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| Allgemein | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Name, Symbol, Ordnungszahl | Mangan , Mn, 25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie | Übergangsmetalle | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | 7 , 4 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dichte, Mohshärte | 7470 kg/m3, 6.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | silbrig metallisch | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomar | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomgewicht | 54.938049 amu | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 140 (161) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalenter Radius | 139 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| van der Waals-Radius | k.A. pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Ar]3d3d54s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| e- 's pro Energieniveau | 2, 8,13,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände (Oxid) | 7,6,4,2,3 (stark sauer) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | kubisch raumzentriert | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand (Magnetismus) | fest (gewöhnlich unmagnetisch) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 1517 K (1244°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 2235 K (1962°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 7.35 ×1010-3 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verdampfungswärme | 226 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzwärme | 12.05 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dampfdruck | 121 Pa bei 1517 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | 5150 m/s bei 293.15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verschiedenes | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativität | 1.55 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 480 J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 0.695 106/m Ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 7.82 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 717.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 1509 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 3248 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 4940 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5. Ionisierungsenergie | 6990 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6. Ionisierungsenergie | 9220 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7. Ionisierungsenergie | 11500 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stabilste Isotope | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| NMR-Eigenschaften | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt, sofern nicht anders angegeben. |
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| Table of contents |
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2 Herstellung 3 Anwendungen 4 Geschichte 5 Physiologie 6 Quellen 7 Verbindungen 8 Isotopes 9 Vorsichtsmaßnahmen 10 Weblinks |
Bemerkenswerte Eigenschaften
Mangan ist ein grau-weißes, hartes und sehr sprödes SchwerMetall, in einigen Eigenschaften dem Eisen ähnelnd.
Andere Quellen weisen absolut kohlenstofffreies Mangan als duktil aus!
Mangan kommt hauptsächlich in den Oxidationsstufen +2, +3, +4 und +7 vor. Es existieren aber auch -3, -2, -1, 0, +1, +5 und +6.
In biologischen Systemen konkuriert Mn2+ mit Mg+2. (Beispiel?)
Mn+7 ist ein häufig genutztes und starkes Oxidationsmittel.
Mangan ist relativ unbeständig. Von Wasser wird es unter Wasserstoffentwicklung angegriffen. In verdünnten, nichtoxidierenden Säuren löst es sich ebenfalls. In der Wärme reagiert es mit Bor, Kohlenstoff, Silicium, Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff,Schwefel und den Halogenen. Mit Wasserstoff regiert Mangan nicht unter Bildung eines Hydrides.
An Luft ist Mangan durch Bildung eines Oxidfilms (Schutzschicht) beständig.
Herstellung
Mangan hat eine hohe Affinität zum Sauerstoff. Manganerze können daher ebenso wie Chromerze nicht durch Kohle zum Element reduziert werden.
Soweit möglich wird Ferromangan als Manganrohstoff eingesetzt.
Metallisches Mangan wird überwiegend durch Elektrolyse von Mangan(II)-sulfat-Lösungen hergestellt:
ElektrolyseMnSO4 + H2O --------------------> Mn + H2SO4 + 0,5 O2
Weitere, aber selten genutzte Herstellwege sind die alumino- und siliciothermische Reduktion.
Anwendungen
Mangan ist wegen seiner hohen Affinität zu Schwefel und Sauerstoff sowie seiner werkstoffverbessernden Eigenschaften von hoher Bedeutung für die Metallurgische Industrie. Ca 90 bis 95% des erzeugten Mangans bzw. Ferromangans gehen in die Eisen-, Stahl- und Sonderwerkstoffherstellung:
Mangandioxid dient als Oxidationsmittel in Trockenbatterien.
Der Bedarf an Mangan wird in den nächsten Jahren nicht sinken, da keine ökonomisch sinnvollen Ersatztechnologien bekannt sind.
Im 17. Jahrhundert stellte der Chemiker Johann Rudolph Glauber Permanganat her. Mitte des 18. Jahrhunderts nutzte man Manganoxid zur Herstellung von Chlor. Auf Anregung des schwedischen Chemikers Carl Wilhelm Scheele, der 1744 entdeckte das Braunstein kein Eisenerz ist, sondern ein bis dahin unbekanntes Metall enthalten müsse, gelang es Johann Gottlieb Jahn noch im gleichen Jahr erstmals elementares Mangan aus Braunstein durch Reduktion mit Kohle herzustellen.
Anfang des 19. Jahrhunderts begann der Einsatz von Mangan zur Eisenherstellung. 1816 war die festigkeitssteigernde Wirkung ohne erhöhte Sprödigkeit bekannt.
Deutschland ist arm an Manganerzen.
Natürlich vorkommene Minerale:
Geschichte
Manganverbindugen werden seit Jahrtausenden vom Menschen genutzt. Farben mit Manganpigmenten aus Mangandioxid können 17000 Jahre zurückverfolgt werden.
Römer und Ägypter verwandten Manganverbindungen in der Glasherstellung zur Färbung und Entfärbung. Spartaner nutzten manganhaltiges Eisenerz zur Herstellung ihrer Waffen. Ob die hohe Qualität der Waffen auf einer Eisen-Mangan-Legierung beruhte muss als Spekulation angesehen werden.Physiologie
Gebundenes Mangan ist ein essentielles Spurenelement für alle Lebensformen.
Der menschliche Körper enthält ca. 300 ppm Mn und sollte ungefähr 4 mg/Tag aufnehmen. Manganreich sind Nüsse, Vollkornprodukte, Keimlinge und Kakao. Milch, Mineralwässer und manche Trinkwässer sind manganarm.
Quellen
Weltweit gibt es sehr große Manganvorkommen. Am Aufbau der Erdkruste ist es mit ca. 900 ppm beteiligt und ist damit nach dem Eisen das zweithäufigste Schwermetall.
Bekannte abbauwürdige Manganerzvorkommen befinden sich in
Größere Mengen Mangan enthalten die Manganknollen der Tiefsee.Verbindungen
Isotopes
