Mangan

Mangan er et metallisk grunnstoff med kjemisk symbol Mn og atomnummer 25.

Mangan
Basisdata
Navn		Mangan
Symbol		Mn
Atomnummer		25
Utseende		sølvfarget metallisk
Plass i periodesystemet
Gruppe		7
Periode		4
Blokk		d
Kjemisk serie		transisjonsmetall
Atomegenskaper
Atomvekt		54,938045 u
Empirisk atomradius		140 pm
Kalkulert atomradius		161 pm
Kovalent atomradius		139 pm
Elektronkonfigurasjon		[Ar] 3d5 4s2
Elektroner per energinivå		2, 8, 13, 2
Oksidasjonstilstander		1, 2, 4, (5), 6, 7
Krystallstruktur		α-Mn:kubisk romsentrert β-Mn:kubisk primitiv
Fysiske egenskaper
Stofftilstand		fast stoff
Smeltepunkt		1 246 °C
Kokepunkt		2 061 °C
Molart volum		7,35 · 10-6 m³/mol
Tetthet		7 470 kg/m³
Hardhet		6 (Mohs skala)
Fordampningsvarme		226 kJ/mol
Smeltevarme		12,05 kJ/mol
Damptrykk		121 Pa ved 1 517 K
Lydfart		5 150 m/s
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen		1,55
Spesifikk varmekapasitet		480 J/(kg · K)
Elektrisk ledningsevne		0,695 · 106 S/m
Termisk konduktivitet		7,82 W/(m · K)
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Historie

Manganforbindelser har vært i bruk siden prehistorisk tid. Maling med mangandioksid som fargepigment kan spores 17 000 år tilbake i tid. Både egypterne og romerne brukte manganforbindelser i glassfremstilling, enten for å fjerne eller for å tilsette farge i glasset. Mangan forekommer i jernmalmen som ble brukt av spartanerne, og det har vært spekulasjoner om den enestående hardheten i våpenstålet deres kom av at de uforvarende hadde laget jern-mangan-legeringer.

På 1600-tallet ble permanganat fremstilt av den tyske kjemikeren Johann Glauber til bruk i laboratorier. Ved midten av 1700-tallet var mangandioksid i bruk til fremstilling av klor (ved å blande mangandioksid i saltsyre blir klor frigjort).

Den svenske kjemikeren Carl Wilhelm Scheele var den første som forsto at mangan var et grunnstoff, og hans kollega Johan Gottlieb Gahn isolerte rent mangan i 1774 ved kjemisk reduksjon av mangandioksid med karbon. I begynnelsen av 1800-tallet hadde forskere begynt å utforske bruk av mangan som legeringsmateriale i stålproduksjon. I 1816 oppdaget man at mangan gjorde jern hardere uten å gjøre det sprøere.

Opphavet til navnet kommer fra fransk manganèse «svart Magnesia». Magnesia (et område i det som nå er Hellas) var funnstedet for magnes, to svarte mineraler hvorav det ene inneholdt mangan, og det andre magnesium.

Manganatomets elektronskall

Egenskaper

Mangan er et gråhvitt, hardt og svært sprøtt tungmetall. Det tilhører transisjonsmetallene og kan av utseende minne om jern. Det oksiderer i luft, men det dannes raskt et beskyttende oksidsjikt som stopper videre oksidering. I vann og i svake syrer blir det angrepet under utvikling av hydrogen. I pulverform kan mangan antennes.

Mangan har paramagnetiske egenskaper, som betyr at det blir magnetisert i et magnetfelt, men kan ikke gjøres til permanentmagnet.

Isotoper

Naturlig forekommende mangan består utelukkende av den stabile isotopen ⁵⁵Mn. I tillegg finnes 25 kunstig fremstilte ustabile (og dermed radioaktive) isotoper hvorav de mest stabile er ⁵³Mn med halveringstid 3,74 • 10⁶ år, ⁵⁴Mn med halveringstid 312,3 døgn og ⁵²Mn med halveringstid 5,591 døgn. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 3 timer, og de fleste kortere enn 1 minutt.

CAS-nummer: 7439-96-5

Forekomst

På verdensbasis finnes det store manganforekomster. I jordskorpen finnes det ca. 900 ppm, noe som gjør det til det nest vanligste tungmetallet etter jern. Det utvinnes hovedsakelig fra mineralet pyrolusitt (MnO₂), på norsk ofte kalt brunstein. Over 80 % av forekomstene finnes i Sør-Afrika og Ukraina. Andre viktige forekomster er i Kina, Australia, Brasil, Gabon, India, og Mexico.

Mangan finnes også som knoller på bunnen på store havdyp.

Rent mangan

Anvendelse

Mangan er uunnværlig for jern og stålproduksjonen på grunn av sine egenskaper som legeringsmateriale. Jern og stålproduksjon står for 85–90 % av etterspørselen på verdensmarkedet. Blant annet er mangan en viktig komponent i lav-kostnads rustfritt stål og også brukt i aluminiumlegeringer.

Metallet brukes også sporadisk i mynter, blant annet i 1 og 2 euro-myntene i EU.

Biologisk betydning

Mangan er et viktig sporstoff i levende organismer. Men eksponering for manganholdig røyk kan påvirke nervesystemet og gi håndtremor (skjelving). Arbeidstilsynet har derfor satt grensen for innånding av respirabelt mangan i luft til 0.1 mg/m3. Arbeidere på manganverk og sveisere, særlig ved arbeid med harde stållegeringer, er ofte betydelig eksponert for mangan.