Mangan
25 Mn Układ okresowy pierwiastków
Mangan Mangan
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.	Mangan, Mn, 25
Grupa, okres, blok	7 , 4, d
Właściwości metaliczne	metal przejściowy
Właściwości atomowe Masa atomowa 54,938049 u Promień atomowy 140 (obl. 161) pm Promień walencyjny 139 pm Promień van der Waalsa 91 pm (Mn2+) 52 pm (Mn4+) 46 pm (Mn7+) Konfiguracja elektronowa [ Ar ]3d54s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 13, 2 Elektroujemność 1,55 ( Pauling ) 1,60 ( Allred ) Stopień utlenienia 7, 6, 4, 2, 3 Właściwości kwasowe tlenków kwasowe, amfoteryczne lub zasadowe w zależności od stopnia utlenienia
Właściwości fizyczne Stan skupienia stały Gęstość 7470 kg/m³ Twardość 6 Kolor srebrzystoszary o niebieskawym połysku Temperatura topnienia 1517 K 1243,85 °C Temperatura wrzenia 2235 K 1961,85 °C Objętość molowa 7,35×10-6 m³/ mol Ciepło parowania 226 kJ/mol Ciepło topnienia 12,05 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 121 Pa (1517 K) Prędkość dźwięku 5150 m/s (293,15 K)
Pozostałe dane Ciepło właściwe 480 J/(kg*K) Konduktywność 0,695×106 S /m Przewodność cieplna 7,82 W/(m*K) Potencjały jonizacyjne I. 717,3 kJ/mol II. 1509 kJ/mol III. 3248 kJ/mol IV. 4940 kJ/mol V. 6990 kJ/mol VI. 9220 kJ/mol VII. 11500 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 52Mn {syn.} 5,591 dnia w.e. 4,712 52 Cr 53Mn {syn.} 3,74×106 lat w.e. 0,597 53 Cr 54Mn {syn.} 312,3 dnia w.e. 1,377 54 Cr 55Mn 100% stabilny izotop z 30 neutronami 56Mn {syn.} 2,579 godz. β- 3,696 56 Fe
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Mangan (Mn, łac. manganium) to 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. Posiada 5 różnych stopni utleniania (od I do VII), z czego trwałe są tylko 3 (II, IV, VII).

Właściwości chemiczne i fizyczne

Metaliczny mangan jest twardym, srebrzystym i kruchym materiałem. Jest bardzo reaktywny, zapala się w powietrzu i reaguje z wodą tworząc wodorotlenek . Jego własności są zbliżone do metali alkalicznych . Wraz ze wzrostem wartościowości we związkach rośnie charakter kwasowy. Jest pierwiastkiem rozciągliwym. Mangan jest masowo stosowanym dodatkiem do stali obniżając jej temperaturę topnienia i poprawiając własności mechaniczne. Posiada własności paramagnetyczne .

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. 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 ⁵²Cr(d,2n)⁵²Mn i ⁵⁶Fe(p,dn)⁵²Mn
• ⁵⁴Mn otrzymywany w reakcjach ⁵³Cr(d,n)⁵⁴Mn i ⁵⁶Fe(d,α)⁵⁴Mn
• ⁵⁶Mn otrzymywany przez neutronową aktywację metalicznego manganu lub dwutlenku manganu MnO₂

Są one stosowane jako wskaźniki promieniotwórcze.

Otrzymywanie

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:

• czarna herbata
• orzechy
• syrop klonowy

Przykłady związków manganu

Związki manganu na stopniu utlenienia II:

• Tlenek manganu(II)
• Wodorotlenek manganu(II)
• Chlorek manganu(II)
• Siarczan(VI) manganu(II)
• Heksacyjanomanganian(II) potasu

Związki manganu na stopniu utlenienia III:

• Tlenek manganu(III)
• Siarczan(VI) manganu(III)

Związki manganu na stopniu utlenienia IV:

• Tlenek manganu(IV)

Związki manganu na stopniu utlenienia V:

• Manganian(V) sodu

Związki manganu na stopniu utlenienia VI i VII:

• Manganian(VI) potasu
• Manganian(VII) potasu (nadmanganian potasu)
• Kwas manganowy(VII)