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 700°C устойчив — α-Mn c кубич. объёмноцентрированной кристаллич. решёткой, a=0,8 9139 нм, 58 атомов в элементарной ячейке; при 700-1079°C — β-Mn c кубич. объёмноцентрированной решёткой, a=0,6 3130 нм, 20 атомов в элементарной ячейке; при 1079-1143°C — γ-Mn c кубич. гранецентрированной решёткой, a=0,3 8550 нм, 4 атома в элементарной ячейке; выше 1143°C — δ-Mn c кубич. объёмноцентрированной решёткой, a=0,3 0750 нм, 2 атома в элементарной ячейке. B обычных условиях устойчив α-Mn; β-Mn легко зафиксировать закалкой c темп-рой выше α→β перехода, тогда как γ-Mn не может быть полностью зафиксирован при охлаждении. α-Mn хрупок, γ- и отчасти β-Mn пластичны. Плотности (кг/м3): 7470 (293 K) — α-Mn; 7260 (293 K) — β-Mn; 6370 (1383 K) или 7210 (293 K) — γ-Mn; 6280 (1416 K) — δ-Mn. Свойства α-Mn — модификации: уд. теплоёмкость 0,478 кДж/кг·K (298 K), теплопроводность 66,57 Bт/м·K (298 K), температурный коэфф. линейного расширения 22,3·* 10-6 K-1 (293 K), уд. электрич. сопротивление (1,5-2,6)·* 10-6 Oм·м, температурный коэфф. электрич. сопротивления (2-3)·* 10-4 K-1,tпл 1244°C, tкип 2095°C. M. парамагнитен, при низких темп-pax α-Mn, γ-Mn и δ-Mn переходят в антиферромагнитное состояние, темп-ры Нееля равны соответственно 95 K, 580 K, 625 K; β-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 γ-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 2·* 10-7 %, в живом веществе Земли 1·* 10-3 %, в почве 8,5·* 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.