Марганец және физикалық құрамы. Марганецтің қосылыстары

1.Марганец топшасы
1.1. Марганецтің қосылыстары
1.3. Марганецтің физикалық және химиялық қасиеттері.
2.Маргенец минералдары
2.1.Пиролюзит
2.2.Родохрозит
Қорытынды

Марганец табиғатта пиролюзит MnO2, гаусманит Mn3O4, браунит Mn2O3, марганец шпаты MnCO3, родонит MnSiO3, марганец жылтыры MnS және т.б. құрамы күрделі минералдар түрінде кездеседі. Марганец кендері Украинада, Закавказьеде, Оралда, Қазақстанда, Батыс Сібірде және басқа жерлерде бар. Марганецке бай кендерден біздің ел дүние жүзінде 1-орын алады.
Марганец алюминотермия әдісімен алынады, ондай марганецте 4-6% Al, Si, Fe болады, алюминотермиялық марганец түсті металдардың құймаларын даярлауға ұсталады.
Марганецті кремнийтермия әдісімен де алады:
MnO2 + Si = Mn + SiO2
Таза марганец алу үшін оның сульфатының не хлоридінің ерітіндісін электролиздейді.
Марганец – қатты, жылтыраған, морт сынғыш металл; сырт қарағанда темірге ұқсайды. Ауада сырты қорғаушы оксид қабыршағымен қапталады. Сұйық қышқылдарда оңай ериді, активтілік қатарындағы орны алюминий мен мырыштың арасында болғандықтан тұз қышқылымен, сұйық күкірт қышқылымен шабытты реакцияласып сутекті бөліп шығарады. Ал, азот қышқылы және қою күкірт қышқылымен әрекеттескенде Mn2+ ионына дей3н тотығады.
Салқындатқан азот қышқылында марганец, ауадағы оттекттің әсерінен түзілетін оксид – қабыршағынан да гөрі берік тығыз қабыршақпен қапталады.

1. С.Жайлауов «Физикалық химия» Ақтөбе 2003ж.
2. К.Аханбаев «Жалпы және анорганикалық химия» Алматы 1999 ж
3. Б.Бірімжанов, Н.Нұрахметов «Жалпы химия» Алматы 1992ж

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 17 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Марганец табиғатта пиролюзит MnO2, гаусманит Mn3O4, браунит Mn2O3, марганец шпаты MnCO3, родонит MnSiO3, марганец жылтыры MnS және т.б. құрамы күрделі минералдар түрінде кездеседі. Марганец кендері Украинада, Закавказьеде, Оралда, Қазақстанда, Батыс Сібірде және басқа жерлерде бар. Марганецке бай кендерден біздің ел дүние жүзінде 1-орын алады.
Марганец алюминотермия әдісімен алынады, ондай марганецте 4-6% Al, Si, Fe болады, алюминотермиялық марганец түсті металдардың құймаларын даярлауға ұсталады.
Марганецті кремнийтермия әдісімен де алады:
MnO2 + Si = Mn + SiO2
Таза марганец алу үшін оның сульфатының не хлоридінің ерітіндісін электролиздейді.
Марганец - қатты, жылтыраған, морт сынғыш металл; сырт қарағанда темірге ұқсайды. Ауада сырты қорғаушы оксид қабыршағымен қапталады. Сұйық қышқылдарда оңай ериді, активтілік қатарындағы орны алюминий мен мырыштың арасында болғандықтан тұз қышқылымен, сұйық күкірт қышқылымен шабытты реакцияласып сутекті бөліп шығарады. Ал, азот қышқылы және қою күкірт қышқылымен әрекеттескенде Mn[2+] ионына дей3н тотығады.
Салқындатқан азот қышқылында марганец, ауадағы оттекттің әсерінен түзілетін оксид - қабыршағынан да гөрі берік тығыз қабыршақпен қапталады.

1.Марганец топшасы
Менделеевтің периодтық жүйесінің VII - B тобының элементтерін марганец топшасы деп атайды.
Марганец топшасына марганец, технеций және рений жатады, бұлардың жалпы сипаттамасы төменде келтірілген.

Элемент
Марганец
Технеций
Рений
Белгісі
Атомдық массасы
Изотоптары
Рет нөмірі
Валенттік электрон-ы
Ашылу жылы
Жер қыр-ғы мөлшері
Тығыздығы (р), гсм[3]
t0 [0]C
tқ [0]С
Атом радиусы, км
Э2+ ион радиусы, км
Э[7+]ион радиусы, км
Иондану энергиясы
Mn
54,9380
55
25
3d[5]4s[2]
1774
0,01
7,21
1247
2146
0,129
0,052
0,46
7,432
Tc
(99)
-
43
4d[5]5s[2]
1937
жоқ
11,5
2127
3927
0,136
-
0,56
7,28
Re
186,2
185,2
75
5d[5]5s[2]
1925
1∙10[-7]
20,99
3175
5760
0,137
0,072
0,56
7,87

Марганец үшін Mn[II] және Mn[IV] тұрақты.
VII - B тобының элементтері - типтік металдар. Металдардың кернеу қатарында марганец сутекке дейін тұр және оның тотықтырғыш емес қышқылдардан ығыстырып шығарады.
Mn + 2H3O+ + 4H2O + [Mn(H2O)6]2+ +H2

Диоттекпен ұнтақ түріндегі марганец пен рений шабытты реакцияласып , MnO2 және Re2O7 түзеді. Тұтасқан түріндегі металды тотықтырса, олар пассивтеніп өте жұқа оксид қабыршағымен қапталады. Галогендермен оңай реакцияласып, галогенидтер түзеді. Марганецтің тұрақты қосылыстары: MnF2, MnCl2, MnBr2, MnI2.
Марганецтің оксидтерін галоген, сутек қышқылдарымен әрекеттесе, жоғарырақ дәрежеде тотыққан қосылыстары түзеді.
Азот пен жоғары температурада құрамы әр түрлі нитридтер түзеді. Mn5N2, Mn3N2, Mn2N, Mn4N. Осылардан басқа аралық қосылыстары да болуы мүмкін. Марганец нитридтері - қатты, химиялық тұрақты заттар. Марганецті болаттардың беріктігін арттыруда бұл нитридтердің мәні зор. Марганец нитридтері түзілуде d - қатпарындағы электрондар үлкен роль атқарады. Олардың кейбіреулері, мысалы, Mn4N ферромагниттік қасиеті бар, әрі электр өткізгіш. Көміртек пен марганец балқыған күйінде реакцияласады, одан - Mn4C, Mn3C6, Mn3C, Mn5C2 сияқты қосылыстар түзіледі. Олардың құрылымы хромның, темірдің карбидтері сияқты.
Кремний мен марганец - Mn3Si, Mn5Si3, MnSi, MnSi2, рений Re2Si, ReSi, Re5Si3 силицидтер түзеді. Силицидтер металдар сияқты электрөткізгіштер.
Бор мен марганец - Mn4B, Mn2B, MnB, Mn3B4 сияқты боридтер түзеді. Бұл боридтер химиялық активті заттар, қышқылдармен, ыстық сумен де айырылады.
Күкірт пен марганец екі сульфид - MnS, MnS2 түзеді. Химиялық активті заттар , MnS2 жаратылыста минералдар құрамында кездеседі. Екеуі де қыздырса ауада жана бастайды, қышқылдар әрекетінен айырылғыш. Болаттар металлургиясында үлкен мәні бар қосылыстар.
Фосфор мен марганец Mn5P2, Mn3P, MnP2, MnP, рений - ReP3, ReP2,ReP, Re2P фосфоридтерін түзеді. Сумен тек ұнтақ түріндегі марганец, қыздырған кезде реакцияласып сутекті бөліп шығарады.

1.1. Марганецтің қосылыстары
Марганец 2-7валенттік білдіріп, химиялық қосылыстар түзеді. Марганец жоғары температурада күкірт, азот, көміртекпен қосылады.
Марганец қосылыстарының ішінде 2,4 және 7 валентті қосылыстары маңызды.
2 валентті марганец қосылыстары. Марганец (II) оксиді MnO - марганец оксидтерін сутекпен тотықсыздандырғанда , жасыл түсті ұнтақ түрінде түзілетін негіздік оксид, шалаөткізгіштік қасиеті бар, оған сәйкес гидроксиді Mn (OH)2 негіз, екі валентті марганец тұздары мен сілті әрекеттесуінен түзілетін ақ түсті тұнба. Ашық ауада тотыққаннан түсі күңгірттеніп Mn(OH)4 айналады.
4 валентті марганец қосылыстары. Марганецтің қосылыстарының ішіндегі тұрақтысы 4 валентті қосылыстары (MnO2). Төмен валентті қосылыстар тотыққанда да, жоғары валентті қосылыстары тотықсызданғанда да осы MnO2 түзіледі. MnO2 амфотерлі болғанымен оның негіздік те, қышқылдық та қасиеттері нашар білінеді.
6 валентті марганец қосылыстары. Пиролюзитті KOH-тың 50%-ды ерітіндісімен араластырып 250[0]C ауадағы оттекпен тотықтырса:
2MnO2 + 4KOH + O2 = 2K2MnO4 + 2H2O
6 валентті марганец қосылыстары тотықтырғыш; марганец тотықсызданып - төрт валентті MnO2, не екі валентті Mn[2+] қосылыстарға айналады.
Бірақ екінші жағынан күшті тотықтырғыштар әсерінен жеті валентті марганец қосылысына айналып тотығады:
3K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl
7 валентті марганец қосылыстары. Марганец ангидриді Mn2O7 - марганецтің ең жоғары валентті оксиді - жасыл тартқан қоңыр, май сияқты сұйықтық. Тұрақсыз, арнаулы шара қолданбаса, өздігінен, қопарылыспен айырылады:
2Mn2O7 = 4MnO2 + 3O2
Марганец қышқылы тек су ерітіндісі түрінде ғана белгілі, өте күшті қышқыл.
Сілтілі ортада реакция көбіне бейтарап ортадағыдай жүреді. Сілті өте көп жағда йда жеті валентті марганец алты валенттіге айналады.

1.3. Марганецтің физикалық және химиялық қасиеттері.
Марганец күмістей ақ түсті, морт, ауыр металл. Марганец электрохимиялық кернеу қатарында алюминий мен мырыштың арасынан орын алады. Бұл жағдайда оның химиялық акивтігінің жоғары екенін көрсетеді. Марганец қалыпты жағдайда тығыз оксидтер қабатымен қапталады, ал бұл қабат металды ары қарай тотығудан сақтайды. Марганец қыздырғанда оттегімен, күкіртпен, галогендермен, азотпен, көміртегімен әрекеттеседі, ал сумен ондан сутекті ығыстырады:
Mn0 + 2H+ OH = Mn2+(OH)2H20
Тұз қышқылымен және сұйытылған күкірт қышқылымен марганец қуатты түрде әрекеттесіп олардан сутегін ығыстырады:
Mn0 + H2SO4 = MnSO4 + H20
Марганец электрохимиялық кернеу қатарында өзінен кейін орналасқан металдарды олардың тұздарынан ыңыстырады:
Mn0 + CuSO4 = MnSO4 + Cu0
Марганец концентрлі күкірт қышқылымен және азот қышқылымен әрекеттесіп тотығады:
Mn0 + 2H2SO4 = MnSO4 +SO2 + H2O
3Mn + 8HNO3 = 3Mn (NO3)2 + 2NO + 4H2O

2.Маргенец минералдары
Псиломелан
Псиломелан - mMnO ∙ MnO2 ∙ nH2O. Формуласы дұрыс белгіленбеген. Грекше псилос-қасқа, мелас-қара деген сөз.
Химиялық құрамы тұрақсыз. MnO және MnO2 арақатыстары әр мөлшерде, орта есеппен MnO2 және 60-80%, MnO 8-25%, H2O 4-6% болады. Қоспалары: Fe2O3, Al2O3, SiO2, CaO2, MgO, BaO, K2O, Na2O, CoO т.б. Сирек те болса 1-8% тунгомелен (WO3) кездеседі.
Қаттылығы 4 - 6, меншікті салмағы 4,4 - 4,7. Түсі қара, қара сұр. Дағы қызғылт қара; Жылтырлығы металл тәрізді. Жымдастығы болмайды. Сингониясы ромбалық; көпшілігі аморфтық.
Кристалдық бейнесі. Әдетте кристалы ерітіндіден жиналған іркінді формалардан қабат-қабат зоналы құрылыста немесе жұқа кристалдық агрегаттарда байқалады.
Жаратылысы. Псиломелан ең алдымен экзогендік жағдайларда: марганец руда кендерінің тотықтану зоналарында және шыққан тегі шөгінді кендерде пайда болады.
Шығу тегі - гидротермалық рудаларда псиломелан көпшілігінде барит пен және кварц пен бірлесіп минералдардың ақырғы желілері есебінде байқалады.

2.1.Пиролюзит

Пиролюзит - MnO2.Бұл гректің пирос - от, люзиос - құртамын деген сөздерінен шыққан.
Химиялық құрамы: Mn 63,2%, O 36,8%. Майда түйіршікті және жасырынды кристалды массаларда кездесетін механикалық жолмен араласқан қоспалары: Fe2O5 , SiO2, H2O т.б.
Қаттылығы: жеке кристалда 5-6, топ кристалда 2 шамасына дейін жұмсарады, меншікті салмағы 5, жымдастығы жоқ. Сингониясы тетрагондық.
Крситалдық құрылысы рутилдің структурасына ұқсас. Кристалдары тек қуыстарда ғана сирек кездеседі. Олардың бейнесі инелі немесе таяқ тәрізді. Түсі қара сұр, қара, сызықтығы қара, жылтырлығы шала металл тәріздес.
Жаратылысы. Пиролюзит гидротермиялық кендерде, тотықтану жағдайда едәуір сирек кездеседі. Көбінесе ол басқа марганец минералдарынан табиғи өзгерту зонасында пайда болады. Пиролюзиттен марганец металы өндіріледі. Марганец темір мен шойын қорыту үшін, шынын тазарту үшін, бояу, құрғақ электр батареясын жасау үшін керек. Марганецтен медицинада химиялық препараттар жасалады.
Пиролюзит кендері. Ол біздің елімізде Закавказьеде, Украинада, Қазақстанда кезедесді.
Пиролюзит кені шет елдерде Үндістанда, Золотой Берегте, Бразилияда, Богемияда бар.

2.2.Родохрозит

Родохрозит - MnCO3 (марганец шпаты). Грекше родон - роза, хрос - түс деген сөз. Сонымен, родохрозит минералдың түсіне қарай қойылған ат.
Химиялық құрамы: MnO 61,7%, CO2 38,3%.
Қаттылығы. 3,5 - 4,5 , үгілгіш зат; жымдастығы ромбоэдр бойынша білінеді. Мешікті салмағы 3,6 - 3,7. жылтырлығы - шыныша, сызығы қара. Түсі ал қызыл, малина түсті.
Сингониясы тригондық, кристалдық құрылыс кальцитке ұқсас.
Кристалдық бейнесі. Қуыстардың ішінде оның әртүрлі ромбоэдр формалары кездеседі. Көбінесе кристалы түйіршікті жұмыр немесе сәулелі сферолит формада болады.
Жаратылысы гидротермалық және теңіздік. Родохрозит тотығу - бұзылу зоналарында өте сирек кездеседі. Родохрозит өте құнды минерал. Ол ферромарганец қорытып алу үшін және химия өнеркәсібінде қоданады.
Кендері біздің елімізде Нижний Тагильде, Закавказьеде кездеседі.
Шет елдердегі кені Солтүстік Перенейде, Бьютте, Эльба аралында бар.

Қорытынды
Марганец металлургияда болаттардың және құймалардың құрамына араластыруға қолданылады. Ол үшін таза марганец емес, оны ферромарганец және "айна" шойын түрінде қолданады.
Ферромарганецті алу үшін пиролюзитті, темір кенін және коксты араластырып, электр пеште балқытады. Одан шыққан ферромарганецте 60 - 80% марганец болады.
"Айна" шойынды алу үшін темір және марганец кендерін домно пештерінде кокспен тотықсызданыдары, онда 15 - 20% марганец болады.
Марганец араласқан болат ерекше қатты, берік, коррозияға ұшырамайтын, ұрып - соққанға төзімді және тозбайтын болады. Сондай болаттың біреуі 83 - 87% Fe, 12 - 15% Mn, 1 - 2% C-тен тұрады. Мұндай болат тас үгетін диірмендер, эксковаторлар, темір жол рельстерін, ақша сақтайтын сейф тағы басқа жасау үшін қолданылады. Соғыс техникасына керекті заттар жасау үшін бұл болатқа тағы хром қосады. Электротехникаға өте керекті манганин деген құйма жасалады, оның электр өткізгіштігі температурадан өзгермейді.

Қолданылған әдебиеттер тізімі
1. С.Жайлауов Физикалық химия Ақтөбе 2003ж.
2. К.Аханбаев Жалпы және анорганикалық химия Алматы 1999 ж
3. Б.Бірімжанов, Н.Нұрахметов Жалпы химия Алматы 1992ж
Физика-химиялық қасиеттері
Марганец келесі тотықтарының қатарын түзеді: марганец (ІІ) оксиді MnO, марганец тотығы немесе (ІІІ) оксиді Mn2О3, марганец қос тотығы немесе (IV) оксиді MnО2, марганецлылау ангидриді немесе (V) оксиді Mn2О5, марганецті ангидрид немесе (VI) оксиді және марганец ангидриді немесе (VII) оксиді Mn2О7. Марганецтің оксидтері және гидроксидтері маңызды минералдар болып табылады.
Марганецтің табиғи оттекті қосылыстары
Минерал
Химиялық формуласы
Тығыздығы
Пиролюзит және полианит немесе рамсделлит
MnО2( және )
4,75-5
Вернадит
MnО2*nН2О
3,0-3,2
Курнакит немесе браунит
Mn2О3 ( және)
3(Mn, Fe)2O3 (және)
4,7-4,9
Манганит және гроутит
Mn2О3 *Н2О (және)
4,2-4,4
Манганозит
MnО

Пирохроит және бекстремит
MnО*Н2О (және)

Родохрозит немесе марганецты шпат
MnCO3
3,4-3,6
Родонит
MnSiO3
3,5-3,7
Гаусманит
Mn3O4 ()
4,7-4,9
Гидрогаусманит
Mn3О4*nН2О (және)

Виксбиит
(Mn, Fe)2O3

Псиломеландар немесе сулар
xRO*y MnО2*zН2О, мұндағы R- Mn, K2, Ba, Ca және т.б.)
2,3-4,7

Браунит (неміс ғалымы М.Браун есімімен аталған) - күрделі тотықтар класына жататын минерал. Химиялық формуласы: [[Mn2+Mn23+SіO]]. Тетрагональдық сингонияда кристалданып, октаэдр немесе тетрагональды дипирамида түзеді, түйірлі тұтас агрегаттар түрінде кездеседі. Түсі қара, металдай жылтыр. Қаттылығы 6, меншікті салмағы 4,7 - 5,0 гсм[3]. Жапсарлы-пневматолиттік, гидротермальдық және метаморфталған шөгінді марганец кендерінде таралған. Тотық қабаттарында валенттілігі жоғары марганецтің мөлшері көбейіп псиломелан немесе пиролюзит минералына ауысады. Ферромарганец қорытылатын басты марганец кентасы. Қазақстанда Жезді марганец кенінде, Қаражал темір-марганец кенінде кездеседі.[[1]]
Қолданылуы. Браунит марганец өндіруде ең басты минералдың бірі болып табылады.
Кендері СССР-де Уралда (Төменгі Тагильдегі Сапальск кені); Чиатурада (Грузия), Жездіде (Қазақстан, Жезқазған ауданы), Атасуда бар.
Шет елдегі кені Үндістанда, Оңтүстік Африкада (Постмасбург) бар.

Гаусманит - оксидтер класының минералы. Хим. формуласы Mn2+Mn23+O4. Тетрагональдік сингонияда кристалданып, түйіршікті немесе тығыз агрегаттар түрінде кездеседі. Түсі қара, алмастай жылтыр, қатт. 5 - 5,5; менш. салм. 4,7 - 4,9 гсм3, морт сынғыш. Шөгінді, жапсарлық-метасоматиттік, гидротермальдық марганец кен орындарында браунит, магнетит, гематит, барит, т.б. бірге кездеседі. Гаусманит қара металлургияда ферромарганец алуда және шойын балқыту процесінде қолданылады. Жезді, Атасу кен орындарында кездеседі.

Вольфрамит - вольфраматтар класының минералы. Хим. формуласы (Fe, Mn)[WO4]. В. гюбнерит Mn[WO4] пен фербериттің Fe[WO4] изоморфты қосылысынан тұрады.[[1]] Кристалдары моноклиндік сингонияда тақташа немесе призма тәрізді түзіледі. Кейбір кристалдарының мөлш. 20 см-ден үлкен. Түсі қызғылт, қара, қоңыр, алмастай жылтыр. Қатт. 4,5 - 5,5; менш. салм. 6,7 - 7,5 гсм3. В. кварцты гидротермальдық желілерде, грейзендерде, пегматиттерде түзіледі. Кенқайраңдарда да кездеседі. Тотығу белдемдерінде бұзылып-үгіліп вольфрам охрасына ауысуы байқалады. В. басты вольфрам кентасы. [[2]]
Вольфрамит вольфрам металын өндіретін ең басты кен минералы болып табылады. Вольфрамды қатты болаттар қорытуда, өте қатты қорытпаларға қосуға (победит т. б.), электротехникада лампалар сымын жасауға, керамикада бояу ретінде т. б. қолданады. Кендері. Вольфрамит біздің елімізде Қалба тауында (Қазақстан), Ақшатауда (Қазақстан), Байкал сыртыпда кездеседі.
Шет елдердегі кені Оңтүстік Қытайда (Юннань провинциясында), Индо-Қытайда, Оңтүстік Бирмада, Малакка түбегінде, АҚШ-та (Колорадо, Оңтүстік Дакота, Невада штаттарында), Боливияда, Перуде, Европада -- Португалияда және Испанияда, Саксонияда (Германия) болады.

Пиролюзит (грек. pyr -- от, luo -- жуамын), полианит -- тотықтар класының минералы. Химиялық формуласы: MnO2 (Mn мөлш. 55 -- 63%). Іоспалары: SіO2, BaO, H2O, т.б. П. тетрагондық сингонияда кристалданып, ине, таяқша типтес кристалдар түзеді. Түсі қара, сұр, жартылай металдық жылтыры бар, жымдастығы бір бағытта жақсы жетілген; қаттылығы 6 -- 6,5; тығыздығы 4,7 -- 4,8 гсм[3], морт, жартылай өткізгіш. Жаратылысы шөгінділік. Пиролюзит таяз сулардың химиялық шөгіндісінен, марганецті минералдар мен тау жыныстарының химиялық үгілуінен түзіледі. Қазақстанда Найзатас, Жезді, Мыржық, Жақсы, тағы басқа кен орындарында өндіріледі.
Кристалдық құрылысы рутилдің структурасына ұқсас. Кристалдары тек қуыстарда ғана сирек кездеседі. Олардың бейнесі инелі немесе таяқ тәрізді. Әдетте пиролюзит тұтас кристалдық немесе жасырынды кристалдық , көбінесе ұнтақ күйе тәрізді массалар түрінде болады. Кейде псиломеланның бүйрек тәрізді агрегаттарының формасында псевдоморфоздарда және конкреция (қабарма ) түрінде кездеседі. Тусі қара сұр, қара , сызық дағы қара , жылтырлығы шала металл тәріздес.
Жаратылысы. Пиролюзит гидротермалық кендерде, тотықтану жағдайда едәуір сирек кездеседі. Көбінесе ол басқа марганец минералдарынан табиғи өзгеру зонасында пайда болады, көпшілігінде шөгінді тау жыныстарының арасында, конкреция, жалбыршақ, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.