MANGAN

1. MANGAN chemická značka Mn (lat. Manganum) relativní atomová hmotnost je 54,9380454(41) amu protonové číslo 25 elektronová konfigurace [Ar] 3d5 4s2 elektronegativita 1,48 skupenství pevné počet přírodních izotopů 1 teplota tání 1246 °C, (1519 K) teplota varu 2061 °C, (2334 K) Diana Hnátková, 2.A

3. Základní chemické a fyzikální vlastnosti • kovový, křehký a značně tvrdý prvek světle šedé barvy • patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-slupce • ve třech stabilních modifikacích • α-mangan > stabilní za obyčejné teploty • β-mangan > stabilní v rozmezí 742 °C až 1070 °C • γ-mangan > stabilní v rozmezí 1070 °C až 1160 °C • s rostoucím oxidačním číslem klesá zásaditost a stoupá kyselost • ve sloučeninách se vyskytuje především v řadě od Mn+1 po Mn+7 • nejstálejší jsou však sloučeniny manganu Mn+2, Mn+4a Mn+7 • snadno lze získat i sloučeniny s oxidačním číslem Mn+3, Mn+5 i Mn+6 • v koncentrované H2SO4 se rozpouští za vzniku SO2 • v HNO3 se podle její koncentrace rozpouští buď za vzniku NO nebo NO2 • chemicky je podobný železu - jeho odolnost vůči korozi je nízká • za normálních teplot je málo reaktivní, ale za vyšší teploty se slučuje s • mnoha prvky - fosfor, halogeny, dusík, síra, uhlík, křemík atd. • jemně rozetřený práškový mangan je samozápalný na vzduchu

4. Mangan se svými vlastnostmi podobá prvkům a sloučeninám sedmé hlavní podskupiny - halogenům - zejména pak chloru ve svém nejvyšším oxidačním čísle - chloristany se velmi podobají manganistanům.

5. Beketova řada napětí kovů Kov stojící vlevo - před vodíkem je schopen vodík (v kladném oxidačním stavu) zredukovat (např. z kyselin) a sám se oxiduje. Kovy stojící velmi daleko před vodíkem ho zredukují i z vody   Kov (v kladném oxidačním stavu) stojící vpravo - za vodíkem je schopen vodík zoxidovat a sám se redukuje. Mangan je také schopný rozkládat vodu a uvolňovat z ní vodík.

6. Výskyt manganu • v zemské kůře průměrný obsah manganu odpovídá 0,1% a ve výskytu na Zemi • se řadí na 12. místo (je po železe a titanu 3. nejrozšířenější kov na Zemi) • v přírodě se mangan vyskytuje prakticky vždy současně s rudami železa • hlavním minerálem manganu je pyroluzit (burel) MnO2 • další významnější nerosty jsou: • hausmannit Mn3O4 • braunit Mn2O3 • manganit MnO(OH) • rhodochrozit neboli dialogit MnCO3 • roční těžba manganových rud je přibližně 10 milionů tun a z toho se vytěží • 3,4 mil. tun v Rusku, 2,1 mil. tun JAR, 1 mil. tun v Gabonu a Brazílii, 0,58 mil. • tun v Austrálii a 0,5 mil. tun v Číně • v České republice se rudy manganu vyskytují v Krušných horách • zajímavé objekty jsou manganové konkrece = kulovité útvary, které se hojně • vyskytují na některých místech oceánského dna, kde jich je více než 1012 tun • Tyto konkrece obsahují 15-30 % manganu, Fe a v menší míře Ni, Cu a Co • Rudy, které se používají k průmyslovému získávání kovů musí obsahovat • nejméně 35%, z čehož vyplývá, že tyto rudy nejsou ekonomicky nejvhodnější

7. Manganová ruda – manganit MnO(OH) pyroluzit (burel) MnO2 braunit Mn2O3

8. Získávání manganu • základem výroby manganu je redukce uhlíkem (koksem) ve vysoké peci: • Mn3O4 + 4 C → 3 Mn + 4 CO • protože je neekonomické oddělovat v rudě pouze • složky s manganem, vzniká tímto postupem slitina • Fe a Mn – ferromangan (manganu kolem 70 – 90%) • tato slitina je naprosto vyhovující pro další hutní • zpracování při legování ocelí, protože v nich je železo • přítomno jako hlavní složka • mangan se získavá aluminotermicky redukcí kovovým • hliníkem • při výrobě se vychází z burelu, ale ten by s Al reagoval • příliš prudce, a proto se musí nejprve převést na Mn3O4, • který reguje klidněji. • reakce Mn3O4 s hliníkem probíhá podle rovnice: • 3 Mn3O4 + 8 Al → 4 Al2O3 + 9 Mn • zvláště čistý mangan se získává elektrolýzou • roztoku síranu manganatého

9. Anorganické sloučeniny manganu Z mnoha sloučenin manganu jsou nejvýznamnější sloučeniny v mocenství Mn+2, Mn+4 a Mn+7. Většina sloučenin manganu je jen minimálně toxická a téměř všechny jsou barevné. Chlorid manganatý Síran manganatý Oxid manganičitý Sloučeniny manganaté Mn2+ • jsou jak v bezvodém stavu tak i v roztoku narůžovělé • v neutrálních roztocích při delším stání nejsou manganaté soli úplně stálé, ale oxidují se na soli manganité a oxid manganičitý Sloučeniny manganičité Mn4 • největší praktický význam má burel, který je velmi stabilní • manganičité soli jsou velmi málo stabilní známy pouze jako komplexní • sloučeniny

10. Sloučeniny manganisté Mn7+ • manganistany se připravují oxidací mangananů Oxid manganistý Mn2O7 je těžký olej, tmavý se zelenožlutým leskem. Při zahřívání vybuchuje a rozkládá se oxid manganičitý a kyslík. Kyselina manganistá HMnO4 je látka známá pouze v roztoku, ve kterém má fialovou barvu. Je to velmi silná kyselina podobná kyselině chloristé. Manganistan amonný NH4MnO4, fialová, ve vodě dobře rozpustná, explozivní látka. Manganistan draselný KMnO4- hypermangan je fialová látka, která se velmi dobře rozpouští ve vodě. V analytické chemii jsou roztoky KMnO4 jedním ze základních oxidačních činidel. Reakce manganistanu draselného se síranem železnatým v prostředí kyseliny sírové:

11. Krystalický manganistan draselný

12. Komplexní sloučeniny manganu Oxidační stav IV (d3) • je nejvyšším oxidačním stavem manganu, ve kt. je schopen tvořit komplexy • jejich počet je však malý - známé jsou tzv. acidomanganičitany • [MnX6]2- a [MnX5]-, kde X= F, Cl, IO3 a CN Oxidační stav III (d4) • komplexy s manganem s oxidačním číslem III mají ve vodném roztoku silné • oxidační vlastnosti Oxidační stav II (d5) • v tomto oxidačním stavu tvoří mangan nejvíce komplexů • stálost MnII vůči oxidaci i redukci je dána vlivem symetrické konfigurace d5 • nejtypičtější je světle růžový hexaaqua-manganatý kation [Mn(H2O)6]2+ Mangan je schopen vytvářet komplexy i s nižšími oxidačními čísly než MnII a MnIII. Komplexy (sice spíše organické) vytváří mangan i se zápornými oxidačními čísly.

13. Využití manganu • asi 95% světové produkce manganu se spotřebuje při výrobě oceli, • manganového bronzu a slitin hliníku • zbytek ve sklářském a keramickém průmyslu a výrobě chemikálií • manganistan draselný je látka se silnými oxidačními vlastnostmi • roztoky KMnO4 používány k dezinfekci potravin, např. masa,syrové zeleniny • oxidačních vlastností manganistanu se využívá také v pyrotechnice • síran manganatý a chlorid manganatý se používají v barvířství,v tisku tkanin • mangan patří mezi stopové prvky obsažené v našem organizmu, kde • hraje významnou roli v řadě fyziologických pochodů (např. metabolismus • cukrů, jeho nedostatek může zvyšovat riziko onemocnění cukrovkou)