Mangan

Mangan ( Mn ) H Periyodik tablo He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Temel özellikleri Atom numarası 25 Element serisi Geçiş metalleri Grup , periyot , blok 7B , 4 , d Görünüş metalik Kütle numarası 54.938045 g/mol Elektron dağılımı [ Ar ] 4s 2 3d 5 Enerji seviyesi başına Elektronlar 2, 8, 13, 2 CAS kayıt numarası 7439-96-5 Fiziksel Özellikleri Maddenin hâli katı Yoğunluk 7.21 g/cm³ Sıvı hâldeki yoğunluğu 5.95 g/cm³ Ergime noktası 1519 ° K 1246 ° C Kaynama noktası 2334 ° K 2061 ° C Ergime ısısı 12.91 kJ/mol Buharlaşma ısısı 221 kJ/mol Isı kapasitesi 26.32 J/(mol·K) Atom özellikleri Kristal yapısı Hacim Merkezli Kübik Kafes Yükseltgenme seviyeleri 7 , 6, 5, 4 , 3, 2 , 1, -1, -2, -3 Elektronegatifliği 1,55 Pauling ölçeği İyonlaşma enerjisi 717.3 kJ/mol Atom yarıçapı 127] pm Atom yarıçapı (hes.) pm Kovalent yarıçapı 139±5 pm Van der Waals yarıçapı pm Diğer özellikleri Elektrik direnci 1.44 µ nΩ·m (20°C'de) Isıl iletkenlik 7.81 W/(m · K) Isıl genleşme 21.7 µm/(m·K) (25°C'de) Ses hızı 5150 m/s (20 C'de) Mohs sertliği 6,0 Vickers sertliği MPa Brinell sertliği 196 MPa Elektrolizle arıtılmış (%99,99) saflıkta mangan parçaları ve karşılaştırma için yüksek saflıkta (%99,99 = 4N) 1 cm³ hacminde mangan küpü. Bir manganez filizi olan manganez oksidi Mangan veya Manganez kimyasal bir elementtir . Simgesi Mn ve atom numarası 25'tir. Sert, kırılgan, gümüşi bir metaldir ve genellikle doğada minerallerde demirle birlikte bulunur. Manganez ilk kez 1774'te manganez dioksit bileşiğinden karbonun indirgenmesi neticesinde elde edilmiştir. Manganez, özellikle paslanmaz çeliklerde çok yönlü endüstriyel alaşım kullanımına sahip bir geçiş metalidir . Mukavemeti, işlenebilirliği ve aşınma direncini artırır. Çeliğin dayanımını geliştiren bir alaşım elementidir. Bu özelliği içinde bulunan karbon miktarına bağlıdır. Yüksek karbonlu çeliklerde manganın etkisi sertlik ve dayanımı artırır. Çelikteki aşınma ve paslanmanın önlenmesinde kullanılır. Manganez oksit, oksitleyici madde olarak kullanılır. Kauçuk katkı maddesi olarak, cam yapımında, gübrelerde ve seramikte kullanılır. Manganez sülfat fungisit olarak kullanılabilir. Manganez aynı zamanda makro besin metabolizmasında, kemik oluşumunda ve serbest radikal savunma sistemlerinde önemli temel bir insan beslenme elementidir. Düzinelerce protein ve enzimin kritik bileşenidir. [ 1 ] Çoğunlukla kemiklerde, aynı zamanda karaciğer, böbrekler ve beyinde de bulunur. [ 2 ] İnsan beyninde manganez, manganez metaloproteinlerine, özellikle de astrositlerdeki glutamin sentetazına bağlanır. Laboratuvarda koyu menekşe tuzu potasyum permanganat formunda tanıdıktır. Bazı enzimlerin aktif bölgelerinde meydana gelir. [ 3 ] Özellikle ilgi çekici olan, bitkiler tarafından oksijen üretiminde oksijen geliştiren kompleks olan Mn-O kümesinin kullanılmasıdır. Manganez iyonları çok çeşitli enzimlerde ve fotosentetik bitkilerde yer alabilir. Yüksek seviyelerde manganez memelilerde zehirlenme etkisi yapar. Periyodik tablonun 7-B grubundadır. Elementler için kullanılan periyodik yapı A B olarak adlandırılmıştır. Manganez adını Yunanistan'ın magnezya bölgesinden almıştır. Endüstride oksitlenme aşamasına göre birçok farklı renk alabilen element renklendirici olarak da kullanılmaktadır. Çinko karbon ve alkalinli pillerin üretiminde kullanılan önemli bir elementtir.

Özellikler Fiziksel özellikler Manganez demire benzeyen gümüşi gri bir metaldir . Sert ve çok kırılgandır, kaynaşması zordur, ancak oksitlenmesi kolaydır. [ 4 ] Manganez metali ve ortak iyonları paramanyetiktir . [ 5 ] Manganez havada yavaşça kararır ve çözünmüş oksijen içeren sudaki demir gibi oksitlenir ("paslanır"). İzotoplar Doğal olarak oluşan manganez, 55 Mn adlı kararlı bir izotoptan oluşur. Atom ağırlığı 46 u ile ( 46 Mn) 72 u ( 72 Mn) arasında değişen çeşitli radyoizotoplar izole edilmiş ve açıklanmıştır. En kararlı olanları 3,7 milyon yıllık yarılanma ömrüne sahip 53 Mn, 312,2 günlük yarılanma ömrüne sahip 54 Mn ve 5.591 günlük yarılanma ömrüne sahip 52 Mn'dir. Geriye kalan tüm radyoaktif izotopların yarılanma ömürleri üç saatten kısa, çoğunluğu ise bir dakikadan azdır. En bol bulunan kararlı izotop olan 55 Mn'den daha hafif olan izotoplardaki birincil bozunma modu , elektron yakalamadır ve daha ağır izotoplardaki birincil bozunma modu, beta bozunmasıdır . [ 6 ] Manganezin ayrıca üç meta durumu vardır. [ 6 ] Manganez, süpernova patlamasından kısa süre önce büyük yıldızlarda sentezlendiği düşünülen demir element grubunun bir parçasıdır. [ 7 ] 53 Mn, 3,7 milyon yıllık yarılanma ömrüyle 53 Cr'ye bozunur. Nispeten kısa yarılanma ömrü nedeniyle, 53 Mn nispeten nadirdir ve kozmik ışınların demire çarpmasıyla üretilir. [ 8 ] Manganez izotop içerikleri tipik olarak krom izotop içerikleriyle birleştirilir ve izotop jeolojisi ve radyometrik tarihlemede uygulama alanı bulmuştur. Mn-Cr izotop oranları, Güneş Sisteminin erken tarihi için 26 Al ve 107 Pd'den elde edilen kanıtları güçlendirmektedir. Çeşitli meteoritlerden 53 Cr/ 52 Cr ve Mn/Cr oranlarındaki değişiklikler, başlangıçta 53 Mn/ 55 Mn oranını akla getirir; bu da Mn-Cr izotopik bileşiminin, farklılaşmış gezegen cisimlerindeki 53 Mn'nin in situ bozunmasından kaynaklanması gerektiğini gösterir. Dolayısıyla 53 Mn, Güneş Sisteminin birleşmesinden hemen önceki nükleosentetik süreçlere ilişkin ek kanıtlar sağlar. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Allotroplar Bir α-Mn kristalinin birim hücresi Bir β-Mn kristalinin birim hücresi Katı manganezin art arda daha yüksek sıcaklıklarda oluşan α, β, γ ve δ olarak etiketlenmiş dört allotropu (yapısal form) bilinmektedir. Hepsi metalik, standart basınçta kararlı ve kübik kristal kafese sahiptir, ancak atom yapıları bakımından çok farklıdırlar. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Alfa manganez (α-Mn) oda sıcaklığında denge fazıdır. Vücut merkezli kübik bir kafese sahiptir ve dört farklı tipte hücre başına 58 atom (ilkel birim hücre başına 29 atom) içeren çok karmaşık bir birim hücreye sahip olması nedeniyle element metalleri arasında alışılmadık bir durumdur. [ 13 ] [ 16 ] Oda sıcaklığında paramanyetiktir ve 95 K (-178 °C; -288,4 °F) altındaki sıcaklıklarda antiferromanyetiktir . [ 17 ] Manganın faz diyagramı [ 13 ] Beta manganez (β-Mn), 973 K (700 °C; 1292 °F) geçiş sıcaklığının üzerine ısıtıldığında oluşur. İki tip bölgede birim hücre başına 20 atomlu ilkel kübik yapılı olması diğer element metalleri kadar karmaşıktır. [ 18 ] Hızlı söndürme ile oda sıcaklığında kolayca yarı kararlı bir faz olarak elde edilir. Ölçülen en düşük sıcaklığa (1.1 K) kadar paramanyetik kalarak manyetik sıralama göstermez. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

Vücut metabolizmasına etkileri Vücutta protein sentezlenmesinde, sindirimde ve besinlerden enerji üretilmesinde görev alan önemli minerallerin içinde bulunan etkili bir elementtir. Eksikliğinde sürekli yorgunluk, hafıza problemleri, kısırlık, kilo kaybı, özellikle çocuklarda ve bebeklerde büyüme geriliği gibi belirtiler görülür. Mangan bitkiler için de çok önemli bir elementtir ve günümüz modern tarım sektöründe vazgeçilmez bir gübre içeriğidir.

Uygulamalar Manganez, metalürjideki ana uygulamalarında memnun edici bir yerine geçen malzeme yoktur. [ 21 ] Küçük uygulamalarda (örneğin, manganez fosfatlama) ise çinko ve bazen de vanadyum uygun ikamelerdir. Çelik U.S. M1917 savaş miğferi , Brodie miğferi 'nin bir çeşidi, Hadfield çeliği manganez alaşımından yapılmıştır. Dövülebilirliğini geliştirmek için fazla çözünmüş oksijen, kükürt ve fosforu uzaklaştırmak için ilk olarak 1856'da çeliğe manganı Spiegeleisen şeklinde katan İngiliz metalurji uzmanı Robert Forester Mushet (1811-1891) tarafından tanınan Manganez, kükürtü sabitleme, oksitsizleştirme ve alaşımlama özellikleri nedeniyle demir ve çelik üretiminde gereklidir. Çelik üretimi, [ 22 ] demir üretim bileşeni dahil, manganez talebinin çoğunu karşılar ki halen toplam talebin %85 ila %90'ı aralığındadır. [ 23 ] Manganez, az maliyetli paslanmaz çeliğin önemli bir bileşenidir. [ 24 ] [ 25 ] Çoğunlukla ferromanganez (genellikle yaklaşık %80 manganez) modern proseslerde ara maddedir. Az miktarlarda manganez, yüksek sıcaklıkta eriyen sülfür oluşturarak ve tanecik sınırlarında sıvı demir sülfür oluşumunu önleyerek çeliğin yüksek sıcaklıkta işlenebilirliğini artırır. Manganez içeriği %4'e ulaşırsa, çeliğin gevrekleşmesi baskın özellik haline gelir. Gevreklik, daha yüksek mangan konsantrasyonlarında azalır ve %8'de kabul edilebilir bir düzeye ulaşır. %8 ila %15 manganez içeren çeliğin 863 MPa'ya kadar yüksek çekme mukavemeti vardır. [ 26 ] [ 27 ] %12 manganlı çelik 1882'de Robert Hadfield tarafından keşfedildi ve hala Hadfield çeliği (mangalloy) olarak bilinir. İngiliz ordusu için çelik kaskların yapımında ve daha sonra ABD ordusunca kullanıldı. [ 28 ] Alüminyum alaşımları Manganez için ikinci büyük uygulama alüminyum alaşımlarındadır. Kabaca %1,5 manganlı alüminyum, galvanik korozyona yol açabilecek yabancı maddeleri emen tanecikler yoluyla korozyona karşı direnci artırmıştır. [ 29 ] Korozyona dayanıklı alüminyum alaşımları 3004 ve 3104 (%0,8 ila 1,5 manganez) çoğu içecek kutuları için kullanılır. [ 30 ] 2000'den önce, bu alaşımların 1,6 milyon tonundan fazlası kullanıldı; %1 manganezde bu miktar 16,000 ton manganeze karşılık gelir. [ 30 ]