Mangán

Tlak pary
	Mangán
25	chróm ← mangán → železo
Vzhľad
	strieborný kov
Všeobecné
Názov (lat.), značka, protónové číslo	mangán (manganum), Mn, 25
Umiestnenie v PSP	7. skupina, 4. perióda, blok d
Séria	prechodné prvky, kovy
Atómové vlastnosti
Atómová hmotnosť	54,938045 g·mol−1
Elektrónová konfigurácia	[Ar] 3d5 4s2
Atómový polomer	127 pm
Kovalentný polomer	139 pm
Kovový polomer	127 pm
Iónový polomer; pre: Mn2+	80 pm
Chemické vlastnosti
Elektronegativita	1,55 (podľa Paulinga)
Ionizačná energia(e)	1: 717,3 kJ.mol−1; 2: 1 509,0 kJ.mol−1; 3: 3 245 kJ.mol−1; 4: 5 200 kJ.mol−1
Oxidačné číslo(a)	II, III, IV, V, VI, VII
Št. potenciál; (Mn2+/Mn)	-1,18 V
Fyzikálne vlastnosti (za norm. podmienok)
Skupenstvo	pevné
Hustota	7,21 kg·dm−3
Hustota kvapaliny; (pri 1 519 K)	5,95 kg·dm−3
Teplota topenia	1 519 K (1 245,85 °C)
Teplota varu	2 334 K (2 060,85 °C)
Sk. teplo topenia	12,91 kJ·mol−1
Sk. teplo varu	221 kJ·mol−1
Tepelná kapacita	26,32 J·mol−1·K−1
Iné
Kryštálová sústava	kubická, priestorovo centrovaná
Magnetizmus	paramagnetický
Elektrický odpor	1,44 nΩ·m
Tep. vodivosť	7,81 W·m−1·K−1
Tep. rožťažnosť	21,7 µm·m−1·K−1
Rýchl. zvuku	5 150 m·s−1
Youngov modul	198 GPa
Pružnosť v šmyku	120 GPa
Tvrdosť (Mohs)	6,0
Tvrdosť (Brinell)	196 MPa
Reg. číslo CAS	7439-96-5
Legovacie vlastnosti pre oceľ
Mechanické vlastnosti
Tvrdosť	zlepšuje pre perlitické ocele, veľmi zhoršuje pri austenitických oceliach
Pevnosť	zvyšuje
Medza elasticity	zvyšuje (perlitické ocele), mierne znižuje pri austenitických oceliach
Tepelná roztažnosť	značne zvyšuje (austenitické ocele)
Zoškrtenie	nemení
Prierazuvzdornosť	nemení alebo len slabo (pozri dodatok)
Elasticita	zlepšuje pre perlitické ocele, inak nemení
Žiarupevnosť	výrazne nemení
Ochladzovanie	výrazne zrýchľuje (hlavne pre austenitické ocele)
Oteruvzdornosť	výrazné zhoršenie pre perlitické ocele
Kujnosť	výrazné zhoršenie pre austenitické ocele (pre perlitické ocele naproti tomu mierne zlepšenie)
Obrábatelnosť	výrazné zhoršenie
Magnetické vlastnosti
	Dodatky
	Užitočný prvok. Deoxiduje a viaže síru vo forme sulfidov, ktoré sami o sebe zhoršujú niektoré vlastnosti železa. Vylepšuje zakalitelnosť z dôvodu spomaleniu kritického ochladzovania (netreba tak prudko ochladiť). 4% – 12%: Medzi týmito hodnotami sa aj pri pomalom ochladení vytvárajú krehké martenzitové štruktúry. Pre túto vlastnosť sa tento rozsah nepoužíva.; 12% – 18% : Rozširujú gama oblasť, tzn. môžu byť austenitické pri väčšom obsahu uhlíka. Pri studenom valcovaní teda môžeme dosiahnuť veľmi tvrdý povrch, kým jadro ostane veľmi pevné. Toto logicky zvyšuje prierazuvzdornosť (niektoré druhy pancierov).; 18% a viac : magnetizovatelnosť je skoro nulová aj pri viacnásobnom studenom valcovaní. Lámavosť aj pre nízke teploty je oveľa menšia.;
Izotop(y) (vybrané)
Commons ponúka multimediálny obsah na tému mangán.
Pozri aj chemický portál

Mangán manganum (fr. manganèse) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Mn a protónové číslo 25. Mangán je šedobiely, tvrdý a veľmi krehký ťažký kov, v niektorých vlastnostiach podobný železu. Niektorý pramene spomínajú úplne bezuhlíkatý mangán ako duktílny.

Mangán sa vyskytuje najmä v oxidačných stupňoch (zlúčeninách ako) +2, +3, +4 a +7. Existujú však aj -3, -2, -1, 0, +1, +5 a +6. V biologických sústavách konkuruje Mn²⁺ s Mg⁺². Mn⁺⁷ je často používaný a silný oxidant. Mangán je relatívne nestály. Reaguje s vodou za tvorby vodíka. Rozpúšťa sa aj v zriedených neoxidačných kyselinách. Za tepla reaguje s bórom, uhlíkom, kremíkom, dusíkom, fosforom, kyslíkom, sírou a halogénmi. S vodíkom nereaguje mangán za tvorby hydridu. Na vzduchu je mangán prostredníctvom tvorby oxidového filmu (ochrannej vrstvy) stály.

Obsah

1 Použitie
2 Zlúčeniny mangánu
3 Dejiny
4 Fyziológia
5 Výskyt
- 5.1 Tažba
- 5.2 Mangánové rudy
6 Zdravotné riziká
7 Iné projekty

Použitie [upraviť]

Mangán sa pre svoju vysokú afinitu (zlučovaciu schopnosť) so sírou a kyslíkom, ako aj skutočnosti, že vylepšuje materiálové vlastnosti používa v kovospracujúcom priemysle. Zhruba 90% až 95% vyrobeného mangánu príp. feromangánu ide do výroby železa, ocele (pozri #Dodatočný popis (legúra pre oceľ)) a špeciálnych materiálov:

deoxidácia a odsírenie železa a ocele
cenovo výhodná náhrada niklu v antikorových ušľachtilých oceliach.
silná pevnostná legúra (zliatinový prísadový prvok) v oceliach
zliatiny medi a mangánu (a niklu) napr. manganín pre tepelne stabilné rezistory
zliatiny hliníka a mangánu
zliatiny na zvýšenie teplotnej rozťažnosti s extrémne vysokým koeficientom rozťažnosti, napr. aktívne spínače z bimetalických pásikov

Oxid manganičitý slúži ako oxidant v suchých batériách.

Dopyt po mangáne v nasledujúcich rokoch klesať nebude, lebo nie sú známe nijaké ekonomicky výhodné náhrady.

Zlúčeniny mangánu [upraviť]

V zlúčeninách sa mangán vyskytuje najčastejšie ako dvoj, štvor, päť a sedemmocný, ale vyskytuje sa aj ako jedno-, troj a šesťmocný. Zo zlúčenín sú najznámejšie oxidy, hydroxidy, mangánany, manganistany a soli mangánaté.

oxid mangánatý MnO, zelená, vo vode nerozpustná látka, zásaditého charakteru. S kyselinami dáva soli mangánaté.
oxid manganitý Mn₂0₃, čierna kryštalická látka zásaditej povahy, vzniká zahrievaním (530-940 °C) oxidu manganičitého na vzduchu. S kyselinami( v závislosti od podmienok) dáva soli manganité alebo dochádza k disproporcinácii za vzniku mangánatej soli a Mn0₂.
oxid manganičitý Mn0₂, čierna vo vode nerozpustná látka, amfotérneho charakteru, s kyselinami a zásadami tvorí soli, ktoré sú v roztoku nestále., v kyslom prostredí sa dajú redukovať, ale aj oxidovať na manganistany V zásaditých taveninách sa mení na mangánany. Použitie MnO2: Spolu CuO ako katalyzátor na spaľovanie CO. Ako depolarizátor. Pri farbení skla na fialovo. Pri čírení skla znečisteného železnatými zlúčeninami sfarbujúce sklo na tmavozeleno, oxidujúc ich na bezfarebné železité zlúčeniny. Pri výrobe fermeže a podobne.

Dejiny [upraviť]

Ľudstvo používa zlúčeniny mangánu už po tisícročia. Je dokázané, že farby s oxidom manganičitým sa používali už pred 17000 rokmi.Rimania a Egypťania používali mangánové zlúčeniny v sklárstve na farbenie a odfarbovanie.Sparťania používali železo s obsahom mangánu na výrobu zbraní. Názor, že vysoká kvalita ich zbraní bola založená na zliatine železa a mangánu, treba však vnímať ako špekuláciu.

V 17. storočí vyrobil chemik Johann Rudolph Glauber permanganát. V strede 18. storočia sa používal oxid mangánatý na výrobu chlóru. Na návrh chemika Carl Wilhelm Scheeleho, ktorý v roku 1744 objavil, že burel (pyroluzit) nie je druh železnej rudy, ale že musí obsahovať dovtedy neznámy kov, podarilo sa Johannovi Gottliebovi Gahnovi ešte v tom istom roku poprvýkrát vyrobiť elementárny mangán uhoľnou redukciou z burelu. Začiatkom 19. storočia sa začal mangán používať na výrobu železa. Roku 1816 už bolo známe že zvyšuje u železa pevnosť bez zvyšovania krehkosti.

Fyziológia [upraviť]

Viazaný mangán je esenciálny stopový prvok pre všetky formy života. Ludské telo obsahuje zhruba 300 ppm mangánu a malo by prijať asi 4 mg za deň. Bohaté na mangán sú:

orechy
celozrnné produkty
klíčky
kakao

Mlieko, minerálky a niektoré pitné vody su chudobné na mangán.

Výskyt [upraviť]

Celosvetovo sa mangán vyskytuje veľmi hojne. Na tvorbe zemskej kôry sa podiela asi 900 ppm, čím je po železe najhojnejšie sa vyskytujúcim kovom.

Tažba [upraviť]

Známe doloviská mangánu sú

Južná Afrika (Hotazel)
Rusko (východné pobrežie Čierneho mora + Ukrajina)
Austrália (Groote Eylandt)
Brazília
Gabun
India
Mexiko
Burkina Faso

Mangánové rudy [upraviť]

Zdrojom mangánu sú najmä tieto rudy:

Pyroluzyt – obsahuje 63 % mangánu
Braunit – 66 %
Manganit – 62 %
Psilomelan – 45 – 60 %

Zdravotné riziká [upraviť]

Mangán podporuje normálny vývoj kostí, pomáha pri tvorbe pohlavných hormónov a zúčastňuje sa premeny tukov, cukrov a bielkovín v tele, ovplyvňuje aj tvorbu chrupaviek. Jeho nedostatok zapríčiňuje spomalenie vývoja a rastu a zmeny v metabolizme cukrov, v štruktúre kostí a chrupaviek.