Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Физические свойства марганца резко отличаются от свойств других ^-металлов: отсутствие вакантных подуровней при наполовину законченном подуровне й обусловливает устойчивость его электронной оболочки, что, в свою очередь, приводит к уменьшению металлических свойств и снижению концентрации электронов проводимости. Полиморфные превращения марганца в этом отношении характерны: а-Мп — сложный куб из 31 атома, 6-Мп — сложный куб из 29 атомов имеют неметаллические структуры кристаллических решеток и только у-Мп и 6-Мп — типичные металлические структуры, напоминающие у-?е и б-Ре. При общем обзоре свойств с?-металлов (см. рис. 164,166) уже фиксировалось внимание
352
Таблица 12.29, Физические и механические свойства «/-металлов УН группы
Металл Плотность, К ристалл и ческа и ст руктура Температура, К "1 иер-дость, Предел проч- Модуль упру-
г/сма превращении ил а иЛенин кипения МП/м2 ности, МН/ма гости, ММ/м-
Мп 7,21 (X ч± (}
сложный сложным куб куб
Р ^ У 1015 1368 _ —
сложный гранецентраро-куб ванный куб
У & -6 1407 1520 2419 3766 706 197,770
Тс 11,5 граненен-объемно центрированный трнронанный куб куб
Гексагональная ре-
ке 20,99 шетка плотной упаковки То же 2400 3448 4200 6033 2452 1128 4111,ОВД
на характерных отклонениях металлических свойств Мп и особенно пластичности, которая практически равна нулю. Поэтому марганец не может быть использован как основа для конструкционных сплавов, а служит только легирующим компонентом (правда, в последнее время марганец используется при разработке сплавов Д-25).
О применении ферромарганца в черной металлургии как рас-кислителя и десульфуризатора сталей было указано ранее. Как легирующий компонент марганец обычно повышает твердость и прочность сплава, снижая;--однако, при этом его пластические свойства. Он входит в конструкционные стали ЗОХГС, 45Г2, увеличивая их прочность и твердость. Особенно тверда и износоустойчива сталь Г12 (сталь Гарфильда), из которой делают бандажи колес дорожных машин (катки), камнедробилки, . шары для мельниц и т. д. Однако эта сталь очень малопластична и склонна к раскалыванию. В цветной металлургии известны сплавы БрМц-5 — марганцовистая бронза, содержащая 5% Мп, БрМц-20 — бронза, содержащая 20% Мп и не уступающая стали по своей прочности, АМц-2,5 — алюминиевый сплав, упрочненный марганцем, и т. д. Есть сплавы специального назначения, например манганин (12% Мп, 3% N0, обладающий высоким электрическим сопротивлением, и т. д. Соединения марганца также имеют большое значение в технике. Технеций в технике применяется очень мало, но уже есть попытки создания на базе его ингибиторов от электрохимической коррозии, действующих с большой эффективностью.
Рений используется в машиностроении очень мало, так как он очень дорог. Высокотемпературные термопары с участием рения (Ие—\У) до 3273 К могут работать только в вакууме или в атмосфере сухих инертных газов (Аг, Не), так как рений легко окисляется при высоких температурах.
12-361
353
Поперечные сечения поглощения тепловых нейтронов (10"2Н м2} для Мп —- 12,6, а для Re — 84,0.
Химические свойства d-металлов VII группы. ^-Металлы VII группы периодической системы Д. И. Менделеева обладают пониженной активностью по сравнению с ^-металлами предыдущих групп. Однако отсутствие пассивирующих оксидных слоев у Мп делает этот металл достаточно активным и взаимодействующим с окружающими средами. Распределение электронов приведено в табл. 12.28, а в табл. 12.30 приводятся некоторые их физико-химические свойства.
Таблица 12.30. Некоторые физико-химические свойства rf-металлов VII группы
Металл г Электронная формула Радиусы, им Потенциал ионизации, в Электроотрицатель -пості, Электродный потенциал, В
Л2+ А*+ А7+
Мп 25 3d4s2 0,130 0,091 0,070 0,052 (0,046) 7,432 1,5 -1,05
Тс 43 4d54/°5s2 0,136 0,095 — 0,072 (0,057) 7,23 1,9 —
Re 75 5d55f°5g°6s2 0,137 — — 0,072 (0,957) 7,87 1,9 —
Для ^-металлов VII группы, особенно для марганца, характерен широкий диапазон изменения степеней окисления, рению более свойственны соединения высшей степени окисления. Изменение степени окисления сопровождается изменением характера химических связей (от ковалентно-полярных в соединениях высшей степени окисления до ионной связи в соединениях низшей степени окисления) и характера самого химического соединения. Металлообразных соединений ^-металлы VII группы не дают и электрическая проводимость возникает только за счет кислородных вакансий (широта области гомогенности) и имеет полупроводниковый характер.
Отношение к элементарным окислителям. Гидриды а!-метал-дов VII группы очень неустойчивы и водород в этих металлах находится в состоянии твердого раствора внедрения. Вообще растворимость водорода в марганце довольно велика, подчиняется закону Сивертса: [Н] = /фн',5 и увеличивается с повышением температуры, что говорит об эндотермичности процесса растворения. Так как марганец не является основой сплавов, то при горячей обработке металлов (сварка, литье) это не сказывается. Сплавы, содержащие много Мп (БрМц-20), могут при сварке поражаться порами.
