Геологическая энциклопедия - марганец

Mn (от нем. Manganerz марганцевая руда; лат. Manganum * a. manganese; н. Mangan; ф. manganese; и. manganeso), хим. элемент VII группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 25, ат. м. 54,9380. Природный M. состоит из одного стабильного изотопа ⁵⁵Mn. B 1774 швед. химик K. B. Шееле выделил M. в виде сплава c железом. B том же году швед. учёный Ю. Ган получил M., загрязнённый углеродом.

M. серебристо-белый металл. Установлены 4 полиморфные модификации; до 700В°C устойчив α-Mn c кубич. объёмноцентрированной кристаллич. решёткой, a=0,8 9139 нм, 58 атомов в элементарной ячейке; при 700-1079В°C ОІ-Mn c кубич. объёмноцентрированной решёткой, a=0,6 3130 нм, 20 атомов в элементарной ячейке; при 1079-1143В°C Оі-Mn c кубич. гранецентрированной решёткой, a=0,3 8550 нм, 4 атома в элементарной ячейке; выше 1143В°C Оґ-Mn c кубич. объёмноцентрированной решёткой, a=0,3 0750 нм, 2 атома в элементарной ячейке. B обычных условиях устойчив α-Mn; ОІ-Mn легко зафиксировать закалкой c темп-рой выше αв†’ОІ перехода, тогда как Оі-Mn не может быть полностью зафиксирован при охлаждении. α-Mn хрупок, Оіи отчасти ОІ-Mn пластичны. Плотности (кг/м³): 7470 (293 K) α-Mn; 7260 (293 K) ОІ-Mn; 6370 (1383 K) или 7210 (293 K) Оі-Mn; 6280 (1416 K) Оґ-Mn. Свойства α-Mn модификации: уд. теплоёмкость 0,478 кДж/кгВ·K (298 K), теплопроводность 66,57 Bт/мВ·K (298 K), температурный коэфф. линейного расширения 22,3В·* 10^-6 K^-1 (293 K), уд. электрич. сопротивление (1,5-2,6)В·* 10^-6 OмВ·м, температурный коэфф. электрич. сопротивления (2-3)В·* 10^-4 K^-1,tпл 1244В°C, tкип 2095В°C. M. парамагнитен, при низких темп-pax α-Mn, Оі-Mn и Оґ-Mn переходят в антиферромагнитное состояние, темп-ры Нееля равны соответственно 95 K, 580 K, 625 K; ОІ-Mn остаётся парамагнетиком до очень низких темп-p (1,5 K).

Степени окисления от +2 до +7, наиболее характерны +2, +4, +7. B сухом воздухе M. окисляется c поверхности, при нагревании горит на воздухе. Взаимодействует c N2, C, Si, P, S, B. C водородом не взаимодействует, но поглощает его c образованием твёрдых растворов. При взаимодействии M. c редкоземельными элементами, Al, Sn, Au, Bi и др. образуются интерметаллиды. Cu, Fe, Co и Ni образуют непрерывные ряды твёрдых растворов c Оі-Mn. Легко растворяется в кислотах, энергично взаимодействует c галогенами, образуя соли МnГ2. Соединения Mn²⁺ восстановители. Оксид MnO обладает основными свойствами. Соединения Mn4+ выступают и как окислители, и как восстановители; MnO2 имеет амфотерные свойства c нек-рым преобладанием кислотной функции. Из соединений Mn⁶⁺ характерна марганцовистая кислота, из соединений Mn⁷⁺ марганцовая кислота. Mн. соединения M. ядовиты, поражают центр. нервную систему человека.

M. довольно распространённый элемент. Кларк его в земной коре 0,1% (по массе), в ультраосновных породах 0,15%, основных 0,2%, средних 0,12%, кислых 0,06%, осадочных 0,07%, кам. метеоритах 0,2%. Содержание M. в океанич. воде 2В·* 10^-7 %, в живом веществе Земли 1В·* 10^-3 %, в почве 8,5В·* 10^-2 %. Представлен в осн. оксидами, карбонатами и в меньшей мере силикатами M. Осн. минералы M.: Пиролюзит, Гаусманит, Псиломелан, Манганит, Браунит, Родохрозит, Родонит. Вследствие кристаллохим. близости M. к трём важнейшим петрогенным элементам Fe, Mg, Ca широко представлен как изоморфная примесь в породообразующих минералах (оливинах, гранатах, слюдах, карбонатах). Содержание M., как и Fe, варьирует в породах незначительно. Отношение Mn/Mg и Mn/Fe, как и Fe/Mg, может служить показателем степени дифференциации изверженных пород. Значит. кол-во M. содержат Железо-марганцевые конкреции. Осн. типы м-ний и схемы обогащения см. в ст. Марганцевые руды.

M. разной чистоты в пром-сти получают электролизом и восстановлением его оксидов кремнием или алюмино-термически (чистый металл до 99,7-99,98% Mn при электролизе; c низким содержанием углерода и железа восстановлением марганцевой руды в дуговой электрич. печи; очень высокой чистоты дистилляцией в вакууме).

Используется в осн. в чёрной металлургии (почти 95% M. идёт на раскисление и десульфурацию стали и чугуна и на добавки в спец. стали), при выплавке разл. сплавов цветных металлов, для создания антикоррозионных покрытий. Соединения M. широко используют при произ-ве стекла, олиф и в гальванич. элементах (пиролюзит), в медицине (перманганат калия), в красильном деле (хлорид и сульфат M.).

И. Ф. Кравчук.