Mangan

Skocz do: nawigacji, szukaj
Ten artykuł dotyczy pierwiastka manganu (Mn). Zobacz też: komitet wyborczy Mniejszość Niemiecka (MN).
25
Mn
Wygląd srebrzystoszary o niebieskawym połysku Ogólne informacje Nazwa, symbol, l.a. mangan, Mn, 25
(łac. manganum) Grupa, okres, blok 7, 4, d Stopień utlenienia VII, VI, IV, II, III Właściwości metaliczne metal przejściowy Właściwości tlenków kwasowe, amfoteryczne lub zasadowe w zależności od stopnia utlenienia Masa atomowa 54,938049 u Stan skupienia stały Gęstość 7470 kg/m³ Temperatura topnienia 1244 °C Temperatura wrzenia 1962 °C Numer CAS 7439-96-5 PubChem 23930[2] Niebezpieczeństwo
Zwroty H H260, H319 Zwroty EUH brak zwrotów EUH Zwroty P P223, P231+P232, P305+P351+P338, P370+P378 Europejska klasyfikacja substancji Zagrożenia według MSDS
Zwroty R R11, R15 Zwroty S S43 NFPA 704[1]
0
0
2
W
Numer RTECS OO9275000 Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa) Multimedia w Wikimedia Commons Hasło mangan w Wikisłowniku

Mangan (Mn, łac. manganum[3]) – pierwiastek chemiczny, z grupy metali przejściowych w układzie okresowym.

Ma 15 izotopów z przedziału mas 49-62 i izomery jądrowe 51m, 52m, 54m. Trwały jest tylko izotop 55, który stanowi niemal 100% składu izotopowego manganu występującego w naturze. Występuje na 11 stopniach utlenienia (od -3 do +7), z czego trwałe są tylko 4 (2, 3, 4, 7)potrzebne źródło.

Właściwości chemiczne i fizyczne

Metaliczny mangan jest twardym, srebrzystym i kruchym materiałem o różowym połysku. Jest masowo stosowanym dodatkiem do stali, obniżając jej temperaturę topnienia i poprawiając właściwości mechaniczne. Wykazuje właściwości paramagnetyczne.

Jest metalem stosunkowo aktywnym chemicznie, reaguje z rozcieńczonymi kwasami i z wodą z wydzieleniem wodoru. W postaci litej jest odporniejszy od żelaza na działanie czynników atmosferycznych ze względu na pasywację. Rozdrobniony jest piroforyczny[4].

W związkach występuje w stopniach utlenienia od -3 do +7potrzebne źródło. Wraz ze wzrostem stopnia utlenienia rośnie charakter kwasowy manganu. Na stopniu utlenienia +2 tworzy trwałe kationy Mn2+, a na stopniu utlenienia +7 aniony nadmanganianowe MnO−4[4].

Odmiany alotropowe

Mangan, zależnie od temperatury, przyjmuje cztery formy alotropowe mające różne gęstości:

  • poniżej 700 °C: odmiana α
  • między 700 °C a 1079 °C: odmiana β
  • między 1079 °C a 1143 °C: odmiana γ – dość miękka, łatwo poddaje się obróbce mechanicznej
  • powyżej 1143°: odmiana δ

Odkrycie

Sole i tlenki manganu były stosowane już w starożytności. Dawni hutnicy używali w procesie dymarkowym do wyrobu żelaza m.in. rudy darniowej zawierającej związki fosforu i manganu. We wczesnym średniowieczu wysoki stopień opanowania procesu dymarskiego cechował na obszarze Barbaricum głównie celtyckie ośrodki kulturowe. Tlenki manganu wywołują również barwienie szkła na fioletowo, i mogą w zależności od atmosfery wytopu pełnić rolę odbarwiacza. Najstarsze przykłady celtyckich produktów szklanych pojawiają się około 250-220 r. p.n.e, w tym również na terytorium Polski.

Pierwszą osobą, która zasugerowała istnienie tego pierwiastka był Carl Wilhelm Scheele, zaś kilka lat później, w 1774 r. Johan Gottlieb Gahn jako pierwszy wyizolował ten pierwiastek w stanie czystym, przez redukcję dwutlenku manganu węglem:

MnO2 + 2C → Mn + 2CO

Występowanie w skorupie ziemskiej

Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 950 ppm w postaci rudy składającej się z mieszaniny kilkunastu rodzajów tlenków. Jest po żelazie najbardziej rozpowszechnionym metalem ciężkim. W światowym wydobyciu manganu (w przeliczeniu na czysty składnik), wynoszącym w 2001 r. 9 mln ton, przodowały: Chiny (2,5 mln ton), RPA (1,5 mln ton), Ukraina (1,2 mln ton), Australia (1,1 mln ton) i Brazylia (1,1 mln ton).

Ważniejsze minerały: braunsztyn i manganit – oba to mieszaniny różnych tlenków manganu.

Sztuczne radioizotopy

Do najważniejszych sztucznych radioizotopów należą:

  • 52Mn otrzymywany w reakcjach i
  • 54Mn otrzymywany w reakcjach i
  • 56Mn otrzymywany przez neutronową aktywację metalicznego manganu lub dwutlenku manganu MnO2

Są one stosowane jako wskaźniki promieniotwórcze.

Otrzymywanie

Czyste (99,99%) kawałki manganu rafinowane elektrolitycznie

Metaliczny mangan można otrzymać poprzez redukcję piroluzytu glinem w reakcji aluminotermii:

3MnO2 + 4Al → 2Al2O3 + 3Mn

Znaczenie biologiczne

Mangan obecny jest w centrach reaktywności wielu enzymów i jest niezbędnym do życia mikroelementem. Jego minimalne, dzienne spożycie powinno wynosić ok. 1 mg. W dużych ilościach sole manganu są toksyczne.

Nadmiar może również sprzyjać rozwojowi demencji, schizofrenii oraz pogłębiać chorobę Parkinsona. Niedobór zaś powoduje opóźnienie w rozwoju fizycznym.

Źródła manganu:

Przykłady związków manganu

Mangan tworzy liczne związki proste i kompleksowe na wszystkich stopniach utlenienia od I do VII, z których najważniejsze są II, III, IV i VII[5].

Związki manganu na stopniu utlenienia I:

Związki manganu na stopniu utlenienia II:

Związki manganu na stopniu utlenienia III

Związki manganu na stopniu utlenienia IV

Związki manganu na stopniu utlenienia V

Związki manganu na stopniu utlenienia VI i VII

Przypisy

  1. ↑ Mangan (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05].
  2. ↑ Mangan – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  3. ↑ Manganum (Manganese). Elementymology & Elements Multidict. [dostęp 2011-02-22].
  4. ↑ 4,0 4,1 Encyklopedia techniki CHEMIA. Warszawa: WNT, 1965. 
  5. ↑ Adam Bielański: Chemia ogólna i nieorganiczna. Warszawa: PWN, 1981, s. 582. ISBN 83-01-02626-X.