Mangán

chemický prvok s protónovým číslom 25

Mangán manganum je chemický prvok v periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Mn a protónové číslo 25. Mangán je sivobiely, tvrdý a veľmi krehký ťažký kov, v niektorých vlastnostiach podobný železu. Niektoré pramene spomínajú úplne bezuhlíkatý mangán ako duktilný.

Mangán
(manganum)
chróm ← mangán → železo

 
Mn

Tc
25
Periodická tabuľka
4. perióda, 7. skupina, blok d
prechodné prvky, kovy
Vzhľad
strieborný kov
mangán
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
Tlak pary
p(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pri T(K) 1 228 1 347 1 493 1 691 1 955 2 333
Iné
Kryštálová sústava kubická, priestorovo centrovaná
Magnetizmus paramagnetický
Elektrický odpor 1,44 nΩ·m
Tep. vodivosť 7,81 W·m−1·K−1
Tep. rozťažnosť 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
Izotop(y) (vybrané)
Izotop Výskyt t1/2 Rr Er (MeV) Pr
 52Mn synt. 5,591 d. ε
β+
γ
-
0,575
0,7
52Cr
 53Mn stopy 3,74x106 r. ε 53Cr
 54Mn synt. 312,3 d. ε
γ
1,377
0,834
54Cr
55Mn 100 % stabilný s 30 neutrónmi
 Commons ponúka multimediálny obsah na tému mangán.

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.

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 Legovanie) a špeciálnych materiálov:

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 disproporcionácii 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 s CuO ako katalyzátor na spaľovanie CO, ako depolarizátor, pri farbení skla na fialovo, pri čírení skla znečisteného železnatými zlúčeninami sfarbujúcich sklo na tmavozeleno, oxidujúc ich na bezfarebné železité zlúčeniny, pri výrobe fermeže a podobne.

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 manganistan. V strede 18. storočia sa používal oxid mangánatý na výrobu chlóru. Na návrh chemika Carla Wilhelma 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 po prvýkrát 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. Ľudské 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 sú chudobné na mangán.

Výskyt

upraviť

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

Ťažba

upraviť

Známe ložiská mangánu sú:

Mangánové rudy

upraviť

Zdrojom mangánu sú najmä tieto rudy:

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.

  • Denná odporúčaná dávka pre deti vo veku 1 – 3 rokov: 0,3 – 1,5 mg
  • Denná odporúčaná dávka pre deti vo veku 4 – 6 rokov: 1,5 – 2 mg
  • Denná odporúčaná dávka pre deti vo veku 7 – 10 rokov: 2 – 3 mg
  • Denná odporúčaná dávka pre dospelých a mladistvých: 2 – 5 mg

Napriek tomu, že mangán je jeden z 3 stopových prvkov veľmi dôležitých pre vývoj a život stavovcov, dlhodobá expozícia organizmu voči nadmerným dávkam je toxická. Všeobecne sa uvádza, že sústavné vdychovanie 5 mg/m3 môže spôsobiť tzv. manganizmus, ktorý sa v úvode prejavuje psychickými poruchami (podráždenosť, zmeny nálad, spomalené reakcie až halucinácie) a v neskorších štádiách prechádza do neurotoxicity (problémy koordinácie, trasenie, až nezvratné poškodenie nervov s príznakmi podobnými Parkinsonovej chorobe). Riziku neurotoxicity nadmernej expozície mangánu môžu byť vystavení ľudia pracujúci ako zvárači, baníci, narkomani užívajúci drogu "Bazooka", obyvatelia oblastí bez kontroly pitnej vody v oblastiach ťažby mangánu atď.

Iné projekty

upraviť
  •   Commons ponúka multimediálne súbory na tému Mangán
  •   Wikislovník ponúka heslo Mangán