1. Фізичні властивості
Зовнішній вигляд і форма
Сріблясто-білий металевий лист або пластина, поверхня має металевий блиск.
Крихка, висока твердість (твердість за Моосом близько 5~6), погана пластичність, легко ламається під час обробки.
Щільність і температура плавлення
Щільність:7,2~7,4 г/см³(близький за густиною до заліза, але важчий за алюміній).
Температура плавлення:1244 градуси, температура кипіння близько 1962 градусів, летючий при високій температурі.
Провідність і магнетизм
Хороша електропровідність (провідність прибл.7,8×10⁶ См/м), але нижче, ніж у міді та алюмінію.
Парамагнетик, але магнітні властивості слабкі, не підходить для сильних магнітних матеріалів.
Кристалічна структура
Кубическая кристаллическая система (α-Mn), сложная кубическая структура при комнатной температуре, при высокой температуре (>727 градусів) стає кубічним із центром у тілі (-Mn).
2. Хімічні властивості
(1) Реакція окислення
Окислення при кімнатній температурі:
У вологому повітрі на поверхні утворюється коричнева оксидна плівка (MnO₂ або Mn3O₄), рівняння реакції:
2Mn+3O2→2MnO2 Оксидна плівка є щільною та уповільнює подальшу корозію, але тривалий вплив призводить до крейди на пластинчастій структурі.
Високотемпературне окислення:
При нагріванні вище 500 градусів відбувається швидке окислення з утворенням Mn₃O₄ або MnO:
3Mn+2O2ΔMn3O4
(2) Реакції з кислотами
Розбавлені кислоти:
Легко розчиняється в розбавлених сірчаній і соляній кислотах, виділяє водень і утворює розчин Mn²⁺:
Mn + H2SO4 → MnSO4 + H2↑ Реакція бурхлива, необхідно контролювати концентрацію кислоти (щоб уникнути пасивації концентрованою кислотою).
Концентрована кислота:
Реакція припиняється в концентрованій сірчаній кислоті або концентрованій азотній кислоті внаслідок пасивації (утворення на поверхні оксидної плівки).
(3) Реакція з лугом
Не реагує з сильними основами (такими як NaOH) при кімнатній температурі, але може повільно реагувати при високих температурах з утворенням манганатів:
2Mn+4NaOH+3O2Δ2Na2MnO4+2H2O
(4) Інші реакції
Реагує з галогенами:
При нагріванні бурхливо реагує з Cl₂ і Br₂ з утворенням галогенідів марганцю (наприклад, MnCl₂).
Реакція з сіркою:
При високих температурах утворюється сульфід марганцю (MnS), який використовується для десульфурації чавуну і сталі:
Mn+SΔMnS
Відновлювальні властивості:
Діє як сильний відновник, витісняючи метали з солей високовалентних металів (наприклад, відновлюючи Fe³⁺ до Fe²⁺).
3. Основна хімічна поведінка в програмах
Виробництво сталі
Розкислення: поєднується з киснем у розплавленій сталі з утворенням MnO, який плаває в шлаку, який необхідно видалити:
Mn+O→MnO
Десульфурація: Поєднується з сіркою, утворюючи MnS, знижуючи вміст сірки в сталі та збільшуючи її міцність.
Акумуляторні матеріали
У літій{0}}іонних акумуляторах стабільність марганату літію (LiMn₂O₄) залежить від антиоксидантної здатності марганцю та стабільності структури решітки.
Стійкість до корозії
Сам по собі легко окислюється, але при використанні в якості легуючої добавки (наприклад, в алюмінієвих сплавах) утворює захисну оксидну плівку.