Mangan

Hööftartikel: Isotopen vun Mangan
Iso	VN	t_½	VO	VE (MeV)	VP
⁵²Mn	nee	5,591 d	ε	-	⁵²Cr
			β⁺	0,575	⁵²Cr
			γ	0,7; 0,9; 1,4
⁵³Mn	nee	3,74×10⁶ a	ε	-	⁵³Cr
⁵⁴Mn	nee	312,3 d	ε	-	⁵⁴Cr
⁵⁴Mn	nee	312,3 d	γ	0,0834
⁵⁵Mn	100 %	Mn is mit 30 Neutronen bestännig.

Mangan [maŋˈɡaːn] (vun’t franzöösch manganèse „swart Magnesia“) is en cheemsch Element ut dat Periodensystem, dat to de Grupp vun de Övergangselementen tellt un en Metall is. Mangan hett dat Atomteken Mn un de Atomtall 25.

Historie

Manganverbinnen bruukt de Minsch al vele Dusend Johren lang. Farven, de Farvpigmenten ut Mangandioxid bargt, laat sik över 17.000 Johren torüch nawiesen. De Römers un Ägypters hebbt Manganverbinnen bruukt bi’t Herstellen vun Glas to’n Infarven oder to’n Wegnehmen vun Farv. De Spartaners hebbt Iesenierz, dat Mangan barg, för’t Herstellen vun jemehr Wapen bruukt. Liekers mutt dat as Spekulatschoon gellen, dat de hoge Gööd vun de Wapen op disse Iesen-Mangan-Legeeren torüchtoföhren weer.

In’t 17. Johrhunnert hett de Chemiker Johann Rudolf Glauber Permanganat herstellt. Mitt vun’t 18. Johrhunnert is Manganoxid to’n Herstellen vun Chlor bruukt worrn. In’t Johr 1774 hett de sweedsche Chemiker Carl Wilhelm Scheele opdeckt, dat Bruunsteen keen Iesenierz is, man en bit dorhen noch nich bekannt Metall bargen müss. Op sien Anregen hen künn Johan Gottlieb Gahn noch in’t glieke Johr to’n eersten mol elementar Mangan ut Bruunsteen ruttokriegen, neemlich dör Redukschoon mit Kahl. Anfang vun’t 19. Johrhunnert güng dat los mit’n Insetten vun Mangan bi’t Iesenmaken. 1816 weer bekannt, dat Mangan de Fastigkeit beter maken de, ahn dat dat Metall spröder warrt.

Vörkamen

En Klumpen Manganierz ut Georgien

Mangan kummt op de Eer teemlich veel vör. Dat Element hett ruchweg en Andeel vun 900 ppm an de Eerdköst un is dormit na’t Iesen de tweetmännichste Swormetall. Bekannte Lagersteden gifft dat in verscheden Länner as Süüdafrika (Hotazel), Georgien (Tschiatura), Russland, de Ukraine, Australien (Groote Eylandt), Brasilien, Gabun, Indien, China, Mexiko, Burkina Faso, Ghana un Marokko.

Düütschland hett blots wenig Manganvörkamen. En poor Steden sünd ü.a. de Siegerlänner Spatiesensteenbezirk, de middlere Döringer Woold bi Ilmenau un de Horz bi Ilfeld. Gröttere Mengden Mangan leegt an’n Grund vun de Deepsee. Se hebbt groten Andeel an de Manganknollen un Mangankösten, de dor opdeckt worrn sünd.

Dat gifft en Reeg vun natürlich vörkamen Manganmineralen:

Pyrolusit MnO₂, en vun fief Modifikatschonen vun’t Mangandioxid
Bruunit Mn₂O₃, Manganit Mn₂O₃ · H₂0
Hausmannit Mn₃O₄
Manganspat (Rhodochrosit) MnCO₃
Rhodonit MnSiO₃
Psilomelan (de „swarte Glaskopp“"), en Mangandioxid, dat Na-, K- un Ba- bargt.
Manganosit, MnO

Winnen un Dorstellen

Jüst so as Chromierzen künnt de Ierzen vun Mangan nich dör Kahl op de elementare Form reduzeert warrn. Dat liggt doran, dat sik dorbi bestännige Carbiden. För vele technische Anwennen vun Mangan as Ferromangan künnt Mischen ut Iesen- un Manganierz insett un mit Kohlenstoff reduzeert warrn.

Metallsch Mangan warrt vör allen dör Elektrolys vun Mangan(II)-sulfat-Lösen herstellt: $\mathrm {2\ MnSO_{4}+2\ H_{2}O\longrightarrow 2\ Mn+2\ H_{2}SO_{4}+O_{2}}$

Dat gifft noch’n annern Weg, Mangan op dat Element to reduzeeren, man de Mathood warrt nich faken anwennt. Dat passeert över aluminothermsche oder silicothermsche Verfohren.

Egenschoppen

gediegen Mangan

Mangan is en grau-witt, hard un bannig sprööd Swormetall, dat in een poor Egenschoppen mit dat Iesen vergliekbor is. Na en annere Born schall aver Mangan, dat afsluut free vun Kohlenstoff is, duktil wesen.

Mangan gifft dat in all Oxidatschoonsstopen vun -3 bit +7. Dormit is Mangan dat Element, dat de meisten Oxidatschoonstostännen innehmen kann. Vör allen liggt Mangan aver in de Oxidatschoonsstopen +2, +4 un +7 vör. Üm eenige vun de mööglichen Oxidatschoonstallen hentokriegen sünd bannig dulle Bedingen nödig.

Cheemsch verhollt sik Mn²⁺ faken as dat Ca²⁺ un is ok in de Laag, in bioloogsche Systemen an den sien Steed to pedden, as to’n Bispeel in de Knaken. Mn⁺⁷ in de Form vun Permanganat is en faken bruukt un teemlich stark Oxidatschoonsmiddel. In elementare Form is Mangan teemlich unbestännig. Water grippt dat Metall ünner Billn vun Waterstoff an. In verdünnte, nicht oxideeren Süren löst sik dat Metall ok op. In de Warms reageert dat mit Bor, Kohlenstoff, Silizium, Stickstoff Phosphor, Suerstoff, Swevel un mit de Halogenen. Mit Waterstoff reageert Mangan ünner Billn vun Hydrid. An de Luft billt Mangan en Oxidschicht ut, de dat Element schulen deit un dat Mangan bestännig holt.

Mangan gifft dat in twee Modifikatschonen. α-Mn kristalliseert in de kuubsch-ruumzentreerten Packen mit 58 Atomen un veer verscheden Lagen in de Elementarzell. De Atomen sünd in Form vun Friauf-Polyeders anordent. β-Mn kristalliseert in de kuubsch-primitiven Packen mit 20 Atomen un 2 verscheden Lagen in de Elementarzell.

Nawies

För de Nawiesreakschoon in’n Kationenscheedgang warrt Mangan(II)-Kationen in’t so nöömte „Alkalische Bad“ – dat is en ischen ut konzentreert Waterstoffperoxid un Natriumhydroxid – to Mangan(IV)-Kationen oxideert. Dat Mangan(IV)-oxid-Hydroxid „Bruunsteen“ warrt denn dör Kaken in konzentreerte Salpetersüür löst un mit Blie(IV)-oxid to dat vigelett Permanganat opoxideert:

Opoxideeren to’t Mangan(IV)-Kation in’t alkalische Bad:

\mathrm {Mn^{2+}+H_{2}O_{2}+2\ OH^{-}\longrightarrow MnO(OH)_{2}\downarrow +\ H_{2}O}

Mangan(II)-Ionen ahn Klöör reageert in’t alkalische Bad to bruun Manganoxiddihydroxid, de as Nedderslag utfallt, un Water.

Nawies as Permanganat mit Blie(IV)-oxid:

\mathrm {2\ Mn^{4+}+3\ PbO_{2}+2\ H_{2}O\longrightarrow 2\ MnO_{4}^{-}+3\ Pb^{2+}+4\ H^{+}}

Bruun Mangan(IV)-Ionen reageert mit Blie(IV)-oxid un Water to vigelette Permanganat-Ionen, Blie(II)-Ionen un Waterstoff-Ionen.

Ok de Boraxperl warrt to’n qualitativen Nawies vun eenige Metallen bi’n Kationenscheedgang in de analytischen Chemie verwennt. Wenn Mangan-Ionen togegen sünd fravt se sik in de Oxidatschoonszoon vigelett.

Verwennen

Vun wegen sien hoge Affinität to Swevel un Suerstoff un ok sien warkstoffverbetern Egenschoppen is Mangan vun grote Bedüden in de Metallindustrie. Ruchweg 90 bit 95 % vun dat Mangan oder Ferromangan dat weltwiet herstellt warrt gaht in de Iesen-, Stahl- un Sünnerwarkstoffprodukschoon:

Desoxidatschoon un Entsweveln vun Iesen un Stahl
billig Metall an de Steed vun Nickel in korrosionsbestännige Eddelstahlen
bannig Fastigkeit ropsetten Tosatzstoff för Legeeren in Stahl
Kopper-Mangan-(Nickel-)Legeeren as t. B. Manganin för temperaturunafhangige Wedderstännen
Aluminium-Mangan-Legeeren
Utdehnlegeeren mit gresig hogen Utdehnkoeffizient, to’n Bispeel aktive Schalters ut Bimetall

Mangandioxid deent as Oxidatschoonsmiddel in Dröögbatterien.

De Nafraag an Mangan warrt op afsehbor Tiet nich na ünnen gahn, wieldat keen ökonoomsch sinnvulle Methoden bekannt sünd, de beter insett warrn künnt.

Physiologie

Bunnen Mangan is en essentiell Sporenelement för all Leevwesen. Dat is en bedüden Bestanddeel vun vele Enzymen un sett ok de Ümsetten vun’t Vitamin B1 hooch. Wichtig is Mangan ok för de Insulinprodukschoon in de Buukseverdrüüs. In Planten finnt sik in’n Photosystem II en Komplex mit veer Mangandeelken. Disse Komplex is dorför dor, Water optosplitten un dorut Elektronen to winnen.^[1]

De Lief vun’n Minschen bargt ruchweg 10 bit 20 mg Mangan, dat is ungefähr 0,1-0,3 ppm. Dat meiste dorvun is in de Knaken bunnen. Man schall an’n Dag üm un bi 4 mg Mangan opnehmen. Veel Mangan is to’n Bispeel in Nööt, Vullkoornprodukten, Kiemlingen, Eerdberen oder Kakao. Wenig Mangan is dorgegen in Melk, Mineralwater un ok in manch Drinkwater.

Sekerheit

In’n Vergliek to de meisten annern Swormetallen is Mangan teemlich unproblemaatsch. De meisten Vebrinnen sünd nich sünenrlich gefährlich, un Fäll vun Vergiften dör Opnahm vun Manganverbinnen över’n Mund sünd so goot as nich bekannt.

Gefährlich is aver de anhollen Manganopnahm över’t Atensystem as Stoff. Dat is giftig un föhrt to’n Manganismus. Vun disse Krankheit weern vör allen Bargarbeiters befallen, aver ok Mitarbeiters vun Batteriefabriken. Se wiest sik vör allen dör motoorsch Stören vergliekbor mit den Morbus Parkinson dör Anriekern vun’t Mangan in de Basalganglien. Dordör sünd ok al Psychosen un Ännern vun’t Wesen utlöst worrn. In’n Gegensatz to’n Morbus Parkinson is de Manganismus aver gegenöver de normalen Therapieformen (Levopoda) resistent. De Kontakt mit Permanganat kann to Verätzen föhren.

Verbinnen

Kaliumpermanganat warrt as teemlich stark Oxidatschoonsmiddel in Labors insett. In de Medizin warrt dat as frisch ansett waterige Lösen (0,05 bit 1%) för’t Desinfizeeren vun de Huut bruukt un to’n buteren Behanneln vun infekschöös Huutkrankheiten. Jüst so warrt dat bi’t Behanneln vun parasitär Fischkrankheiten insett.
Manganoxide
- Mangandioxid deent as Oxidatschoonsmiddel in Dröögzellen (Batterien vun’n Tyyp Zink-Kahl, Alkali-Mangan un Lithium). As Glasmakerseep warrt dat insett, üm de Klöör ut iesenhollige Glassmölten ruttokriegen. Dat Oxid kompenseert de gele Klöör vun de Fe³⁺-Ionen dör en vigelett Farven.
Ferromangan as Tosatz to Legeeren in de metallurgschen Industrie.
Himbeerspat (Rhodochrosit, Mangancarbonat) is en rosa bit bloodroot Mineral to’n Herstellen vun Smuckstenen.

Borns

↑ Kaim, W., Schwederewski, B.: Bioanorganische Chemie, Zur Funktion chemischer Elemente in Lebensprozessen. 4. Oplaag, Teubner-Verlag, Wiesbaden, 2005.