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電解マンガンフレークの物理的および化学的性質

Mar 27, 2025 伝言を残す

1. 物性

外観と形状

銀-白色の金属シートまたはプレート。表面は金属光沢があります。

脆く、硬度が高く(モース硬度約5~6)、延性が悪く、加工時に破損しやすい。

密度と融点

密度:7.2~7.4g/cm3(密度は鉄に近いですが、アルミニウムより重いです)。

融点:1244度、沸点は約1962度、高温では揮発性。

導電性と磁性

良好な導電性 (導電率約 100%)7.8×10⁶S/m)、ただし銅やアルミニウムよりは低いです。

常磁性ですが磁性が弱いため、強磁性材料には適しません。

結晶構造

Кубическая кристаллическая система (α-Mn), сложная кубическая структура при комнатной температуре, при высокой температуре (>727度)は本体(-Mn)を中心とした立方体になります。

2. 化学的性質

(1) 酸化反応

室温での酸化:
湿った空気中では、茶色の酸化膜 (MnO2 または Mn3O4) が表面に形成されます。反応式は次のとおりです。
2Mn+3O2→2MnO2 酸化膜は緻密でさらなる腐食を遅らせますが、長時間さらされると層状構造のチョーキングが発生します。

高温酸化:
500 度以上に加熱すると、急速な酸化が起こり、Mn3O4 または MnO が形成されます。
3Mn+2O2ΔMn3O4

(2) 酸との反応

希酸:
希硫酸や塩酸に容易に溶解し、水素を放出して Mn2⁺ の溶液を形成します。
Mn + H2SO4 → MnSO4 + H2↑ 反応が激しいため、酸濃度を制御する必要があります(濃酸による不動態化を避けるため)。

濃酸:
濃硫酸や濃硝酸では不動態化(表面に酸化皮膜が形成されること)により反応が停止します。

(3) アルカリとの反応

室温では強塩基 (NaOH など) とは反応しませんが、高温ではゆっくりと反応してマンガン酸塩を形成する可能性があります。
2Mn+4NaOH+3O2Δ2Na2MnO4+2H2O

(4) その他の反応

ハロゲンと反応する:
加熱すると、Cl2 および Br2 と激しく反応してハロゲン化マンガン (MnCl2 など) を形成します。

硫黄との反応:
高温では硫化マンガン (MnS) が形成され、鉄鋼の脱硫に使用されます。
Mn+SΔMnS

修復特性:
強力な還元剤として作用し、金属を高価金属塩から置き換えます(たとえば、Fe3+ を Fe2+ に還元します)。

3. アプリケーションにおける主要な化学的挙動

製鋼

脱酸素: 溶鋼中の酸素と結合して MnO を形成し、除去されるスラグ中に浮遊します。
Mn+O→MnO

脱硫:硫黄と結合してMnSを形成し、鋼の硫黄含有量を減らし、強度を高めます。

電池材料

リチウム-イオン電池では、マンガン酸リチウム(LiMn₂O₄)の安定性は、マンガンの抗酸化能力と格子構造の安定性に依存します。

耐食性

それ自体は容易に酸化しますが、合金添加剤(たとえばアルミニウム合金)として使用すると、保護酸化膜を形成します。