eftersom mangan är fördelaktigt för växter, som MnOtvå eller MgSO4 finner användning i formuleringen av gödselmedel, på ett sådant sätt att jordar berikas med denna metall.
Mn (VII), uttryckligen som KMnO4, det är ett kraftfullt oxidationsmedel. Dess verkan är sådan att den hjälper till att desinficera vattnet, med försvinnandet av dess violetta färg som indikerar att den neutraliserade närvarande mikrober.
Det fungerar också som en titrerande faktor i analytiska redoxreaktioner; till exempel vid bestämning av järn, sulfiter och väteperoxider. Och dessutom är det ett reagens för att genomföra vissa organiska oxidationer, oftast syntes av karboxylsyror; bland dem bensoesyra.
Glas har naturligt en grön färg på grund av dess innehåll av järnoxid eller järnhaltiga silikater. Om en förening tillsätts som på något sätt kan reagera med järn och isolera den från materialet, kommer glaset att missfärgas eller förlora sin karakteristiska gröna färg..
När mangan tillsätts som MnOtvå med detta syfte, och ingenting annat, tar det genomskinliga glaset rosa, violetta eller blåaktiga nyanser; anledningen till att andra metalljoner alltid tillsätts för att motverka denna effekt och hålla glaset färglöst, om det är önskan.
Å andra sidan, om det finns ett överskott av MnOtvå, ett glas med bruna eller till och med svarta nyanser erhålls.
Mangansalter, särskilt MnOtvå, MntvåELLER3, MnSO4, MnCtvåELLER4 (oxalat) och andra används för att torka linfrön eller oljor vid låga eller höga temperaturer.
Liksom andra metaller kan dess kristaller eller aggregat vara lika små som nanometriska skalor; dessa är mangananopartiklar (NPs-Mn), reserverade för andra applikationer än stål.
NPs-Mn ger större reaktivitet vid hantering av kemiska reaktioner där metallisk mangan kan ingripa. Så länge din syntesmetod är grön med växtextrakt eller mikroorganismer, desto mer miljövänliga blir dina potentiella applikationer..
Några av dess användningsområden är:
-De renar avloppsvatten
-Uppfyll näringskraven för mangan
-Servera som ett antimikrobiellt medel och svampdödande medel
-Nedbryta färgämnen
-De ingår i superkondensatorer och litiumjonbatterier
-De katalyserar epoxideringen av olefiner
-Ren DNA-extrakt
Bland dessa applikationer kan nanopartiklarna i deras oxider (NPs MnO) också delta eller till och med ersätta de metalliska..
Manganjoner kan interagera med en organisk matris för att skapa ett ramverk för organisk metall (MOF: Metall Organic Framework). Inom porositeterna eller mellanrummen för denna typ av fast ämne, med riktningsbindningar och väldefinierade strukturer, kan kemiska reaktioner produceras och katalyseras heterogent..
Till exempel från MnCltvå4HtvåO, bensentrikarboxylsyra och N, N-dimetylformamid, dessa två organiska molekyler samordnar med Mntvå+ för att bilda en MOF.
Denna MOF-Mn kan katalysera oxidationen av alkaner och alkener, såsom: cyklohexen, styren, cyklookten, adamantan och etylbensen, och omvandla dem till epoxider, alkoholer eller ketoner. Oxidationer förekommer i det fasta ämnet och dess invecklade kristallina (eller amorfa) gitter.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.