3. Марганец: строение атома, получение, физические и химические свойства

Марганец — химический элемент № \(25\). Он расположен в побочной подгруппе \(VII\) группы, в четвёртом периоде.

 

В атоме марганца наполовину заполнены \(d\)-орбитали третьего электронного слоя, а на внешнем слое находится \(2~s\)-электрона: ${1s}^2{2s}^2{2p}^6{3s}^2{3p}^6{3d}^5{4s}^2$.

 

Электронно-графическая схема третьего и четвёртого электронных слоёв атома марганца.

 

 

На наружном слое в атоме марганца два электрона, но в образовании химических связей участвуют также электроны с предвнешнего уровня. Поэтому у марганца переменные степени окисления. Он образует соединения со степенями окисления от \(+1\) до \(+7\), но \(+1\) и \(+5\) встречаются редко.

В природе марганец встречается в виде соединений. Наиболее важные минералы: пиролюзит ${\mathit{MnO}}_2\cdot {\mathit{xH}}_{2}O$ и манганит $\mathit{MnO}(\mathit{OH})$.

 

 

Марганец восстанавливают из соединений с помощью угля или алюминия, например:

 

 

Марганец используют для получения сплавов с железом (ферромарганца) и другими металлами, а также в производстве стали. Сталь с добавкой марганца отличается повышенной твёрдостью.  

Марганец — твёрдый и хрупкий серебристо-белый металл. Марганец относится к тяжёлым металлам, его плотность составляет \(7,21\) г/см³. Плавится этот металл при температуре \(1243°C\).

 

В ряду активности марганец располагается до водорода, относится к металлам средней активности. На воздухе он покрывается плотной оксидной плёнкой, которая защищает от коррозии. Марганцем вытесняется водород из кислот, он реагирует с солями менее активных металлов, при нагревании взаимодействует с неметаллами и водой. В холодных концентрированных азотной и серной кислотах марганец пассивируется и не окисляется; при нагревании с этими кислотами реагирует. Не растворяется в щелочах.