Mangan                         25Mn

Abb.: Mangandioxid

 

engl.: manganese, früher "Manganesium"

relative Atommasse: 54,938049
Ordnungszahl: 25
Schmelzpunkt: 1244°C
Siedepunkt: 2032°C
Oxidationszahlen: 7, 6, 5, 4, 3, 2
Dichte: 7,44 g/cm³
Härte (Mohs): 6
Elektronegativität (Pauling): 1,55
Atomradius: 127 pm
Elektronenkonfiguration: [Ar]3d54s2

 

Eigenschaften

 

In seiner elementaren Form ist Mangan ein stahlgraues, sehr hartes Schwermetall. Es sind 4 Mangan-Modifikationen bekannt, welches sich beim Erhitzen auf 740°C, 1075°C und auf über 1400°C in einander Überführen lassen. Mangan ist schlechter elektrischer Leiter und Wärmeleiter. Man gan besitzt ein sehr niedriges Normalpotential und zählt somit zu den unedlen Metallen. Neben den schon erwähnten Oxidationsstufen existieren auch Verbindungen in denen Mangan die Oxidationsstufen +5, +6, +1, 0, -1, -2 oder -3 besitzt. Die wichtigsten Oxidationsstufen sind +2 und +7. Zusammen mit Wasser reagiert Mangan unter Wasserstoffentwicklung. Bei erhöhten Temperaturen reagiert Mangan mit Nichtmetallen wie Sauerstoff (zu Mangan(II,III)-oxid M3O4) und Chlor (Manganchlorid MnCl2).

 

Mangan(II)-Komplexe:

Die meisten Manganverbindungen stellen high-spin Komplexe dar mit 5 ungepaarten Elektronen. Es gibt keine Kristallfeldstabilisierung, woraus gefolgert werden kann, dass es eine vielfälltige Komplexgeometrie gibt.

tetraedrischer Bau: [MnX4]2-: X= Cl, Br, I

[MnX2L2] (L= NR3, PR3, AsR3; oktaedrisch bzw. tetraedrischer Bau)

[Mn(H2O)6]: oktaedrischer Bau

[Mn(EDTA)(H2O)]2+: überkappt-trigonal-prismatischer Bau

[Mn(NO3)4]2-: dodecaedrischer Bau 

 

 

Vorkommen

 

Mangan ist das 14. häufigste Element der Erdkruste. Eines der wichtigsten manganhaltigen Mineralien ist der Pyrolusit, ein Mineral welches zum großen Teil aus Mangandioxid besteht. Außerdem findet sich Mangan gebunden in Manganblende (MnS) und Rhodochrosit (MnCO3). Hauptförderländer für Mangan sind Russland, Gabun, Indien und Brasilien. Große Manganmengen befinden sich auch in den Manganknollen am Grunde der Ozeane. Mangan ist ein bedeutendes Spurenelement, gelöste Verbindungen kommen fast überall im Boden, im Grundwasser und im Meerwasser vor.

 

 

Geschichtliches

 

Mangan wurde schon in Form von Braunstein zur Höhlenmalerei verwendet. Man hielt die Verbindung jedoch lange Teit (bis zur Mitte des 18. Jahrhunderts) für ein Erz des Eisens. Angeregt durch Scheele  gewann der schwedische Chemiker Johann Gottlieb Gahn im Jahre 1774 in Stockholm erstmals verunreinigtes Mangan durch Reduktion von Braunstein mit Kohle. Das Element wurde zunächst aufgrund seiner Ausgangsstoffes (Braunstein) Magnesium genannt ("Schwarze Magnesia"). Um Verwechslungen mit heute bekannten Erdalkalimetall zu vermeiden wurde der Name später in Manganesia abgeändert. Erst später führte M.H. Klaproth die Bezeichnung "Manganium" bzw.  "Mangan" ein. Das chemische Symbol "Mn" führte 1814 J.J. Berzelius ein.  Seit 1860 besitzt das Mangan auch technische Bedeutung zur Herstellung Manganstählen.

 

 

Darstellung

 

Mangan wird als Ferromangan (mit 30-80%Mangan) , Silicomangan (30-80% Mangan) und als Manganmetall technisch erzeugt. Reines Mangan wird über die Reduktion der Oxide mit Kohle erzeugt. Die beste Möglichkeit ist der elektrochemische Weg, wobei Mangansulfat-Lösung elektrolysiert wird.

MnSO4 + H2O → Mn + H2SO4 + ½ O2

 

Weiterhin lässt sich Mangan über die silicothermische oder aluminothermische Weise darstellen:

3 MnO + 2 Al → 3Mn + Al2O3

2 MnO + Si → 2Mn + SiO2

 

Das schon oben erwähnte Silicomangan beziehungsweise Ferromangan wird durch Reduktion des Metalloxid-Gemischs durch Koks im Hochofen gewonnen.

 

 

Verwendung

 

Der größte Teil des Elements wir für die Herstellung im Hochofen für Ferromangan benötigt. Manganstähle haben besondere Eigenschaften (hohe Festigkeit und Härte) und ist somit von technischer Bedeutung. Außerdem verwendet man Mangan in diversen Batterien. Kupfer-Mangan-Aluminium-Legierungen sind ferromagnetisch und dienen der Herstellung von Dauermagneten. Des weiteren wird Ferromangan bei der Stahlherstellung als Desoxidationsmittel (Mittel zum Entfernen des chemisch gebundenen Sauerstoffs) verwendet.
 

© 2001-2005 [Chempage.de] – Michael Müller – michael.mueller@rwth-aachen.de http://www.chempage.de

Aktuelles | Buchtipps: Chemie | Disclaimer | Impressum | Kontakt | Newsletter | Shop | Startseite