1. Proprietà fisiche
Aspetto e forma
Lamiera o piastra di metallo bianco argento-, la superficie ha una lucentezza metallica.
Fragile, elevata durezza (durezza Mohs circa 5~6), scarsa duttilità, facile da rompere durante la lavorazione.
Densità e punto di fusione
Densità:7,2~7,4 g/cm³(vicino alla densità del ferro, ma più pesante dell'alluminio).
Punto di fusione:1244 gradi, punto di ebollizione di circa 1962 gradi, volatile ad alta temperatura.
Conduttività e magnetismo
Buona conduttività elettrica (conduttività ca.7,8×10⁶ S/m), ma inferiore a quello del rame e dell'alluminio.
Paramagnetico, ma le proprietà magnetiche sono deboli, non adatte a materiali magnetici forti.
Struttura cristallina
Кубическая кристаллическая система (α-Mn), сложная кубическая структура при комнатной температуре, при высокой температуре (>727 gradi) diventa cubico con il centro nel corpo (-Mn).
2. Proprietà chimiche
(1) Reazione di ossidazione
Ossidazione a temperatura ambiente:
Sulla superficie dell'aria umida si forma una pellicola di ossido marrone (MnO₂ o Mn₃O₄), equazione di reazione:
2Mn+3O2→2MnO2 Il film di ossido è denso e rallenta l'ulteriore corrosione, ma l'esposizione prolungata porta allo sfarinamento della struttura lamellare.
Ossidazione ad alta temperatura:
Se riscaldato oltre i 500 gradi, si verifica una rapida ossidazione con la formazione di Mn₃O₄ o MnO:
3Mn+2O2ΔMn3O4
(2) Reazioni con acidi
Acidi diluiti:
Si dissolve facilmente negli acidi solforico e cloridrico diluiti, rilascia idrogeno e forma una soluzione di Mn²⁺:
Mn + H2SO4 → MnSO4 + H2↑ La reazione è violenta, è necessario controllare la concentrazione dell'acido (per evitare la passivazione con acido concentrato).
Acido concentrato:
La reazione si arresta nell'acido solforico concentrato o nell'acido nitrico concentrato a causa della passivazione (formazione di una pellicola di ossido sulla superficie).
(3) Reazione con alcali
Non reagisce con basi forti (come NaOH) a temperatura ambiente, ma può reagire lentamente ad alte temperature per formare manganati:
2Mn+4NaOH+3O2Δ2Na2MnO4+2H2O
(4) Altre reazioni
Reagisce con gli alogeni:
Quando riscaldato, reagisce violentemente con Cl₂ e Br₂ per formare alogenuri di manganese (ad esempio MnCl₂).
Reazione con zolfo:
Ad alte temperature si forma solfuro di manganese (MnS), che viene utilizzato per desolforare ferro e acciaio:
Mn+SΔMnS
Proprietà riparative:
Agisce come un forte agente riducente, sostituendo i metalli dai sali metallici ad alta valenza (ad esempio, riducendo Fe³⁺ a Fe²⁺).
3. Principali comportamenti chimici nelle applicazioni
Produzione dell'acciaio
Disossidazione: si combina con l'ossigeno presente nell'acciaio fuso per formare MnO, che galleggia nelle scorie da rimuovere:
Mn+O→MnO
Desolforazione: Si combina con lo zolfo per formare MnS, riducendo il contenuto di zolfo dell'acciaio e aumentandone la resistenza.
Materiali della batteria
Nelle batterie agli ioni di litio-, la stabilità del manganato di litio (LiMn₂O₄) dipende dalla capacità antiossidante del manganese e dalla stabilità della struttura reticolare.
Resistenza alla corrosione
Si ossida facilmente da solo, ma se utilizzato come additivo legante (ad esempio nelle leghe di alluminio) forma una pellicola protettiva di ossido.