Номер 12, страница 405 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 56. Марганец - номер 12, страница 405.

Условие.

12. Подготовьте сообщение на тему «История марганца».

Решение.

Решение 2.

Использование в древности

История марганца начинается задолго до его открытия как самостоятельного химического элемента. Соединения марганца, в первую очередь его диоксид ($MnO_2$), известный как минерал пиролюзит, использовались человеком с древнейших времен. Археологические находки свидетельствуют, что еще в каменном веке пигменты на основе марганца применялись для создания наскальных рисунков. Например, черные краски в знаменитых пещерах Ласко во Франции, возраст которых оценивается в 17 000 лет, содержат диоксид марганца.

Древние египтяне и римляне также были знакомы со свойствами соединений марганца. Они добавляли пиролюзит в стекольную массу. В зависимости от условий, марганец мог выполнять две функции: либо обесцвечивать стекло, окисляя примеси железа, которые придавали ему нежелательный зеленоватый оттенок, либо, наоборот, окрашивать его в красивые фиолетовые или черные цвета. Римский историк Плиний Старший упоминал этот минерал, называя его «magnes» из-за внешнего сходства с магнитным железняком (магнетитом) и описывал его способность «очищать» стекло.

Открытие как химического элемента

Несмотря на долгое практическое использование, природа пиролюзита оставалась загадкой. Долгое время его считали разновидностью железной или оловянной руды. Путаница возникала и из-за названия: минералы из греческой области Магнесия, пиролюзит и магнетит, часто называли одним словом, что приводило к смешению их свойств.

Первым, кто предположил, что в пиролюзите содержится новый, неизвестный металл, был выдающийся шведский химик Карл Вильгельм Шееле. В 1774 году, изучая этот минерал, он пришел к выводу, что это не соединение железа, а оксид неизвестного металла. Шееле не смог выделить металл в чистом виде, но подробно описал его свойства и отправил свои выводы и образец руды своему коллеге, Юхану Готлибу Гану.

В том же 1774 году Юхан Ган, используя печь и древесный уголь в качестве восстановителя, сумел выделить из пиролюзита новый металл. Он провел реакцию восстановления диоксида марганца углеродом при высокой температуре: $MnO_2 + 2C \rightarrow Mn + 2CO$. Полученный металл был хрупким и имел серовато-белый цвет. Ган назвал его «марганец» (manganese), чтобы отличать от магнезии. Так марганец был официально открыт как химический элемент.

Промышленное применение

После открытия марганец долгое время не находил широкого применения. Ситуация кардинально изменилась в XIX веке с развитием металлургии. В 1856 году британский металлург Роберт Мюшет совершил революционное открытие. Он обнаружил, что добавление марганца (в виде сплава с железом и углеродом — зеркального чугуна или ферромарганца) в жидкую сталь, полученную по бессемеровскому процессу, решает две ключевые проблемы. Марганец действовал как раскислитель, удаляя избыток кислорода, и связывал серу в безвредные сульфиды, предотвращая хрупкость стали при высоких температурах. Это открытие сделало бессемеровский процесс коммерчески успешным и положило начало использованию марганца как незаменимого компонента в производстве стали.

На сегодняшний день около 90% всего добываемого марганца используется в черной металлургии. Он не только улучшает качество обычной стали, но и является ключевым легирующим элементом для получения специальных сталей. Например, в 1882 году Роберт Гадфильд изобрел высокомарганцовистую сталь (сталь Гадфильда), содержащую около 13% марганца. Эта сталь обладает уникальным сочетанием высокой твердости, износостойкости и вязкости, что делает ее идеальной для изготовления железнодорожных рельсов, крестовин, зубьев ковшей экскаваторов и сейфовых дверей.

Помимо металлургии, марганец и его соединения нашли применение и в других областях. Диоксид марганца является важнейшим компонентом катода в солевых и щелочных батарейках (например, в элементе Лекланше), где он выступает в роли деполяризатора. Перманганат калия ($KMnO_4$), известный как «марганцовка», широко используется как сильный окислитель в химии и как антисептическое средство в медицине. Сплавы марганца с медью и алюминием обладают ценными свойствами. Кроме того, марганец является важным микроэлементом, необходимым для нормального функционирования растений и живых организмов.

Ответ:
История марганца охватывает тысячелетия, начиная с его использования в виде пигментов в наскальной живописи и для варки стекла в древности. Как отдельный химический элемент он был выделен в 1774 году шведским химиком Юханом Ганом на основе работ Карла Шееле. Ключевую роль в промышленности марганец начал играть с середины XIX века, когда Роберт Мюшет открыл его способность улучшать качество стали, что сделало его незаменимым компонентом в металлургии. Сегодня марганец используется не только для производства стали, но и в химических источниках тока, медицине и как легирующая добавка в различных сплавах.