锰的制取与用途
发布日期:2021/7/30 15:23:37
锰是一种化学元素,其化学符号为Mn,原子序数为25,原子量为54.938045 u。锰不会以元素的形式存在于自然界中,它经常以与铁所形成的矿物形式被发现。锰是重要工业用合金所使用的过渡元素,特别是用于不锈钢的材料。
历史上,锰的名称来自生产软锰矿(pyrolusiteand)以及其他黑色矿物的希腊马格尼西亚(Magnesia in Greece)地区,这个地区的名称来自其生产镁矿(magnesium)以及磁铁矿(iron ore magnetite)。到了大约18世纪中叶时,瑞典裔德国科学家卡尔·威廉·舍勒已经可以利用软锰矿制造氯气。这时,舍勒和其他人已经知道软锰矿(这时还不知道此为二氧化锰)含有其他未被发现的元素,但是他们没办法分离出这个新元素。直到1774年,约翰·戈特利布·甘恩是个可以从具有不纯的金属样品分离出锰元素的人,他成功的利用碳还原此氧化物(含二氧化锰的矿物)得到了锰。
物理性质
锰是银灰色金属,性坚而脆、难熔、易被氧化。锰金属及其离子皆为顺磁物质。锰在空气中会缓慢失去光泽,在含氧的水中会氧化(像铁生锈)。
制取
对二氧化锰进行铝热反应可得到单质锰:
4Al+ 3MnO2→ 2Al2O3+ 3Mn
用途
冶金工业中用以制造特种钢,在钢铁生产上用锰铁合金作为去硫剂和去氧剂。
此外锰也用作合金,电池等。二氧化锰(MnO2)用作催化剂和棕色颜料,高锰酸钾(KMnO4)用作氧化剂及消毒剂。
在不锈钢上用磷酸锰处理可以防锈及防蚀。工业上会使用不同氧化态的锰离子当作不同颜色的染料。含有碱金属或碱土族离子的过锰酸盐类是强氧化剂。在碳锌电池及碱性电池中,二氧化锰会被当作阴极使用。 在生物学中,锰离子可在多种的酵素中担任辅因子的角色。锰酵素对组织中超氧自由基的解毒,清除元素态氧原子非常重要。
锰也会在光合植物的氧释放复合体中作用。虽然目前已知所有的有机生命体皆需要微量的锰,但其过量却会变成神经毒素。尤其过度吸入可以导致锰中毒,有时会造成不可逆的神经危害。