МАРГАНЕЦ

МАРГАНЕЦ (от нем. Manganerz - марганцевая руда; лат. Manganum) Mn, хим. элемент VII гр. периодич. системы, ат. н. 25, ат. м. 54,9380. В природе один устойчивый изотоп 55Мn. Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 3d54s2, степени окисления от +2 до +7, наиб. устойчивы соед. Мn(II) и Mn(VII); энергии ионизации при последоват. переходе от Мn0 к Мn2+ соотв. равны 7,435 и 15,6401 эВ; элсктроотрицатсльность по Полингу 2,5; ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) Мn2+ 0,080 нм (4), 0,089 нм (5), 0,104 (7), Мn7+ 0,039 (4), 0,060 нм (6). Содержание марганца в земной коре 0,1% по массе, в океанич. воде 2.10-7%. В своб. виде в природе не встречается. Входит в состав множества минералов, преим. типа оксидов. наиб. распространены пиролюзит b-МnО2, псиломелан mМО.nМnО2.хН2О [М = Ва, Са, К, Мn(II)], манганит b-MnOOH, браунит 3Мn2О3.MnSiO3, родохрозит МnСО3. Главные месторождения марганцевых руд (50-75% мировых запасов, 1981) находятся в СССР. За рубежом крупнейшие месторождения известны в ЮАР (более 3 млрд. т, в пересчете на металл), Австралии (490 млн. т), Габоне (450 млн. т), Бразилии (100 млн. т), Индии (80 млн. т), Гане (10 млн. т). Общая мировая добыча марганцевых руд 20-25 млн. т/год. Большое кол-во марганца содержат железо-марганцевые конкреции, расположенные в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах; их ресурсы в Тихом океане оцениваются в 90-1650 млрд. т.
Свойства. Компактный марганец - серебристо-белый металл. Известно 4 кубич. кристаллич. модификации марганца: ниже 710°С устойчива a-форма (а = 0,89125 нм, z = 58, пространств. группа I43m, плотн. 7,44 г/см3), при 710-1090°С - b-форма (а = 0,6300 нм, z = 20, пространств. группа P413, плотн. 7,29 г/см3), при 1090-1137°С - g-форма (а = 0,38550 нм при 1100°С, z = 4, пространств. группа Fm3m, плотн. 6,37 г/см3), выше 1137°С - d-форма (а = 0,30750 нм при 1143°С, z = 2, пространств. группа Im3m, плотн. 6,28 г/см3); DH0 полиморфных переходов (в кДж/моль) a : b 2,2, b : d 2,1, d : g 1,9. При охлаждении до комнатной т-ры g-форма переходит в тетрагон. кристаллич. модификацию (а = 0,3774 нм, с = 0,3525 нм, плотн. 7,21 г/см3). Т. пл. 1244°С, т. кип. ок. 2080 °С; С°р [в Дж/(моль.К)] a-формы 26,3, b 26,5, g 27,6; DH0пл 12,0 кДж/моль, DH0исп 227 кДж/моль; ур-ния температурной зависимости давления пара lgр (Пa)= 10,8828 — 13625/Т (1043 [ Т [ 1158 К) и lgp (Па) = 20,005 - 14850/T - 2,52 lgT(1517 [ T [ 2353 К); температурный коэф. линейного расширения (в К-1) в интервале 0-20oС для a-Мn 2,23 • 10-5, b 2,49 • 10-5, g 1,475 • 10-5; r (в мкОм.см) для a-Mn ~ 140, b 91, g 35-40; температурный коэф. r (в К-1) для a-Мn (2-3).10-4, b 1,36.10-3, g (5,5-6,5).10-3; теплопроводность 66,5 Вт/(см.К). Ниже — 173°С марганец антифeрромагнитен, при более высоких т-рах парамагнитен; магн. восприимчивость +9,6.10-6. Модификации a, b и d хрупкие, g-Mn пластичен, но после деформации медленно разрушается; твердость по шкале Роквелла a-Мn 70, g-Мn 20. Марганец легко окисляется на воздухе, образуя выше 800°С окалину, состоящую из внутр. слоя МnО и внеш. слоя Мn3О4. Ниже 800 °С образуется Мn2О3, а при т-рах ниже 450°С - МnО2 (см. Марганца оксиды). Поглощает Н2 (до 60 см3 на 100 г марганца) с образованием твердых р-ров. Марганец взаимод. с галогенами, давая дигалогениды МnХ2фтором также MnF3 и MnF4) - кристаллы; хорошо раств. в воде (кроме MnF2); образуют кристаллогидраты (см. также табл.). Для MnBr2 т. пл. 698 °С, MnI2 638°С. Дихлорид MnCl2 получают взаимод. MnО2 с конц. соляной к-той или Mn, MnО либо MnСО3 с газообразным НCl; применяют для получения пигментов, как катализатор в орг. синтезе, реагент для обнаружения S2O82- , IO4-, для обработки семян с целью ускорения роста растений, в физ.-хим. анализе как репер.