Марганец — серебристо-белый тяжелый металл. В природе представлен одним стабильным изотопом 55Mn.

Распространенность в природе

Марганца в природе довольно много. Его содержание в земной коре оценивается в 0,10% по массе (11-е место). В свободном состоянии в природе не встречается. Его многочисленные минералы — это главным образом различные оксиды. Среди них пиролюзит, псиломелан — MnO2 с различными примесями, манганит Mn2O3•Н2О, гаусманит Mn3О4, браунит 3Mn2O3•MnSiO3. На дне Тихого, Атлантического и Индийского океанов находятся огромные запасы марганца — так называемые железо-марганцевые конкреции, занимающие около 10% всей площади океанического ложа.
Из других минералов марганца интересен орлец MnSiO3. Цвет его — от вишнево-красного до малинового и розового; отсюда другое название — родонит.

Физические свойства

По внешнему виду марганец похож на железо. Плотность 7,4 г/см3, плавится при 1244°С, а кипит при 2080°С. Марганец имеет четыре аллотропные модификации, обозначаемые , , , . Модификация  устойчива при обычной температуре (вплоть, до 710°С), остальные — при высоких. Модификация  хрупка,  и  (отчасти ) пластичны. Марганец хорошо поглощает водород (до 0,6 мл Н2 на 1 г марганца), не взаимодействуя с ним химически.

Химические свойства

В соответствии с положением марганца в периодической системе Д. И. Менделеева его атом имеет семь валентных электронов (3d54s2). В соединениях марганец может иметь практически весь «спектр» положительных степеней окисления, от +1 до +7 (соответственно валентности I — VII); наиболее характерны для марганца степени окисления +2, +4 и +7.
В соединениях с низшей степенью окисления марганец напоминает железо, а некоторые его производные с высшей степенью окисления (+7) похожи на соответствующие соединения хлора. С увеличением степени окисления возрастают окислительные свойства соединений марганца.
Марганец легко окисляется с поверхности, но образующаяся пленка оксида марганца предохраняет металл от дальнейшего разрушения.
При нагревании марганец активно взаимодействует с кислородом (получается смесь оксидов разной валентности):
4Mn+3О2=2Mn+32O3 (Mn+2O,Mn+4O2, Mn+72О7)
Кроме того, существует так называемый смешанный оксид марганца Mn3O4 (MnO•Mn2О3).
При взаимодействии с галогенами при нагревании образуются производные двухвалентного марганца, например MnСl2:
Mn+Сl2=MnСl2
Также марганец реагирует с серой, азотом и другими неметаллами:
Mn+S=MnS 3Mn+N2=Mn3N2
В ряду напряжений марганец стоит до водорода и вытесняет его из кислот-неокислителей (соляной, разбавленной серной кислот) с образованием солей марганца (II):
Mn+2НСl=MnСl2+H2 Mn+H2SO4(разб)=MnSO4+H2

Получение

В промышленности марганец получают различными способами. Один из них — электролитический — дает наиболее чистый металл. Электролизу подвергается водный раствор MnSO4, с добавкой (NH4)2SO4. Катоды изготавливают из титанового сплава или нержавеющей стали, аноды — из свинца. Чешуйки марганца снимают с катода и переплавляют.
Другой способ получения марганца — методом алюминотермии из рудных концентратов, например: 3Mn3O4+8Аl=9Mn+4Аl2О3

Применение

Более 90% производимого марганца широко используют в металлургии. Он применяется при выплавке стали как раскислитель в составе сплава с железом, носящего название ферромарганец.
Марганец в стали является важнейшей легирующей добавкой. Сталь, содержащая 11-14% марганца, обладает высокой износоустойчивостью и твердостью. Сплавы марганца с медью (марганцовистые бронзы) также прочны и устойчивы к коррозии; они идут на изготовление турбин, винтов самолетов и т.д.
Марганец — жизненно важный элемент, его отсутствие сказывается на росте животных и растений и их жизненной стойкости.