Mangan

Omogenitate, utilizări și proprietăți

Manganul combinat cu alte elemente este larg răspândit în scoarța terestră. Manganul este al doilea în topul elementelor de tranziție după fier în ceea ce privește abundența sa în scoarța terestră; este aproximativ similar cu fierul în ceea ce privește proprietățile sale fizice și chimice, dar este mai dur și mai fragil. Se găsește într-o serie de depozite substanțiale, dintre care cele mai importante minereuri (care sunt în principal oxizi) constau în principal în dioxid de mangan (MnO2) sub formă de pirolusit, romanechit și vată. Manganul este esențial pentru creșterea plantelor și este implicat în asimilarea nitraților la plantele verzi și la alge. Este un oligoelement esențial la animalele superioare, la care participă la acțiunea a numeroase enzime. Lipsa manganului determină atrofia testiculară. Un exces al acestui element în plante și animale este toxic.

Mineriile de mangan sunt produse în principal de Australia, Africa de Sud, China, Gabon și Brazilia. Mari suprafețe din fundul oceanelor sunt acoperite de noduli de mangan, numiți și noduli polimetalici, concrețiuni de mangan cu ceva fier, siliciu și aluminiu. Cantitatea de mangan din noduli este estimată a fi mult mai mare decât cea din rezervele terestre.

Cei mai mulți dintre manganii produși sunt folosiți sub formă de aliaje de ferromangan și silicomangan pentru fabricarea fierului și oțelului. Minereurile de mangan care conțin oxizi de fier sunt mai întâi reduse în furnale înalte sau în cuptoare electrice cu carbon pentru a obține ferromangan, care, la rândul său, este utilizat în fabricarea oțelului. Adăugarea manganului, care are o afinitate mai mare pentru sulf decât fierul, transformă sulfura de fier cu punct de topire scăzut din oțel în sulfură de mangan cu punct de topire ridicat. Produs fără mangan, oțelul se sparge atunci când este laminat la cald sau forjat. Oțelurile conțin, în general, mai puțin de 1 la sută mangan. Oțelul cu mangan este utilizat pentru servicii foarte robuste; conținând 11-14 procente de mangan, acesta oferă o suprafață dură, rezistentă la uzură și care se reînnoiește singură peste un miez dur și incasabil. Manganul pur produs pe cale electrolitică este utilizat mai ales la prepararea aliajelor neferoase de cupru, aluminiu, magneziu și nichel și la producerea de produse chimice de înaltă puritate. Practic, toate aliajele comerciale de aluminiu și magneziu conțin mangan pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune și proprietățile mecanice. Dozele de aluminiu conțin aproximativ 1,5 % mangan. (Pentru informații detaliate despre extracția, rafinarea și aplicațiile manganului, vezi prelucrarea manganului.)

Toată manganul natural este izotopul stabil mangan-55. Acesta există în patru modificări alotropice; structura cubică complexă a așa-numitei faze alfa este forma stabilă la temperaturi obișnuite. Manganul se aseamănă oarecum cu fierul în ceea ce privește activitatea chimică generală. Metalul se oxidează superficial în aer și ruginește în aerul umed. Arde în aer sau în oxigen la temperaturi ridicate, ca și fierul; descompune apa încet la rece și rapid la încălzire; și se dizolvă ușor în acizi minerali diluați cu evoluție de hidrogen și formarea sărurilor corespunzătoare în starea de oxidare +2.

Manganul este destul de electropozitiv, dizolvându-se foarte ușor în acizi diluați neoxidanți. Deși este relativ nereactiv față de nemetale la temperatura camerei, reacționează cu multe dintre ele la temperaturi ridicate. Astfel, manganul arde în clor pentru a da clorură de mangan(II) (MnCl2), reacționează cu fluorul pentru a da fluorură de mangan(II) (MnF2) și fluorură de mangan(III) (MnF3), arde în azot la aproximativ 1.200 °C (2.200 °F) pentru a da nitrură de mangan(II) (Mn3N2) și arde în oxigen pentru a da oxid de mangan(II,III) (Mn3O4). Manganul se combină, de asemenea, direct cu borul, carbonul, sulful, siliciul sau fosforul, dar nu și cu hidrogenul.

.