Was ist Mangan?
Mangan ist ein silbrig-weißes Metall mit eisenähnlichen Eigenschaften.
Es hat eine Ordnungszahl von 25 und ist härter und spröder als Eisen. Die wichtigsten Erze sind Pyrolusit, Rhomangan und Weichmanganerz, wobei China, Südafrika und Australien die größten Produzenten sind.
Mangan ist auch ein wichtiger Nährstoff für den menschlichen Körper. Es ist an Wachstum und Fortpflanzung beteiligt, indem es Bestandteil von Enzymen und aktivierenden Enzymen ist. Manganmangel tritt nur selten auf, da nur geringe Mengen benötigt werden und es in vielen Lebensmitteln enthalten ist.
Anwendungen von Mangan
Mangan wird häufig als Legierungszusatz für Stahl und Nichteisenmetalle verwendet. Der Grund dafür ist, dass der Zusatz von Mangan die Metalleigenschaften wie Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit verbessert. So werden beispielsweise Schiffsschrauben aus manganhaltigem Messing hergestellt, das gegen Korrosion durch Seewasser beständig ist.
Außerdem hat Mangan ein breites Spektrum an Oxidationszahlen. Aufgrund seiner leicht veränderbaren Oxidationsstufe kann es als Katalysator für Redoxreaktionen verwendet werden. Manganoxid wird auch in Trockenbatterien und Lithium-Ionen-Autobatterien verwendet, wobei seine starke Oxidationskraft genutzt wird.
Eigenschaften von Mangan
Mangan hat einen Schmelzpunkt von 1246 °C und einen Siedepunkt von 2061 °C. Mangan an sich ist paramagnetisch, aber einige Legierungen, wie die Heusler-Legierungen, sind ferromagnetisch. Es gibt auch Verbindungen mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften.
Die Zersetzung von Wasserstoffperoxid in Sauerstoff und Wasser mit Mangandioxid als Katalysator ist eine bekannte Reaktion. An der Luft bildet Mangan eine Oxidschicht, die sein Inneres schützt und ihm eine rötlich-grauweiße Farbe verleiht. Mangan in Pulverform reagiert an der Luft mit Sauerstoff und Wasser.
Es nimmt Oxidationszahlen von -3 bis 7 an, wobei Oxidationszahlen wie +2, +3, +4, +6 und +7 stabil sind. Es ist in verdünnten Säuren leicht löslich und bildet blassrosa zweiwertige Mangan-Ionen.
Struktur von Mangan
Mangan ist ein Übergangsmetallelement mit dem Elementsymbol Mn. Es hat eine Dichte von 7,21 g/cm3 bei Raumtemperatur und eine Flüssigkeitsdichte von 5,95 g/cm3 am Schmelzpunkt.
Bei Raumtemperatur und Druck hat es eine kubisch-raumzentrierte Struktur; die unter 742 °C stabile Struktur ist das Alpha-Mangan, das einen komplexen kubischen Kristall mit 58 Atomen pro Einheitszelle bildet und hart und sehr spröde ist. Je nach Position der Atome hat es vier verschiedene Arten von Spin und gilt als antiferromagnetisch im weitesten Sinne, ohne durchgehendes magnetisches Moment.
Stabil bei 742-1095 °C ist β-Mangan. Es ist ein komplexer kubischer Kristall mit 20 Atomen pro Einheitszelle und ist paramagnetisch. γ-Mangan ist zwischen 1095 °C und 1134 °C stabil. Es nimmt eine kubisch-flächenzentrierte Struktur an und ist antiferromagnetisch; bei 1134-1245 °C ist delta-Mangan stabil. Es nimmt eine kubisch-raumzentrierte Struktur an und ist paramagnetisch.
Weitere Informationen zu Mangan
1. Isotope des Mangans
Das einzige natürlich vorkommende stabile Isotop ist 55 Mn. Es gibt 18 bekannte radioaktive Isotope, von denen 53 Mn mit einer Halbwertszeit von 3,7 Millionen Jahren das stabilste ist. Weitere Isotope sind 54 Mn mit einer Halbwertszeit von 312,3 Tagen und 52 Mn mit einer Halbwertszeit von 5,591 Jahren. Alle anderen Isotope haben eine Halbwertszeit von weniger als drei Stunden, und die meisten haben eine Halbwertszeit von weniger als einer Minute.
Die Massenzahl der Isotope reicht von 46 bis 65. Isotope mit einer Massenzahl unter 55 zerfallen z. B. durch Elektroneneinfang, während Isotope mit einer Massenzahl über 55 z. B. durch Betazerfall zerfallen.
2. Gefahren von Mangan
Eine Manganvergiftung verursacht Gelenkschmerzen, Kopfschmerzen, leichte Reizbarkeit und Schläfrigkeit, was zu Verwirrung und emotionaler Instabilität führt. Auch die Basalganglien und Pyramidenbahnen werden in Mitleidenschaft gezogen, was zum Parkinson-Syndrom und zu Gleichgewichtsstörungen sowie zu den bekannten psychiatrischen Symptomen wie Depression und Apathie führt.
Mangan ist ein starker Sauerstoffadsorber. Daher kann es in Brunnen und Höhlen mit einem hohen natürlichen Mangangehalt zu einem Sauerstoffmangel in der Innenluft kommen. Wenn man ohne ausreichende Belüftung in die Tiefe geht, kann dies zu Sauerstoffmangel und im schlimmsten Fall zum Tod führen.