Глава 1.Физические и химические свойства марганца.

Марганец (Мn) - металл серебристо-белого цвета. В периодической системе Мn 4-й период, VII группа. Геохими­чески тесно асоциирован с Fe.

Атомный номер 25; атомная масса 54,9381 а. е. м.; атомный объем 7,36 • 10—⁶ м³/моль, атомный радиус 0,130 нм; ионные радиусы: Мn²⁺ 0,091 нм, Мn³⁺ 0,070 нм, Мn⁴⁺ 0,052 нм, Мn⁷⁺ 0,046 нм. Потенциалы ионизации (эВ): 7,432; 15,64; 33,69; электроотрицательность марганца 1,6; для Мn²+ 1,4; Мn³+ 1,5; Мn⁴+ 2,1; Мn⁷+ 2,5. Проявляет в соединениях степень окисления + 7; + 6; +4; +3; +2. Имеет устойчивую, наполовину заполненную, электронную конфигурацию 3d⁵4s².

В природе встречается один стабильный изотоп марганца — ⁵⁵Мn. Радиоактивные изотопы марганца приведены ниже:

Плотность Мn, определенная рентгеновским методом, р = 7,469 Мг/м³, пикнометрическим методом р = = 7,44 Мг/м³.Марганец относится к активным металлам. В сухом воздухе окисляется с поверхности; при нагревании горит на воздухе и разлагает воду. Значение pH осаждения гидроксида Мn из разбавленных растворов составляет 10,5. Мn растворяется в кислотах, но не взаимодей­ствует со щелочами. С галогенами легко образует галогениды,активно взаимодействует со многими другими метал­лами и неметаллами. Известны следующие оксиды марганца: МnО, Мn3О4, Мn₂Оз, МnО₂, Мn₂О₇. В ряду МnО—Мn₂О₇ растет кислотный характер оксидов и их окислительные свойства. Низший оксид МnО (серо-зеленые кристаллы) получается разложе­нием гидроксида Мn(ОН)₂, нерастворим в воде и имеет только основной характер. Диоксид МnО₂ (темные кристаллы) нерастворим в воде. МnО₂ обладает амфотерными свойствами, раство­ряясь как в кислотах, так и в ще­лочах при нагревании в окислительной среде. Мn₂О₇ в растворе образует марганцевую кислоту и обладает сильными окисли­тельными свойствами, причем в кислой среде восстанавливается до Mn (II), в нейтральной — до МnО₂, в щелочной — до МnО₄. При комнатной температуре и нормальном давлении Мn₂О₇— жидкость,весьма неустойчивая.. Мn₂О₃ существует в температурном интервале 600—800 °С; МnО₂ имеет тетрагональную, гексагональную и ромбическую струк­туры. В жидком марганце при 1275, 1280, 1510 и 1800 °С раство­ряется соответственно 2,8; 2,2; 1,54 и 1 % азота.

Удельное электрическое сопротивление р и удельная электрическая проводимость марганца а в зависимости от температуры:

Т, К Р, мкОм.м а, МСм/м

273 2,58 0,388

573 2,87 0,350

973 3,07 0,325

В системе Мn—С предельная концентрация твердого рас­твора 8,5 % (ат.) или 2 % (по массе) углерода. [10]

В системе Mn—S образуются соединения MnS, MnS₂ и Mn₃S₄. Наиболее устойчив MnS (tпл= 1615 °С), встречается в природе в виде минерала алабандина.

В системе Мn—Р существуют соединения Мn₃Р, МnР.С бором марганец образует бориды Мn₄В, Мn₂В, МnВ, Мn₃В₄ и МnВ₄. Марганец активно взаимодействует с большинством метал­лов, образуя интерметаллиды или твердые растворы. В системе Ag—Мn имеется область несмешиваемости в жид­ком состоянии, промежуточных фаз не образуется. В системе Аu — Мn наблюдается образование MnAu₄, МnАu₃ и МnАu₂. В си­стеме Сu—Мn наблюдаются широкие области твердых раство­ров. С медью марганец образует так называемые марганцевые бронзы — термостойкие, коррозионностойкие и механически прочные материалы. Содержание Мn в бронзах варьирует в пределах 1,5—8,5%, свинца 18—22%, алюминия 8—10%. В системе Mn—Hg установлено существование соеди­нений Mn₂Hg₅ и MnHg. При температуре ниже 198 К соединение MnHg антиферромагнитно. Известны соединения марганца с титаном: TiMn, TiMn₂; предполагают существование TiMn₃. В системе Zr—Мn установлено существование соединения ZrMn₂. В си­стеме Sn—Мn установлено существование соединения Mn₃Sn с точкой Кюри 51 К. В системе Мn—Re установлено существование о-фазы. Рений повышает температуру ликвидуса и солидуса марганца, а также температуры его полиморфных превращений. В системах Fe—Мn и Со—Мn образуются широкие области твердых растворов. Промежуточные фазы отсутствуют.[11]