MANGAN (Mn) i HROM (Cr)

Pavle Dujkić i Vuk Anđelković – II8

MANGAN (Mn)

Opšte osobine

• Lat. Manganium

• Otkriven 1770.-Torbern Bergman

• 4.(N) perioda

• VII b (7.)grupa

25p+ , 25e- , 30n0

54,9

25

2

8

2

25[Ar]3d 4s

13

Fizička svojstva

• Čvrsto agregatno stanje

• Srebrnasto-siva boja

• Metalni sjaj

• Nije sklon koroziji

• Velika gustina (=7,4g/cm3)

• Srednja temperatura topljenja(1519K)i visoka

temperatura ključanja (2334K)

Hemijska svojstva

• 7 valentnih elektrona

• Oksidacioni brojevi:0,+1,+2,+3,+4,+5,+6,+7

• Nerastvoran u vodi

• Izotopi: * Mn-55 (100%)

• Nereaktivan metal, =1,6

Nalaženje

• Čini 0,1% zemljine kore,vrlo slabo u elementarnom stanju

Dobijanje Mangana• Pirometalurškim procesom iz oksidnih ruda uz

redukciono sredstvo (koks ili aluminijum)

3MnO2(s) + 4Al(s) 3Mn(s) + 2Al2O3(s)

MnO2(s) + 2C(s) Mn(s) + 2CO(g)

Jedinjenja Mangana

• Bazni (MnO),kiseli (Mn2O7) i amfoterni(MnO2)

• MnO2-mineral piroluzit,crne boje,amfoteran

• MnO-sivo-zelene boje,nerastvorljiv u vodi

MnO2 + CO → MnO + CO2

• MnCl2-kristal ružičaste boje,najstabilniji halogenid mangana

Mn + 2 HCl → MnCl2 + H2

• MnSO4-kristal bele boje,najstabilnije jedinjenje mangana,rastvorljiv u vodi

MnO2 + SO2 → MnSO4

• Manganati([MnO4]-) – jedinjenja su zelene

boje;stabilna samo sa alkalnim

metalima;najznačajniji je K2MnO4

2 MnO2 + 4 KOH + O2 → 2 K2MnO4 + 2 H2O

• Permanganati([MnO4]-) – stabilni su u

širokom području pH vrednosti

rastvora;najznačajniji je KMnO4

3 K2MnO4 + 2 CO2 → 2 KMnO4 + 2 K2CO3 + MnO2

• Permanganova kiselina(HMnO4)

Primena mangana

• METALURGIJA,INDUSTRIJA BOJA,BIOLOŠKI ZNAČAJ,OSTALO

METALURGIJA

• 80% zaliha mangana u rudnicima Juzne Afrike

• Preostalih 20% u Australiji,Meksiku i ostalim

državama

• Najčešće se koristi u obliku legura sa

gvožđem(legiranje čelika)

• Legirani čelici u kojima je sadrzaj mangana veci od 14% koristi se za izradu železničkih šina,valjka,delova mlinova,drobilica

• Mangan je ključna komponenta za jeftine nerđajuće čelične formule

• Male količine mangana poboljšavaju izdržljivost čelika na visokim temperaturama

• Čelik sa 12% mangana koristio se za izradu vojnih kaciga

• Mangan se koristi u legurama aluminijuma

• Aluminijum sa 1,5% mangana povećava

otpornost na rđanje

• Aluminijum sa 0,8% do 1,5% mangana koristi se u izradi limenki

• Koristi se i u pravljenju kovanica

• MnCl2 se koriste za pravljenje cigli,u proizvodnji baterija i za izradu antidetonatora

• MnO se koristi u proizvodnji keramičkih elemenata

• MnSO4 se koristi u proizvodnji đubriva,proizvodnji staklenih boca i u kožarskoj industrija

• MnO2 se koristi za bojenje stakla,u industriji uljanih boja,proizvodnji kiseonika i hlora i kao katalizator za reakciju razlaganja vodonik peroksida

• K2MnO4 se koristi kao oksidaciono sredstvo u organskim reakcijama.

• KMnO4 se koristi za pročišćavanje vode,kao oksidaciono sredstvo.Razblažen rastvor se koristi kao antiseptik u medicini poznat pod nazivom hiper-mangan,takodje se koristi za dobijanje hlora i kiseonika.

• Jedinjenje mangana pod nazivom MMT koristi se kao aditiv za poboljsanje goriva.

Biološki značaj

• Mangan je vrlo bitan za ljudski organizam, neophodno je unositi ga ishranom 10-20mg dnevno

• Mangana ima u kafi,caju,semenkama i zitaricama

• U većim količinama mangan je otrovan

• Trovanje takođe nastaje udisanjem pare mangana ili prasine oksida (MnO2)

HROM (Cr)

Opšte osobine

• Lat. Chromium znači boja

• Otkriven 1797.- N.L. Vauqellina

• 4. (N) perioda

• VI b (6.) grupa

Fizička svojstva

• Čvrsto agregatno stanje

• Srebrnasto-bela boja

• Metalni sjaj

• Velika gustina (=7,51g/cm3)

• Visoke temperature topljenja(2130K) i ključanja(2945K)

Hemijska svojstva

• Ima 6 valentnih elektrona

• Oksidacioni br: +2, +3, +4,+5, +6(toksičan) • Najmanje rastvoran od svih metala u vodi

• Izotopi: * Cr-52 (83,8%) * Cr-54 (2,35%) * Cr-53 (9,5%) * Cr-50,Cr-51 (<1%)

• Nereaktivan metal, pripada d-bloku, =1,6

Nalaženje• U zemljinoj kori u količini od 102ppm, vrlo slabo u

elementarnom stanju

Dobijanje hroma• Pirometalurškim procesom iz oksidnih ruda uz

redukciono sredstvo (koks ili aluminijum)

Cr2O3(s) + 3C(s) 2Cr(s) + 3CO(g)

Cr2O3(s) + 2Al(s) 2Cr(s) + Al2O3(s)

• U industriji izdvajanjem iz legura koje se dobijaju redukcijom hromita(ruda Cr) sa koksom(C)

Jedinjenja hroma• Kiseo(CrO3), bazan(CrO), amfoteran oksid(Cr2O3),

hrom-oksid-peroksid(CrO5)

• Cr2O3 u prirodi u obliku eskolaita, dobija se zagrevanjem hrom(III)-hidroksida:2Cr(OH)3(s) Cr2O3(s) + 3H2O(l)

• CrO3 je kiseli oksid tamnocrvene boje

CrO3(s) + H2O(l) H2CrO4 (aq) hromna kiselina

2CrO3(s) + H2O(l) H2Cr2O7 (aq) dihromna kiselina

H2Cr2O7H2CrO4 + CrO3

• Legure: Hromit-FeCr2O4 je ferohrom-(Fe+Cr) najrasprostranjenija rudanihrom-(Ni+Cr)legura-(Co+Cr+V)

• U kiseloj sredini rastvor je narandzasteboje(dihromat)

• U baznoj sredini rastvor je zute boje(hromat)

• Hromne stipse- MCr(SO4)2 x 12H2O

Primena hroma• METALURGIJA, BOJE, KOŽA, ČOVEK, OSTALO

Metalurgija • Rudnik dijamanata Udačnaja-elementarni hrom

• 40% zaliha hroma u rudnicima u Južnoj Africi

• 43%-Rusija, Kazahstan, Indija, Turska

• Otporan na koroziju, pa se koristi za prevlacenje drugih metala (hromiranje)

• Formiranje na vazduhu postojanih karbida metala (MCn) uz dodatke legure nihroma(Ni+Cr) oko 6%

• Za oplemenjivanje specijalnih vrsta čelika

• Nerđajući čelici-30% hroma

• Za oklopne ploče u vojnoj industriji

• Za legure

• Za hromiranje metalnih predmeta

Boje/pigmenti• Cr2O3 (zelen) za bojenje stakla, keramike i porcelana

• Cr(III) soli ljubičaste boje u vodenim rastvorima CrCl3 + 6H2O [Cr(H2O)6]Cl3

• Olovo hromat (PbCrO4) za bojenje stakla, keramike, čvrstih materijala (žuti i zeleni pigment)

• K2Cr2O7 (kalijum-dihromat) se koristi u industrijiboja, lakova

• PbCrO4·Pb(OH)2 svetlo-crveno (od Pb) za bojenje tkanina, metala i plastičnih masa

• Ag2CrO4 (mrkocrvene boje), BaCrO4 (svetložuteboje), PbCrO4 (tamnožute boje) se koriste kaomineralne boje, posebno u industriji stakla i kože

Industrija kože• Mešavina kalijum-dihromata i natrijum sulfata

• Hrom(III)-aluminat i hrom(III)-sulfat u industriji kože za povezivanje kolagenih vlakana i za štavljenje kože

Primena kod čoveka• Sastojak mnogih enzima, spada u mikroelemente

• Olakšava prelazak glukoze iz krvi u ćelije

• Reguliše nivo šećera

• Spušta nivo ukupnog i LDL holesterola u krvi pa smanjuje rizik od infarkta

• *Nedostatak*- izaziva bolesti transportnog sistema organa i razvija šećer kod odraslih

• Cr je oligo-element

• U formi pikolinata se koristi za smanjenje mršavljenje

• Minimum 1mg dnevno

• Suplementacija hromom pomaže u regulisanju kilograma i dobijanju mišićne mase

Ostalo• Cr2O3 (u prošlosti) za kalupe za pečenje cigala, vatrostalne i visoke peći

• Danas se koriste mešavine hroma i magnezita(MgCO3)

• Za magnetofonske trake i audio kasete

• Hromna i dihromna kiselina za čišćenje stakla

• Nihrom (Ni+20%Cr) ima veliki specifični otpor pa se koristi u proizvodnji grejnih tela i kablova

• Legura Co,Cr i V se koristi za izdradu hirurškihinstrumenata

Primena u hromatografiji

Tečna Gasovita

Tečna Tečno-tečna hromatografijaGasno-tečna

hromatografija

Čvrsta

Tečno-čvrsta hromatografija

Hromatografija pomoću jonskih

izmenjivača

Hromatografija pomoću molekulskih sita

Gasno-čvrsta

hromatografija

Hromatogragija pomoću

molekulskih sita