БСЭ1/Марганец

Материал из Викитеки — свободной библиотеки

МАРГАНЕЦ (лат. manganum), химич. элемент VII группы периодической системы Менделеева, символ , ат. вес 54,95. В земной коре М. содержится в количестве ок. 0,07%. М. встречается в природе только в виде соединений, гл. обр. окислов: пиролюзита, , браунита, , гаусманита, , манганита, . Богатейшие в мире месторождения М. находятся в СССР близ г. Чиатуры (Грузия), Найзатас в Казахстане, Никополя на Украине. Менее значительные месторождения имеются в Бразилии, Индии, на Золотом Берегу (Африка), а также в Германии, Австрии, Венгрии, Турции, Японии и Испании и на о-ве Куба. М. встречается также в виде силикатов, карбонатов, содержится в железных рудах, в морской воде и минеральных источниках. Незначительное содержание М. установлено в почвах, во многих растениях (от до от веса в живом состоянии), в частности, в сахарной свекловице, горохе, спарже, в чае и табаке. Сухопутные растения беднее М., чем водные или болотные. М. в своих соединениях бывает двух-, трех-, четырех-, шести- и семивалентным. В низших валентностях (2—3) и в свободном состоянии М. проявляет свойства основания, а окислы и являются ангидридами кислот. Окисел трехвалентного М. — амфотерен. Свободный М. представляет собой серовато-серебристый хрупкий металл, мало изменяющийся на воздухе, легко поддающийся полировке. Темп. плавл. — 1247°; уд. вес — 7,153; теплоемкость 0,1332. При 1210—1220° М. горит в азоте с образованием нитридов. В кислотах М. легко растворяется с образованием солей. М. соединяется непосредственно с фосфором, хлором, бромом, серой, кремнием и углеродом.

Из соединений М., кроме упомянутых выше окислов, имеют значение соли двухвалентного закисного марганца: хлористый и сернокислый М. — и . Кроме того, большое применение имеют соли марганцовистой кислоты (манганаты, напр. и ) и марганцовой кислоты (перманганаты, напр., и ).

Перманганаты являются сильнейшими окислителями, и на этом гл. обр. и основано их широкое применение в препаративной и промышленной химии. Они получаются путем нагревания докрасна 10 частей поташа (углекислый калий с небольшим количеством воды) со смесью из 8 частей двуокиси М. и 7 частей хлорноватокислого калия (бертолетовой соли). Перманганат можно получить при действии кислоты на манганат (марганцовистокислую соль) или при действии хлора на манганат,

2K2MnO4 + Cl2 = 2KCl2 + 2KMnO4,

а также путем электролитического окисления пиролюзита в щелочной среде. Марганцовокислый калий образует мелкие призматические темномалиновые кристаллы с зеленоватым металлич. отблеском; растворимость при 15° — 19 ч. в 1 ч. воды; уд. вес 2,7. При растирании с серой марганцовокислый калий взрывает, при нагревании с горючими органич. веществами — воспламеняет их. В природе встречается также двусернистый М. — кристаллы кубич. системы с металлич. блеском.

Физиологическая роль М. в растениях остается неясной, но, по всей вероятности, связана с окислительными процессами. Так, например, точно установлена связь М. с окислительным ферментом японского лакового дерева — лакказой. Являясь антагонистом железа, М. вызывает у растений хлороз, однако последний появляется у растений и при полном исключении доступа М. Повидимому М. особенно необходим для бобовых растений, т. к. соли его оказывают стимулирующее действие на образование клубеньков у них. При низких концентрациях М. производит благоприятное действие на ячмень в водных культурах; при высоком содержании М. в почве он оказывает вредное влияние на корни. Внесение солей М. в почву (в вегетационных опытах) сопровождалось незначительным повышением урожайности нек-рых с.-х. культур. Действие М. как катометрического удобрения было изучено на щелочных и переизвестковых почвах. Возможность применения М. как удобрения в производстве совхозов и колхозов находится в стадии дальнейшего изучения.

М. в технике получается из находимых в природе минералов пиролюзита и полианита перекиси марганца, образующих мощные, обычно пластовые месторождения. Добытые марганцовые руды обычно подвергают обогащению по удельному весу путем промывки на отсадочных машинах, на обогатительных столах. Содержание марганца в такой промытой руде достигает 52—56% (83—88% ). Месторождения М. в СССР являются главным источником М. для снабжения европ. промышленности. Свыше 90% мировой добычи марганцовых руд расходуются в металлургии черных металлов; остальная руда идет на изготовление солей и препаратов М. в качестве окислителя в ряде процессов (напр., при очистке растворов сульфата цинка от железа), в виде деполяризатора в гальванич. элементах и пр. В металлургической пром-сти марганцовые руды поступают в доменную плавку (см. Доменное производство) или в плавку в электрических печах. В зависимости от рода плавки и наличия М. в шихте получают передельные чугуны с 1—5% М. или же зеркальный чугун с 20% М. При подогреве дутья до 750° и выше и при увеличенном расходе кокса в доменной печи выплавляют сплав, содержащий до 80% М., т. н. ферромарганец. Более чистый от примесей ферромарганец выплавляют в электрич. печах (см. Электросплавы). Наконец, почти чистый М. до 95% выплавляют алюминотермически, т. е. путем восстановления чистой марганцовой руды порошковатым алюминием. В последнее время разработан электролитический способ получения М. высшей чистоты. В передельных чугунах М. способствует выделению серы как при выдерживании чугуна в миксерах, так и при переработке чугуна на сталь и железо. Вместе с тем М. препятствует переокислению получаемого металла. Зеркальный чугун и особенно ферромарганец применяются как стандартные раскислители при выплавке всех сортов стали и железа. Во всех этих случаях использовано свойство М. отнимать кислород и серу с образованием закиси и сульфидомарганца, нерастворимых в металле. В больших количествах ферромарганец расходуется для выплавки стали. Присадка большего или меньшего количества М. придает стали твердость, увеличивает сопротивление разрыву и повышает предел упругости. Наибольшей твердостью обладает сталь с 5—7% М. (см. Сталь). Марганец входит также в состав некоторых нержавеющих сталей. М., выплавленный алюминотермическим путем, идет гл. обр. на изготовление сплавов с цветными металлами, например медью (марганцовая бронза), алюминием (дуралюмин), никелем (манганин), магнием (электрон) и др. Кроме металлургии, М. применяется в хим. пром-сти для получения хлора и хлорной извести, сиккативов, марганцовокислого калия и натрия, применяемых в качестве окислителей в производстве красителей и в других отраслях тонкой химической пром-сти, а также в стекольной пром-сти для обесцвечивания зеленой и желтой окраски стекольных плавов — «стекольное мыло». Кроме того, М. входит в состав нек-рых малярных и художественных красок (гл. обр. умбра).

Медицинское применение. М. содержится в тканях и крови животных как спутник железа. Действие М. слабо изучено; довольно большие дозы его переносятся при введении через рот без заметных явлений. Двуокись М. (браунштейн, пиролюзит) и растворимая марганцовокалиевая соль (перманганат) применяются иногда как сильные окислители — в качестве противоядий при отравлении синильной кислотой, фосфором или органич. ядами (алкалоиды, фенил гидразин и др.), наружно — для полосканий, спринцеваний, для обмываний и компрессов при ожогах (в 0,25—4%-ных водных растворах). Применение солей М. при малокровии и других заболеваниях крови не оправдало ожиданий.