沉澱滴定法

[拼音]:meng

[英文]:manganese

一種化學元素,化學符號Mn,原子序數25,原子量54.93805,屬週期系ⅦB族。

發現

1774年瑞典化學家C.W.舍勒首先確定錳是一種元素,同年他的合作者瑞典J.G.甘恩從軟錳礦中獲得金屬錳。1856年英國R.穆舍特把錳用在鍊鋼過程中,得到錳鋼。錳的英文名來源於義大利文manganese,是希臘文magnēsia的誤稱,原意是“鎂氧礦”。

存在

錳在地殼中的含量為0.085%,其丰度僅次於鐵。錳的礦石主要有軟錳礦(MnO2)、黑錳礦(Mn3O4)、褐錳礦(3Mn2O3·MnSiO3)和碳酸錳礦MnCO3等。生物體細胞中含有極微量的錳,是與生命有關的重要微量元素。茶葉、咖啡、穀物、種子和堅果都含有錳。海洋底的錳結核含錳15%~30%。天然存在的唯一穩定同位素是錳55,放射性同位素除錳53外,都是短壽命的。

物理性質

錳為鋼灰色有光澤的硬脆性金屬;熔點1244℃,沸點1962℃,密度7.20克/釐米3。有α,β,γ三種同素異形體,室溫的穩定形式是αMn,轉變溫度為:

α 型和β型都是體心立方晶體,γ型在室溫下是面心四方晶體,高溫下轉變為面心立方晶體。X射線還證實了第四種同素異形體δ型的存在,它是體心立方晶體。

化學性質

錳的電子構型為(Ar)3d54s2,氧化態有0、±1、+2、±3、+4、+5、+6、+7。錳在第4週期中位於鉻和鐵之間,化學性質與鐵相似,氧化態比鐵多。+2價錳鹽和+7價高錳酸鹽在溶液中比其他價態穩定。+2價的氧化錳是鹼性的,不溶於水,能溶於酸,形成+2價錳鹽。+4價的鹽不穩定,能迅速水解。二氧化錳與濃鹽酸在低溫和不見光的條件下可生成+4價錳鹽,稀釋或受熱即轉變為氯和氯化錳。+6 價錳酸鹽存在於鹼性溶液中,酸化後即歧化(見歧化反應),生成高錳酸鹽和+2價錳鹽。+2價錳鹽與高錳酸鹽在中性或鹼性溶液中反應,可定量生成Mn(OH)4,這是容量分析測定錳的基礎。

金屬錳在空氣中易被氧化,加熱燃燒生成Mn3O4。氟、氯和溴在加熱時與錳作用。在1200℃以上,氮與錳反應,生成錳的氮化物Mn5N2;與氨共熱,生成Mn3N2。錳與硫共熱,生成硫化錳MnS。熔融的金屬錳能溶解碳,生成錳的碳化物Mn3C。在330℃以上,錳與一氧化碳反應,生成金黃色雙核羰基配合物Mn2(CO)10。錳很容易溶於稀酸;溶於鹽酸放出氫,溶於濃硫酸放出二氧化硫,溶於硝酸放出一氧化氮。

製法

金屬錳可用鋁還原錳的氧化物得到,但還原二氧化錳的反應強烈,一般把二氧化錳在空氣中強熱,先轉變為四氧化三錳,再用鋁還原:

3MnO2─→Mn3O4+O2

3Mn3O4+8Al─→4Al2O3+9Mn

上法煉出的錳的純度為95%~98%,經減壓蒸餾可得純錳。

應用

錳與鐵形成的合金有廣泛的用途。含錳80%、鐵20%的錳鐵可製作鐵錳合金;含錳25%、鐵70%、碳5%的錳鐵在鍊鋼中做去氧劑和去硫劑,可改進鋼的機械效能。錳還可做非鐵合金,如含銅84%、錳12%、鎳4%的合金可用於電子儀器。

錳還參與植物光合作用的釋氧過程。在酶催化過程中,它可以活化精氨酸酶、磷酸丙酮酸水合酶和過氧化氫酶。錳也是核酸結構中的成分,能促進膽固醇的合成。順磁性的Mn2+離子在生物體中可用於核磁共振弛豫探查。雖然錳在生物體中很需要,但濃度過高有毒性。

參考書目

J.C.Bailar,ed.,Comprehensive Inorganic Chemi-stry,Pergamon, Oxford, 1973.

參考文章

牛錳缺乏症是如何發生的?牛什麼是錳結核?它在世界海洋中的儲量及分佈情況如何?地理學錳缺乏或中毒會影響小兒智力發育嗎?孕育兒家禽缺乏錳雞鋅和錳對雞蛋品質的影響雞黃羽父母代種雞錳缺乏症的診斷與防治雞冬春雞飼料應新增硫酸錳雞高錳酸鉀溶液治仔豬紅痢豬高錳酸鉀液可治仔豬急性胃腸炎豬獼猴桃缺錳症的防治方法果樹園藝