MANGAN

Symbol: Mn
Kategorie: Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 25

Relative Atommasse: 54,93805
Schmelzpunkt: 1517 K
Siedepunkt: 2370 K
Dichte: 7,44 g cm-3
Elektronegativität: 1,6
Ionisierungsenergie: 7,435 eV
Konfiguration: [Ar] 3d5 4s²
Oxidationszahlen: 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3
Atomradius: 124 pm pm
Ionenradius: 91 pm (+2); 70 pm (+3)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Mangan, Symbol Mn, chem. Element aus der VII. Nebengruppe des Periodensystems, der Mangangruppe, Schwermetall, Reinelement; Z 25, Atommasse 54,9381, Wertigkeit -I bis +VII, besonders häufig II, IV, VII, Härte nach Mohs 6, D. 7,44 g cm-3, F. 1244 °C, Kp. 2032 °C, elektrische Leitfähigkeit 2,6 Sm/mm2, Standardelektrodenpotential (Mn/Mn2+) -1,18 V.

Eigenschaften von Mangan

M. ist ein silbergraues, hartes und sehr sprödes Metall. Von den vier bekannten Modifikationen stellt das im kubisch-raumzentrierten Gitter kristallisierende α-M. die bei Raumtemperatur beständige Modifikation dar. Weitere Modifikationen: β-M., kubisch-primitiv, ab 727 °C; γ-M., kubisch-flächenzentriert, ab 1095 °C; δ-M., kubisch-raumzentriert, ab 1104 °C. M. wird von Säuren, langsam auch von Wasser unter Wasserstoffentwicklung angegriffen und verbrennt beim Erhitzen an der Luft zu Mangan(II,III)-oxid Mn3O4. Mit anderen Nichtmetallen reagiert M. bei erhöhter Temperatur. Es verbrennt im Chlorstrom zu Mangan(II)-chlorid MnCl2, reagiert mit Fluor zu Mangan(II)-fluorid MnF2 und Mangan(III)-fluorid MnF3, setzt sich oberhalb 1200 °C mit Stickstoff zu Mn3N2 um und verbindet sich auch mit Bor, Kohlenstoff, Silicium, Phosphor und Schwefel. M. ist selbst nicht ferromagnetisch, bildet aber ferromagnetische Heusler-Legierungen (Manganbronze). Wie die ihm in der 3d-Reihe vorausgehenden Elemente Vanadium und Chrom ist M. durch die Fähigkeit charakterisiert, in zahlreichen Oxidationsstufen aufzutreten. Die Wertigkeitsstufen -I bis +VII sind etwa durch die Verbindungen M[Mn(CO)5], Mn2(CO)10, Mn(CO)5Cl, MnCl2, Mn2O3, MnO2, M3[MnO4], M2[MnO4] und M[MnO] repräsentiert. Unter den Mangankomplexen dominieren oktaedrische und tetraedrische Strukturtypen. Als biologisch wichtiges Spurenelement spielt M. eine bedeutende Rolle bei der Stoffwechselregulation, bei der Aktivierung verschiedener Enzyme und bei der Atmungskettenphosphorylierung. Es stimuliert ferner die Biosynthese von Cholesterol und spielt eine wichtige Rolle bei der Photosynthese.

Ständige Aufnahme von Manganstaub in manganbearbeitenden Betrieben führt zu Vergiftungen, die sich in Nieren-, Leber- und Stoffwechselerkrankungen sowie schweren Nervenschädigungen (Manganismus) äußern.


Analytisches zu Mangan

Oxidationsschmelze, Phosphorsalz-und Boraxperle dienen als Vorprobe auf M. Die Oxidationsschmelze färbt sich durch Bildung von Manganat(VI) grün, die Perle durch Mangan(III)-phosphat bzw. -boratin der Oxidationsflamme violett. Aus ammoniakalischen Mangan(II)-salzlösungen fällt mit Schwefelwasserstoff fleischfarbenes Mangan(II)-sulfid. In salpetersaurer Lösung wird Mangan(II) mit Bleidioxid zu Manganat(VII) oxidiert:
2 Mn2+ + 5 PbO2 + 4 H+→ 2 MnO4- + 5 Pb2+ + 2 H2O

In alkalischer Lösung oxidiert man mit Brom unter Zusatz von etwas Kupfersulfat zur gleichen Oxidationsstufe:
2 Mn2+ + 5 Br2 + 16 OH- → 2 MnO4- + 10 Br- + 8 H2O

Zur gravimetrischen Bestimmung wird Mn2+ als Ammoniummangan(II)-phosphat NH4MnPO4 gefällt und zu Mangandiphosphat Mn2P2O7 verglüht. Volumetrisch wird Mangan(II) mit Permanganat nach Volhard-Wolff bestimmt.

Vorkommen von Mangan

M. ist am Aufbau der Erdkruste mit 0,064 % beteiligt. Das wichtigste Manganerz ist Pyrolusit (Weichmanganerz, Braunstein) MnO2, weitere Erze sind Braunit (Hartmanganerz) 3 Mn2O3·MnSiO3, Hausmanit Mn3O4, Manganit (Braunmanganerz) γ-MnO(OH), Rhodochrosit (Manganspat, Himbeerspat) MnCO3, Rhodonit MnSiO3, Manganosit MnO, Alabandin (Manganblende) MnS und Hauerit (Mangankies) MnS2. Häufig treten Manganerze mit Eisen vergesellschaftet auf, so in Bixbyit und Siderit (Spateisenstein). Große Mengen M. finden sich in den Manganknollen der Tiefsee. In eisenhaltigen Wässern tritt M. häufig als Begleitmetall in Mengen von 0,5 bis 5 mg/l auf und kann durch Entmanganung entfernt werden. M. ist ein Spurenelement und im Boden zu etwa 850 ppm enthalten. Als Bioelement kommt es in allen lebenden Zellen vor. Die Trockensubstanz der Pflanzen weist etwa 50 ppm M. auf. Manganmangel kann bei Pflanzen zur Chlorose sowie zur Dürrfleckenkrankheit führen.

Gewinnung von Mangan

Sehr reines M. wird auf elektrolytischem Wege durch kathodische Abscheidung aus ammoniumsulfathaltigen Mangansulfatlösungen an Stahlkathoden erhalten. Das klassiche Verfahren ist die aluminothermische Herstellung, bei der man zunächst Mangan(IV)-oxid MnO2, das selbst mit Aluminium zu heftig reagiert, durch Glühen in Mangan(II,III)-oxid Mn3O4 und Mangan(III)-oxid Mn2O3 überführt und das Gemisch mit Aluminium reduziert. In neuerer Zeit werden stärker silicothermische Verfahren angewandt, wobei man vor allem eisenarme Manganerze oder Mangan-Schlackenkonzentrate mit Silicium in Form von Silicomangan in Lichtbogenraffinationsöfen reduziert und das flüssige Metall im Vakuum entgast. Das gegenüber reinem M. technisch bedeutungsvollere Ferromangan wird durch Reduktion von Eisenmanganerzen mit Koks gewonnen.

Verwendung von Mangan

Reines M. wird nur zu einem geringen Anteil zur Herstellung von austenitischen Stählen und Nichteisenlegierungen verwendet. 90 % der in der Welt geförderten Manganerze werden zu Ferromangan, das in der Eisen- und Stahlindustrie als Vorlegierung benötigt wird, verarbeitet (Manganlegierungen).

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