Mangan

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Ujednoznacznienie Ten artykuł dotyczy pierwiastka manganu (Mn). Zobacz też: komitet wyborczy Mniejszość Niemiecka (MN).
Mangan
chrom ← mangan → żelazo
Wygląd
srebrzystoszary o niebieskawym połysku
Mangan
Widmo emisyjne manganu
Widmo emisyjne manganu
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 54,938044(3)[a][2] u
Stan skupienia stały
Gęstość 7470 kg/m³
Temperatura topnienia 1244 °C[1]
Temperatura wrzenia 1962 °C[1]
Numer CAS 7439-96-5
PubChem 23930[3]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Commons Multimedia w Wikimedia Commons
Wikisłownik Hasło mangan w Wikisłowniku

Mangan (Mn, łac. manganum[4]) – pierwiastek chemiczny należący w układzie okresowym do grupy metali przejściowych.

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[edytuj | edytuj kod]

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[5].

W związkach występuje w stopniach utlenienia od -3 do +7[potrzebne 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 MnO4[5].

Odmiany alotropowe[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

Czyste (99,99%) kawałki manganu rafinowane elektrolitycznie

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

3MnO2 + 4Al → 2Al2O3 + 3Mn.

Znaczenie biologiczne[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

Mangan tworzy liczne związki proste i kompleksowe na wszystkich stopniach utlenienia od I do VII, z których najważniejsze są II, III, IV i VII[6].

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:

Uwagi

  1. Liczba w nawiasie oznacza niepewność ostatniego podanego miejsca po przecinku.

Przypisy

  1. 1,0 1,1 1,2 Mangan (ang.). Karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich dla Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05].
  2. Standard Atomic Weights Revised v2 (ang.). IUPAC, 2013-09-24. [dostęp 2013-10-09].
  3. Mangan – podsumowanie (ang.). PubChem Public Chemical Database.
  4. Manganum (Manganese). Elementymology & Elements Multidict. [dostęp 2011-02-22].
  5. 5,0 5,1 Encyklopedia techniki CHEMIA. Warszawa: WNT, 1965.
  6. Adam Bielański: Chemia ogólna i nieorganiczna. Warszawa: PWN, 1981, s. 582. ISBN 83-01-02626-X.