Атомно-молекулярное учение и его законы

70. Марганец
Марганец впервые получили К. В. Шееле и Ю. Ган в 1774 г.
Нахождение в природе. По распространению в природе марганец занимает место после железа. Содержание его в земной коре составляет 0,1 %. Основным минералом, в виде которого марганец встречается в рудах, является пиролюзит МnО₂. Кроме пиролюзитовых марганцевых руд встречаются марганцевые руды, содержащие браунит Mn₂О₃, манганит МпО(ОН), гаусманит Мn₃O₄ и марганцевый шпат МnCO₃. Кроме того, марганец в виде оксидов содержится почти во всех железных рудах.
Физические свойства. Марганец — серебристо-белый металл, плотность его 7,2 г/см³. Он твердый и хрупкий, при 1260 С плавится, а при 2120 С закипает. На воздухе металл покрывается пестрыми пятнами оксидной пленки, которая предохраняет его от дальнейшего окисления. С железом марганец образует сплавы с любым соотношением компонентов (ферромарганец).
Химические свойства. Марганец образует различные соединения, в которых проявляет степень окисления +2, +3, +4, +6 и +7. Соединения марганца с другими степенями окисления малохарактерны и встречаются очень редко.
При взаимодействии металлического марганца а различными неметаллами образуются соединения марганца (II):
Мn + С₂ = МпСl₂ (хлорид марганца (II))
Мn + S = МnS (cулъфид марганца {II))
3 Мn + 2 Р = Мn₃Р₂ (фосфид марганца (II))
3 Мn + N₂ = Мn₃N₂ (нитрид марганца (II))
2 Мn + N₂ = Мn₂Si (силицид марганца (II))
Марганец легко растворяется в кислотах-неокислителях с выделением водорода:
Мn + 2 НСl = МnСl₂ + Н₂
Мn + Н₂SO₄(разб.) = МnSO₄ + Н₂
Он растворяется также в воде в присутствии соединений, дающих при гидролизе кислую реакцию:
Мn + 2 Н₂О + 2 NН₄Сl = МnСl₂ + 2 NН₄ОН + Н₂
Растворение марганца в кислотах-окислителях сопровождается выделением продуктов восстановления этих кислот:
Мn + 2 Н₂SO₄(конц.) = МnSO₄ + SO₂ + 2 Н₂О
Мn + 4 НNО₃ (конц.) = Мn(NО₃)₂ + 2 NО + 2 Н₂О
3 Мn + 8 НNОз (разб.) = 3 Мn(NО₃)₂ + 2 NО₂ + 4 H₂О
Марганец может восстанавливать многие оксиды металлов и по этому используется в металлургии:
5 Мn + Nb₂О₅ = 5 MnО + 2 Nb
3 Мn + Fе₂О₃ = 3 МnО + 2 Fе
В мелкодисперсном состоянии (порошок) марганец более реакционноспособен, чем в компактном.
Получение. Металлический марганец получают восстановлением его прокаленных оксидов алюминием. Так как алюминий очень бурно реагирует с диоксидом марганца, используют прокаленный пиролюзит. При прокаливании пиролюзита образуется оксид марганца Мn₃O₄, который с алюминием реагирует более спокойно:
3 МnО₂ = Мn₃O₄ + O₂
3 Мn₃О₄ + 8 Аl = 4 Аl₂O₃  9 Мn
Для получения ферромарганца, используемого в металлургии, смесь железной руды и пиролюзита восстанавливают коксом в электропечах:
Fе₂О₃ + МnО₂ + 5 С = 2Fе·Мn + 5 СО
Содержание марганца в ферромарганце 2060 %.