Mangaan

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Mangaan
Periodiek systeem
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Mangaan
Mangaan
Algemeen
Naam Mangaan
Symbool Mn
Atoomnummer 25
Groep Mangaangroep
Periode Periode 4
Blok D-blok
Reeks Overgangsmetalen
Kleur Zilverkleurig
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u) 54,938
Elektronenconfiguratie [Ar]3d5 4s2
Oxidatietoestanden +2, +3, +4, +7
Elektronegativiteit (Pauling) 1,55
Atoomstraal (pm) 127
1e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1) 717,28
2e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1) 1509,04
3e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1) 3248,49
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m−3) 7430
Hardheid (Mohs) 6,0
Smeltpunt (K) 1517
Kookpunt (K) 2333
Aggregatietoestand Vast
Smeltwarmte (kJ·mol−1) 12,1
Verdampingswarmte (kJ·mol−1) 226,0
Kristalstructuur Kub
Molair volume (m3·mol−1) 7,35·10-6
Geluidssnelheid (m·s−1) 5150
Specifieke warmte (J·kg−1·K−1) 480
Elektrische weerstandΩ·cm) 144
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1) 7,82
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt,
tenzij anders aangegeven
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Mangaan is een scheikundig element met symbool Mn en atoomnummer 25. Het is een zilverkleurig overgangsmetaal.

Ontdekking[bewerken]

Al sinds de prehistorie wordt mangaan gebruikt. 15.000 jaar voor het begin van onze jaartelling werd het mineraal pyrolusiet (mangaan(IV)oxide, mangaandioxide) al gebruikt als pigment in verf. De Egyptenaren en Romeinen pasten mangaan toe tijdens de productie van glas, om de groenkleuring veroorzaakt door ijzerverontreinigingen tegen te gaan, maar ook om het glas een typische amethistkleur te geven. De Spartanen maakten legeringen van mangaan en ijzer waardoor de smeedbaarheid en hardheid van het ijzer verbeterd werd.

In de 17e eeuw produceerde de Duitse chemicus Glauber voor het eerst kaliumpermanganaat, een stof die veel toepassing vindt in chemische laboratoria. In het midden van de 18e eeuw werd mangaanoxide gebruikt voor chloorproductie.

De Zweedse chemici Scheele, Bergman en anderen kwamen tot de conclusie dat mangaan een element moest zijn.[1] Hun landgenoot Gahn isoleerde zuiver mangaan in 1774 door mangaanoxide te reduceren met koolstof.[1]

In het begin van de 19e eeuw gingen wetenschappers op zoek naar manieren waarop mangaan gebruikt kon worden in de productie van staal. In 1816 werd ontdekt dat de toevoeging van mangaan aan ijzer leidde tot een hardere staalvariant, zonder het breekbaar te maken.

De naam mangaan komt van het Latijnse magnes, dat magneet betekent.[1]

Verbindingen en toepassingen[bewerken]

Mangaan wordt voornamelijk gebruikt als additief in de staalproductie. Mangaan wordt toegevoegd aan gesmolten staal om zuurstof en zwavel te verwijderen en vormt een legering met staal, zodat dit makkelijker in vorm te buigen is. Verder verstevigt het staal en maakt het staal beter bestand tegen verwering.

Andere toepassingen van mangaan zijn:

  • mangaan(IV)oxide wordt gebruikt in batterijen
  • kaliumpermanganaat kent veel toepassingen als reagens, of vaak als oxidator en katalysator in de organische chemie (vanwege de zeer krachtige oxiderende eigenschappen wordt het soms gebruikt door de amateurpyrotechnicus)
  • de glasindustrie maakt net als in de oudheid nog steeds op kleine schaal gebruik van mangaan voor de kleuring van glas; mangaan geeft glas een paarse kleur.
  • in allerlei legeringen, zoals in mangaanstaal.

Verder is mangaan nodig voor de vorming van botweefsel en betrokken bij de stofwisseling van aminozuren, cholesterol en koolhydraten.[2]

Opmerkelijke eigenschappen[bewerken]

Mangaan is een vrij uniek metaal dat vrijwel niet te vervangen is door andere metalen. Het heeft veel eigenschappen die verschillen van andere elementen. Het is een erg hard, maar breekbaar metaal, dat moeilijk ontbrandt, maar makkelijk oxideert. Het element beschikt over ferromagnetische eigenschappen en het kan verschillende oxidatietoestanden aannemen. De oxidatietoestanden +2, +3, +4 en +7 komen geregeld voor en ook +1 en +6 worden soms waargenomen. Vooral in de oxidatietoestand +7 is mangaan een krachtige oxidator. Mn2+ speelt een belangrijke rol in biologische systemen.

Verschijning[bewerken]

Er zijn veel plaatsen bekend waar mangaan in de aardkorst voorkomt, in de vorm van pyrolusiet (MnO2) en rhodochrosiet (MnCO3).[1] De kwaliteit van het erts is vaak matig. De beste bronnen worden gevonden in Zuid-Afrika en Oekraïne. Samen leveren deze twee gebieden ongeveer 80% van de totale jaarlijkse wereldproductie. Op de bodem van de oceanen wordt mangaan in enorme hoeveelheden aangetroffen in de vorm van mangaanknollen maar de winning hiervan is economisch niet aantrekkelijk door de grote diepte waarop deze knollen zich bevinden en de geringe hoeveelheid per oppervlakte-eenheid.[bron?] Ook op de bodem van Lake Michigan en Lake Superior zijn grote hoeveelheden van deze mangaanknollen gevonden.[1]

Isotopen[bewerken]

Nuvola single chevron right.svg Zie Isotopen van mangaan voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
Meest stabiele isotopen
Iso RA (%) Halveringstijd VV VE (MeV) VP
53Mn syn 3,74×106 j EV 3,436 53Cr
54Mn syn 312.3 d β- 1,377 54Fe
55Mn 100 stabiel met 30 neutronen

In de natuur is er één stabiele isotoop van mangaan bekend: 55Mn. Daarnaast zijn er zo'n 18 radioactieve mangaanisotopen bekend waarvan de halveringstijd varieert van enkele seconden tot miljoenen jaren.

Ionen[bewerken]

Oxidatiegetal Toelichting
0 Vrij metaal, komt niet in de natuur voor
+1
+2 Standaardwaarde voor mangaan in waterige oplossingen
+3 Mangaan(III)hydroxide, gevormd (en weer omgezet in oxidatietoestand +2) tijdens de bepaling van het zuurstofgehalte in watermonsters
+4 Vooral als mangaan(IV)oxide
+5
+6 Als manganaat, treedt op tijdens het vernietigen van cyanide met behulp van een basische oplossing van kaliumpermanganaat
+7 Vooral als kaliumpermanganaat in het laboratorium

Toxicologie en veiligheid[bewerken]

Mangaan is in poedervorm of als damp giftig. Zure permanganaatoplossingen tasten organisch materiaal aan en kunnen andere stoffen tot ontbranding brengen.

Mangaan is een stof die overal op aarde voorkomt. Mangaan is een toxisch essentieel sporenelement. Dit betekent dat mensen het nodig hebben, maar dat het bij te hoge concentratie in het menselijk lichaam giftig is. Mangaan krijgt de mens binnen via voedsel zoals spinazie, thee, soja, eieren en kruiden. Symptomen van mangaanvergiftiging zijn hallucinaties, vergeetachtigheid, parkinsonverschijnselen en schade aan de zenuwbanen. Te veel mangaan binnenkrijgen via eten komt eigenlijk niet voor. Chronische mangaanvergiftiging is meestal het gevolg van langdurige inademing van mangaanstof en is bij lassers een erkende beroepsziekte. De inademing zorgt ook voor longproblemen.

Externe links[bewerken]

Bronnen
  1. a b c d e (en) Hammond, C. R., CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 1975-1976, B-22, B-23
  2. Vitamine-info


Zoek dit woord op in WikiWoordenboek