25 króm ← mangán → vas - ↑ Mn ↓ Tc 25 Mn Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	mangán, Mn, 25
Latin megnevezés	manganum
Elemi sorozat	átmenetifémek
Csoport, periódus, mező	7, 4, d
Megjelenés	ezüst fémes
Atomtömeg	54,938043(2) g/mol[1]
Elektronszerkezet	[Ar] 3d5 4s2
Elektronok héjanként	2, 8, 13, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	7,21 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	5,95 g/cm³
Olvadáspont	1519 K (1246 °C, 2275 °F)
Forráspont	2334 K (2061 °C, 3742 °F)
Olvadáshő${\displaystyle \Delta _{fus}{H}^{\ominus }}$	12,91 kJ/mol
Párolgáshő ${\displaystyle \Delta _{vap}{H}^{\ominus }}$	221 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 26,32 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 1228 1347 1493 1691 1955 2333
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös tércentrált
Oxidációs szám	7, 6, 5, 4, 2, 3 (erősen savas oxid)
Elektronegativitás	1,55 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 717,3 kJ/mol
	2.: 1509,0 kJ/mol
	3.: 3248 kJ/mol
Atomsugár	140 pm
Atomsugár (számított)	161 pm
Kovalens sugár	139 pm
Egyebek
Mágnesség	paramágneses
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 1,44 µΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező	(300 K) 7,81 W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 21,7 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(20 °C) 5150 m/s
Young-modulus	198 GPa
Kompressziós modulus	120 GPa
Mohs-keménység	6,0
Brinell-keménység	196 HB
CAS-szám	7439-96-5
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A mangán izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 52Mn mest. 5,591 nap ε - 52Cr β+ 0,575 52Cr γ 0,7, 0,9, 1,4 - 53Mn mest. 3,74·106 év ε - 53Cr 54Mn mest. 312,3 nap ε - 54Cr γ 0,834 - 55Mn 100% Mn stabil 30 neutronnal
Hivatkozások

A mangán (latinul: Manganum) a periódusos rendszer 25-ös rendszámú kémiai eleme. Vegyjele Mn. A 4. periódusban és a 7. mellékcsoportban található. Az átmenetifémek közé tartozik. A természetben főként a barnakőben található meg, és nagy mennyiségben termelik. A termelt mangán 90%-át az acélgyártás használja. Ferromangánként fontos ötvözőanyag. Segít eltávolítani az acélból az oxigént és a ként. Gazdasági szempontból fontos még a mangán(IV)-oxid, ami katód az alkáli-mangán elemekben.

Biológiai szempontból is nagy jelentőségű, mivel számos enzim alkotórésze, így a fotoszintézisben is központi helyet foglal el. A vízből mangán-kalcium klaszter vonja ki az oxigént.

Története

A természetben előforduló mangánvegyületeket az őskortól kezdve festékként használták. Így az Ekain és Lascaux barlangokban is kimutatták a fekete mangán-oxidot. A Kr. e. 4. századtól a rómaiak az üveggyártásban is felhasználtak mangánvegyületeket. A piroluzit erős barnás-ibolya színt adott, míg a mangán-oxid a vastartalmú üveghez adva enyhén sárgássá tette az üveget.^[2][3]

Az elemet először Ignatius Gottfried Kaim (1746–1778) vonta ki 1770-ben, de ez nem vált ismertté. A piroluzitot szénnel redukálta, és szennyezett mangánt kapott, amit ő piroluzitkirálynak nevezett. 1774-ben Carl Wilhelm Scheele felismerte, hogy a piroluzitnak egy addig nem ismert elemet kell tartalmaznia. Kezdeményezésére Johan Gottlieb Gahn újra előállította a mangánt 1774-ben, Svédországban úgy, hogy fő ásványát, a piroluzitot (MnO₂) aktív szénnel hevítve redukálta.^[4] Nevét a latin magnes (mágnes) szóból kapta. A piroluzit latin neve ugyanis manganesia nigra. Plinius a mágnesvashoz (magnes masculini sexus) való erős hasonlósága miatt magnes feminei sexusnak nevezte, mivel a piroluzit nem mágneses. A középkorban a manganesia nevet kapta. A fém nevének eredeti alakja manganesium volt, amit a magnézium felfedezése után rövidítettek le, hogy a két név kevésbé legyen összetéveszthető.^[5] Nyelvújításkori magyar neve: cseleny.^[6]

1839-ben felfedezték, hogy a mangán javítja a vas formálhatóságát. Robert Forester Mushetnek (1811–1891) sikerült a Bessemer-eljárásban az acélhoz adnia a mangánt. Hamarosan a mangán keresett ötvözőanyaggá vált.^[7] A piroluzit is technikai jelentőséget nyert 1866-ban, miután Walter Weldon új módszert talált a klór előállítására. A Welton-módszerben sósavat oxidálnak piroluzittal klórrá.

Fizikai tulajdonságai

A mangán ezüstszürke, rideg, kemény fém. Egyes tulajdonságaiban a vashoz hasonlít. Olvadáspontja 1244 és 1246 ˚C körüli, forráspontja 2061 ˚C. A legtöbb más fémtől eltérően szobahőmérsékleten nem sűrű gömbpakolásban vagy tércentrált kockarácsban kristályosodik. Szokatlan szerkezetét α-mangánként ismerik. Négy módosulata különböző hőmérsékleteken stabil. Szobahőmérsékleten paramágneses, 100 kelvinen a Néel-hőmérséklet alatt antiferromágneses, míg a β-mangán nem mutat ilyen viselkedést.^[8]

Az α-mangán 727 °C-ig stabil.^[9] Ez egy eltorzult köbös szerkezet, amiben az elemi cella 58 atomot tartalmaz. A különböző atomok koordinációs száma lehet 12, 13 vagy 16.^[10] 727 °C és 1095 °C között a β-mangán stabil, elemi cellánként 20 atommal és 12 vagy 14 koordinációs számmal.^[11] 1095 °C-tól a mangán sűrű gömbpakolásra alakul, ez a γ-mangán. 1133 °C-tól térközepes kristályrács jön létre.^[9]

Módosulat	α-Mn[10]	β-Mn[11]	γ-Mn[12]	δ-Mn[12]
Szerkezet
Kristályrendszer	köbös	köbös	köbös	köbös
Koordinációs szám	16+16+13+12	14+12	12	8
Tércsoport	I-43m	P4132	Fm-3m	Im-3m
Rácsparaméter	a = 891,1 pm	a = 631,5 pm	a = 386,3 pm	a = 308,1 pm
Atomok száma egy cellában	58	20	4	2
Számított sűrűség	7,463 g/cm³	7,24 g/cm³	6,33 g/cm³	6,238 g/cm³

Kémiai tulajdonságai

A mangán sok nemfémmel reagál, így oxigénnel, fluorral, klórral, bórral, szénnel, szilíciummal, arzénnal és kénnel. A tömbös mangán oxigénnel csak lassan és felületesen reagál, felszínén oxidréteg jön létre. Ellenben a fém pora pirofóros, levegőn meggyullad, és mangán(II,III)-oxid jön létre. A többi itt felsorolt elemmel is lassan reagál szobahőmérsékleten, amit a magasabb hőmérséklet meggyorsít. Még nitrogénnel is reakcióba lép 1200 Celsius-fok fölött, és mangán-nitridet hoz létre (Mn₃N₂). Ellenben a hidrogénnel nem reagál.^[13][14]

A mangán vegyületeiben számos vegyértékű (és így színű) lehet:^[13][14]

• 1 vegyértékű a mangán egyes komplexekben pl. K₅
• 2 vegyértékű a mangán(II)-ionban (Mn²⁺), halvány rózsaszín színű.
• 3 vegyértékű a mangán(III)-ionban (Mn³⁺), vöröses színű.
• 4 vegyértékű a mangán-dioxidban (MnO₂), és a manganitionban (MnO2−3), mindkét esetben barna színű.
• 5 vegyértékű a hipomanganát-ionban (MnO3−4), kék színű.
• 6 vegyértékű a manganát-ionban (MnO2−4), zöld színű.

${\displaystyle 3\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4^{2-<!--\; -\; -->}+4{\mathrm{H}}^{+}\to <!--\; \to \; -->2\mathrm{M}\mathrm{n}{\mathrm{O}}_4^{-<!--\; -\; -->}+\mathrm{M}}$Információ forrás: https://hu.wikipedia.org/wiki/Mangán
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.

---