锰
grxlj · 2009-03-01 19:00 · 29061 次点击
锰是银白色金属,质坚而脆。密度7.20克/厘米3。熔点1244+3℃,沸点1962
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锰砂
℃。化合价+2、+3、+4、+6和+7。其中以+2(Mn2+的化合物)、+4(二氧化锰,为天然矿物)和+7(高锰酸盐,如KMnO4)为稳定的氧化态。在固态状态时它以四种同素异形体存在。电离能为7.435电子伏特。在空气中易氧化,生成褐色的氧化物覆盖层。
目录
概述
性质
发现过程:
来源及用途
特性
富锰的食品
硫酸锰
锰中毒
锰粉
锰金
参考资料
概述
它也易在升温时氧化。氧化时形成层状氧化锈皮,最靠近金属的氧化层是MnO,而外层是Mn3O4。在高于800℃的温度下氧化时,MnO的厚度逐渐增加,而Mn3O4层的厚度减少。在800度以下出现第三种氧化层Mn2O2。在约450℃以下最外面的第四层氧化物MnO2是稳定的。能分解水,易溶于稀酸,并有氢气放出,生成二价锰离子。
性质
元素名称:锰(Manganese)
元素符号:Mn
元素原子量:54.94
元素类型:金属元素
体积弹性模量:120(GPa)
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锰铁矿
原子化焓:280.3(kJ/mol@25℃)
热容:26.32J/(mol?K)
导电性:0.0069510^6/(cm?Ω)
原子体积:7.39(立方厘米/摩尔)
元素在太阳中的含量:10(ppm)
元素在海水中的含量:太平洋表面:0.0001(ppm)
地壳中含量:950(ppm)
质子数:25
中子数:30
原子序数:25
所属周期:3
所属族数:VIIB
电子层分布:2-8-13-2
氧化态:主要:Mn+2
其它:Mn-3,Mn-2,Mn-1,Mn0,Mn+1,Mn+3,Mn+4,Mn+5,Mn+6,Mn+7
晶体结构:晶胞为体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子。
晶胞参数:
a=891.25pm
b=891.25pm
c=891.25pm
α=90°
β=90°
γ=90°
莫氏硬度:6
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四水氯化锰
电离能(kJ/mol)
M-M+717.4
M+-M2+1509.0
M2+-M3+3248.4
M3+-M4+4940
M4+-M5+6990
M5+-M6+9200
M6+-M7+11508
M7+-M8+18956
M8+-M9+21400
M9+-M10+23960
声音在其中的传播速率:5150(m/S)
发现过程:
1774年,瑞典的甘恩,用软锰矿和木炭在坩埚中共热,发现一纽扣大的锰粒。锰是在地壳中广泛分布的元素之一。它的氧化物矿——软锰矿早为古代人们知悉和利用。但是,一直到18世纪的70年代以前,西方化学家们仍认为软锰矿是含锡、锌和钴等的矿物。
18世纪后半叶,瑞典化学家T.O.柏格曼研究了软锰矿,认为它是一种新金属氧化物。他曾试图分离出这个金属,却没有成功。舍勒也同样没有从软锰矿中提取出金属,便求助于他的好友、柏格曼的助手——甘英。在1774年,甘英分离出了金属锰。柏格曼将它命名为managnese(锰)。它的拉丁名称manganum和元素符号Mn由此而来。
来源及用途
元素来源:重要的矿物是软锰矿、辉锰矿和褐锰矿等。可用铝热法还原软锰矿制得。
元素用途:冶金工业中用来制造特种钢;钢铁生产上用锰铁合金作为去硫剂和去氧剂。在实验室中二氧化锰常用作催化剂使用(把二氧化锰加入双氧水中分解氧气,还有把二氧化锰混合氯酸钾一起加热)。锰是在地壳中广泛分布的元素之一。它的氧化物矿——软锰矿早为古代人们知悉和利用。但是,一直到18世纪的70年代以前,西方化学家们仍认为软锰矿是含锡、锌和钴等的矿物。
特性
锰(Mn)是几种酶系统包括锰特异性的糖基转移酶和磷酸烯醇丙
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锰测定仪
酮酸羧激酶的一个成分,并为正常骨结构所必需.其摄入量差别很大,主要取决于是否食入含量丰富的食品,如非精制的谷类食物,绿叶蔬菜和茶,此微量元素的通常摄入量为每天2~5mg,吸收率为5%~10%。
锰缺乏的人曾报道过1例:一位食用每天含0.1mg锰的纯化饮食者,出现短暂性皮炎,低胆固醇血症以及碱性磷酸酶水平增加.2周内他失去约60%其估计的体内锰池,但在另外4周的缺乏饮食期间未再进一步丢失。锰缺乏在临床文献中已有记载。锰中毒通常只限于采矿和精炼矿石的人,长期接触锰可引起类似帕金森综合征或Wilson病那样的神经症状。
富锰的食品
成年人每日锰供给量为每千克体重0.1毫克。食物中茶叶、坚果、粗粮、干豆含锰最多,蔬菜和干鲜果中锰的含量略高于肉、乳和水产品,鱼肝、鸡肝含锰量比其肉多。一般荤素混杂的膳食,每日可供给5毫克锰,基本可以满足需要。偏食精米、白面、肉多、乳多锰的含量低。当正常人出现体重减轻、性功能低下、头发早白可怀疑锰摄入不足。
硫酸锰
硫酸锰(ManganeseSulfate):作用与应用:主要存在于垂体、肝胰脏和骨的粒线体中,为多种酶的组成部分。锰参与体内的造血过程,促进细胞内脂肪的氧化作用,可防止动脉粥样硬化。锰缺乏时可引起生长迟缓、骨质疏松和运动失常等。主要用于长期靠静脉高营养支持的患者。用法用量:口服,成人每日需要量5~10mg。儿童每日需要量0.5~1.5mg。副作用:过量的锰会引起巴金森氏症震颤麻痹样的症状。
锰中毒
锰是一种灰白色、硬脆、有光泽的金属,锰广泛存在于自然界中,土壤中含锰0.25%,茶叶、小麦及硬壳果实含锰较多。接触锰的作业有碎石、采矿、电焊、生产干电池、染料工业等。锰是正常机体必需的微量无素之一,它构成体内若干种有重要生理作用的酶,正常每天从食物中摄入锰3
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锰中毒的树
-9毫克。职业性锰中毒是由于长期吸入含锰深度较高的锰烟及锰尘而致,慢性锰中毒是职业锰中毒的主要类型。多见于锰铁冶炼、电焊条的制造与电焊作业以及锰矿石的开采、粉碎或干电池的生产等作业的工人。
临床表现:起病缓慢,发病工龄一般5-10年,也有工作20年以上无发病者,这可能与个体敏感有关,早期轻度表现有精神差、失眠、头昏、头痛、无力、四肢酸痛、记忆力减退等症状,有的人易激动、话多、好哭等情绪改变,常有食欲不好、恶心、流涎、上腹不适、性欲减退或阳萎、多汗等,四肢有时麻木、疼痛、两腿沉重无力。
中度中毒除上述症状外,感觉两腿发沉、苯拙、走路速度减慢、易于跌倒、语言不清、口吃、做精细动作困难。重度中毒以上症状加重,四肢僵直、说知含糊不清,下颌、唇、舌出现震颤;写字试验时字越写越小,叫"书写过小症";精神症状为自主的哭笔、记忆力减退、智能下降。如被确诊为慢性锰中毒,应脱离锰作业,到医院进行驱锰治疗,驱锰药有依地酸钙、二巯基丁二酸钠,神经衰弱症状用中药调节。
矿山开采、爆破、粉碎、筛选等过程用湿式作业,如水风钻进行钻孔、水封爆破、喷雾降尘减少粉尘飞扬。车间采取机械通风或自然通风,减少空缺陷中锰尘浓度,焊剂、焊条、蓄电池生产过程中拌料、过筛等,采取密闭和吸尘装置,避免锰尘飞扬。加强个人防护,载滤膜口罩,饭前注意清洗,预防性体检,早发现早治疗。
锰粉
金属粉末的制作有电解法、雾化法、球磨法。都是物理变化,所以电解锰就是锰粉。电解金属锰制造四氧化三锰的主体材料,另外由于纯度高、杂质少,是生产不锈钢、高强度低合金钢、铝锰合金、铜锰合金等的重要合金元素,也是电焊条、铁氧体、永磁合金元素,及许多医药化工用锰盐生产中
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电解金属锰粉
不可缺少的原料;新开发的减振合金也需用电解金属锰。
近几年来,世界铝工业成为电解金属锰的主要用户。在钢铁工业中,电解金属锰也用来做脱氧剂和脱硫剂。据统计,每吨钢消耗电解金属锰平均为0.06kg。随着冶金技术的进步,高效钢材及喷射冶金技术得到了很大的发展,电解金属锰粉在冶金工业中的应用已日益增加,用量扩大,突破了上述指标。近几年来,由于特钢的迅速发展,特别是中国200系不锈钢的发展,金属锰在冶金中的比重越来越大。铝锰合金为现代轻美型建筑材料,装饰工程材料和地下工程的防腐支护材料。
中国近几年来,铝锰合金门窗等已逐渐进入普通居民住宅,大大地扩大了金属锰的市场。电解金属锰生产工艺:电解金属锰是锰的湿法冶金产品,在国内多年的生产实践中,一般采用“浸出——净化——电解”的生产工艺。主要是采用碳酸锰粉与无机酸反应,制得锰盐溶液,加铵盐作缓冲剂,用加氧化剂氧化中和的方法除铁,加硫化剂除重金属,经过“沉降——过滤——深度净化——过滤”得出纯净的硫酸锰溶液,加入添加剂后,作为电解液进入电解槽电解,生产出金属锰。
锰金
锰最重要的用途是制造合金——锰钢(锰金)。锰钢的脾气十分古怪而有趣:如果在钢中加入2.5—3.5%的锰,那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样,一敲就碎。然而,如果加入13%以上的锰,制成高锰钢,那么就变得既坚硬又富有韧性。高锰钢加热到淡橙色时,变得十分柔软,很易进行各种加工。另外,它没有磁性,不会被磁铁所吸引。现在,人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件,以及铁轨、桥梁等。上海新建的文化广场观众厅的屋顶,采用新颖的网架结构,用几千根锰钢钢管焊接而成。在纵76米、横138米的扇形大厅里,中间没有一根柱子。由于用锰钢作为结构材料,
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锰测定仪
非常结实,而且用料比别的钢材省,平均每平方米的屋顶只用45公斤锰钢。1973年兴健的上海体育馆(容纳一万八千人),也同样采用锰钢作为网架屋顶的结构材料。在军事上,用高锰钢制造钢盔、坦克钢甲、穿甲弹的弹头等。炼制锰钢时,是把含锰达60一70%的软锡矿和铁矿一起混合冶炼而成的。
除了锰钢外,锰钢也是重要的锰合金,锰钢含有30%的锰,具有很好的机械强度。由84%的钢、12%的锰和4%的镍组成的“孟加臬”合金(又名锰镍铜齐),它的电阻随温度的改变很小,被用来制造精密的电学仪器。锰,是瑞典化学家、氯气的发现者社勒于1774年从软锰矿中发现的。当时,这种软锰矿通称为“Manganese”,社勒就用这名字作为新元素的名字,即“锰”。
锰是银灰色的金属,很象铁,但比铁要软一些。如果锰中含有少量的杂质——碳或硅,便变得非常坚硬,而且很脆。不过,纯净的金属锰的用途并不太广,因为它比铁还易生锈,在潮湿的空气中,没一会儿便变得灰蒙蒙的,失去了光泽——表面生成了一层氧化锰。再说,锰的熔点又比铁低,机械强度不如钢铁,而价格又比钢铁贵得多,因此人们几乎不生产金属锰,而大量生产钢铁。
锰最重要的用途是制造合金——锰钢。
锰钢的脾气十分古怪而有趣:如果在钢中加入2.5—3.5%的锰,那么所制得的低锰钢简直脆得象玻璃一样,一敲就碎。然而,如果加入13%以上的锰,制成高锰钢,那么就变得既坚硬又富有韧性。高锰钢加热到淡橙色时,变得十分柔软,很易进行各种加工。另外,它没有磁性,不会被磁铁所吸引。现在,人们大量用锰钢制造钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等经常受磨的构件,以及铁
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锰
轨、桥梁等。上海新建的文化广场观众厅的屋顶,采用新颖的网架结构,用几千根锰钢钢管焊接而成。在纵76米、横138米的扇形大厅里,中间没有一根柱子。由于用锰钢作为结构材料,非常结实,而且用料比别的钢材省,平均每平方米的屋顶只用45公斤锰钢。1973年兴健的上海体育馆(容纳一万八千人),也同样采用锰钢作为网架屋顶的结构材料。在军事上,用高锰钢制造钢盔、坦克钢甲、穿甲弹的弹头等。炼制锰钢时,是把含锰达60一70%的软锡矿和铁矿一起混合冶炼而成的。
除了锰钢外,锰钢也是重要的锰合金,锰钢含有30%的锰,具有很好的机械强度。由84%的钢、12%的锰和4%的镍组成的“孟加臬”合金(又名锰镍铜齐),它的电阻随温度的改变很小,被用来制造精密的电学仪器。锰的重要化合物是二氧化锰。在大自然中,便有大量天然的二氧化锰——软锰矿。人们早在远古时代便知道软锰矿了。二氧化锰是黑构色的粉末。干电池中那些黑色的粉末,便是二氧化锰。二氧化锰能够催化油类的氧化作用,人们常在油漆中加入它,以便加速油漆干燥的速度。人们在制造玻璃时,常往里加入二氧化锰,因为它能消除玻璃的绿色,使绿色玻璃变得无色透明。
锰的另一重要化合物是高锰酸钾(俗称“灰锰氧”)。高锰酸钾是紫色针状晶体。只要加入一点儿高锰酸钾,便足以使一大桶水变成紫色。高锰酸钾是很强的氧化剂,能杀菌。在公共场所的茶缸旁,常放着一桶紫色的消毒用水,人们称之为“灰锰水”,其实,这就是高锰酸钾溶液,浓度为千分之一。不过,这种水不能喝进肚里,因为它有催吐作用,在医学上用作洗胃剂和催吐剂。在分析化学上,高锰酸钾常用作氧化剂,著名的高锰酸钾法便是用它作滴定液进行化学分析的。高锰酸钾被还原后,常变成二氧化锰。“灰锰水”用完后,底下常有些黑色的渣子,那便是二氧化锰。
此外,碳酸锰是重要的白色颜料,俗称“锰白
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碳酸锰微波干燥设备
”,而硫酸锰在农业上,则用作种子催芽剂或作“锰肥”——微量元素肥料。在动植物体中,锰的含量一般不超过十万分之几。但红蚂蚁体内含锰竟达万分之五,有些细菌含锰甚至达百分之几。人体中含锰为百万分之四,大部分分布在心脏、肝脏和肾脏。锰主要是影响人体的生长、血液的形成与内分泌功能。在大自然中,锰是分布很广的元素之一,约占地壳总原子数的万分之三。最重要的锰矿是软锰矿和硬锰矿。虽然海水中含锰量很少,但在海洋深处的淤泥中,含锰却达千分之三。有人预言,在不久的将来,人们将从海底开采锰矿!
参考资料
1、http://dict.battery.com.cn/detail_67.html
2、http://knology.chinaccm.com/phrase-2006070411353800472.html