תכונות פיזיקליות וכימיות של פתיתי מנגן אלקטרוליטי

1. תכונות פיזיקליות

מראה וצורה

גיליון מתכת לבן או צלחת כסף-, למשטח יש ברק מתכתי.

שביר, קשיות גבוהה (קשיות Mohs בערך 5 ~ 6), משיכות גרועה, קל לשבור בעת עיבוד.

צפיפות ונקודת התכה

צְפִיפוּת:7.2~7.4 גרם/ס"מ³(קרוב לצפיפות הברזל, אבל כבד יותר מאלומיניום).

נקודת התכה:1244 מעלות, נקודת רתיחה בערך 1962 מעלות, נדיף בטמפרטורה גבוהה.

מוליכות ומגנטיות

מוליכות חשמלית טובה (מוליכות כ.7.8×10⁶ S/m), אבל נמוך מזה של נחושת ואלומיניום.

פרמגנטי, אבל התכונות המגנטיות חלשות, לא מתאים לחומרים מגנטיים חזקים.

מבנה קריסטל

Кубическая кристаллическая система (α-Mn), сложная кубическая структура при комнатной температуре, при высокой температуре (>727 מעלות) הופך מעוקב עם המרכז בגוף (-Mn).

2. תכונות כימיות

(1) תגובת חמצון

חמצון בטמפרטורת החדר:
סרט תחמוצת חום (MnO₂ או Mn₃O₄) נוצר על פני השטח באוויר לח, משוואת תגובה:
2Mn+3O2→2MnO2 שכבת התחמוצת צפופה ומאטה קורוזיה נוספת, אך חשיפה ממושכת מובילה לגירוד של המבנה הלמלרי.

חמצון בטמפרטורה גבוהה:
כאשר מחומם מעל 500 מעלות, מתרחש חמצון מהיר עם היווצרות של Mn₃O4 או MnO:
3Mn+2O2ΔMn3O4

(2) תגובות עם חומצות

חומצות מדוללות:
מתמוסס בקלות בחומצות גופריתיות וחומצות הידרוכלוריות מדוללות, משחרר מימן ויוצר תמיסה של Mn²⁺:
Mn + H2SO4 → MnSO4 + H2↑ התגובה היא אלימה, יש צורך לשלוט בריכוז החומצה (כדי להימנע מפאסיביות על ידי חומצה מרוכזת).

חומצה מרוכזת:
התגובה נעצרת בחומצה גופרתית מרוכזת או חומצה חנקתית מרוכזת עקב פסיבציה (יצירת סרט תחמוצת על פני השטח).

(3) תגובה עם אלקלי

אינו מגיב עם בסיסים חזקים (כגון NaOH) בטמפרטורת החדר, אך עלול להגיב באיטיות בטמפרטורות גבוהות ליצירת מנגנטים:
2Mn+4NaOH+3O2Δ2Na2MnO4+2H2O

(4) תגובות אחרות

מגיב עם הלוגנים:
כאשר הוא מחומם, הוא מגיב באלימות עם Cl₂ ו- Br₂ ליצירת הלידים מנגן (לדוגמה, MnCl₂).

תגובה עם גופרית:
בטמפרטורות גבוהות נוצר מנגן גופרתי (MnS), המשמש להסרת גופרית של ברזל ופלדה:
Mn+SΔMnS

תכונות משקמות:
פועל כחומר מפחית חזק, העוקר מתכות ממלחי מתכות בעלי ערכיות גבוהה (לדוגמה, הפחתת Fe³⁺ ל Fe²⁺).

3. התנהגות כימית מפתח ביישומים

ייצור פלדה

דה חמצון: מתחבר עם חמצן בפלדה המותכת ויוצר MnO, אשר צף לתוך הסיגים להסרה:
Mn+O→MnO

הסרת גופרית: משתלב עם גופרית ליצירת MnS, מפחית את תכולת הגופרית של פלדה ומגביר את חוזקה.

חומרי סוללה

בסוללות ליתיום-יון, היציבות של מנגן ליתיום (LiMn₂O₄) תלויה ביכולת נוגדת החמצון של מנגן וביציבות מבנה הסריג.

עמידות בפני קורוזיה

הוא מתחמצן בקלות מעצמו, אך כאשר משתמשים בו כתוסף סגסוגת (לדוגמה, בסגסוגות אלומיניום) הוא יוצר סרט תחמוצת מגן.