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Das Periodensystem der Elemente für den Schulgebrauch |
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| Mangan | |
(Mangangruppe) 4. Periode _______________ 7. Gruppe (IUPAC 89) |
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| Elementart: Metall | Oxidationsstufe(n): +2 (+3, +4, +6, +7) |
| Schmelztemperatur: 1246 °C (1519 K) | Elektronegativität: 1,5 |
| Siedetemperatur: 2061 °C (2334 K) | Atomradius: 137 pm |
| Dichte: 7,47 g/cm3 | Erdkrustenhäufigkeit: 0,09 % |
| Anordnung der Elektronen | |||||||||||||||||||
| 1s | 2s | 2p | 3s | 3p | 3d | 4s | 4p | 4d | 4f | 5s | 5p | 5d | 5f | .. | 6s | 6p | 6d | ... | 7s |
| 2 | 2 | 6 | 2 | 6 | 5 | 2 | |||||||||||||
| Name | Von »magnesia nigra«, einer schwarzen, bei Magnesia in Kleinasien gefundenen Erde (Braunstein MnO2). | ||||||||||||||||||
| Entdeckung |
 Die schwedischen Chemiker Johan Gottlieb Gahn und Carl Wilhelm Scheele.
Mangan wurde 1774 von Carl Wilhelm Scheele entdeckt und von Johan Gottlieb Gahn in unreiner Form durch Reduktion von Braunstein (MnO2) mit Kohlenstoff erhalten. Scheele und Gahn nannten das neu entdeckte Element »Manganesium«.(Haus des Metallkontors in Stockholm) Reines Mangan wurde erstmals 1808 von John hergestellt. |
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| Eigenschaften | Eisenfarbenes, hartes, sprödes Metall. Läuft an der Luft unter Bildung einer schützenden Deckschicht grau-bunt an. Löst sich leicht in verdünnten Säuren zu Mn(II)-Salzen, wird bereits von Wasser angegriffen. Bildet zusammen mit Kupfer und Aluminium ferromagnetische Legierungen. Farbe der Verbindungen: Mn(II) meist rosa, Mn(VI) grün, Mn(VII) rotviolett. Kaliumpermanganat KMnO4 ist ein starkes Oxidationsmittel. Siehe dazu:  Oxidation von Glycerol mit Kaliumpermanganat |
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| Vorkommen |  Die Abbildung zeigt ein Manganerz mit eingeschlossenen Gesteinssplittern. Das Fundstück stammt aus einem Kalksteinbruch in Mittelhessen.
Die größte Manganerzlagerstätte der Erde stellen die Manganknollen am Boden der Weltmeere dar. Dabei handelt es sich um Abscheidungen von Mangan, Eisen, Nickel, Cobalt und anderen Metallen aus Meerwasser. Die Metalle liegen meist in Form von Oxiden vor. Manganknollen zeigen einen schaligen Aufbau mit einem Kern aus Fremdmaterial in der Mitte als Keim. Sie wachsen in einem Zeitraum von einer Million Jahren nur 1 - 10 Millimeter. Wirtschaftlich interessante Vorkommen finden sich im Pazifik in einer Meerestiefe ca. 5000 Metern. Der Abbau der Manganknollen vom Meeresboden erfordert nicht nur die Lösung technischer und ökonomischer Probleme: Es ist auch davon auszugehen, dass er erhebliche Schäden am empfindlichen Ökosystem der Tiefsee mit sich bringen wird. Die Ervorräte am Grunde der Ozeane werden auf mehrere Billionen Tonnen geschätzt. Bisher ist mit dem Abbau noch nicht begonnen worden, da die Rohstoffpreise für Mangan aus Festlandsvorkommen niedriger liegen.Abbildung:
Mangan ist ein Begleiter in Eisenerzen. Wichtige Minerale sind Pyrolusit (Braunstein) MnO2, Manganit MnO(OH), Hausmannit Mn3O4 und Rhodochrosit MnCO3.
ManganknolleFoto: www.minerals-online.de  Hausmannit ist ein Manganoxid mit Mangan in den Oxidationsstufen +2 und +4. Foto: www.minerals-online.de  Wegen seiner rosaroten Farbe wird der Rhodochrosit auch als Himbeerspat bezeichnet.  Im Solnhofener Plattenkalk hat sich Pyrolusit (MnO2) in dendritischer Form abgelagert (dendritisch = verästelt, verzweigt). Mangan findet sich als Spurenelement in Pflanzen. |
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| Herstellung | Die aluminothermische Herstellung aus MnO2 durch Reduktion mit Aluminium wird heute nicht mehr durchgeführt. Reines Mangan wird durch Elektrolyse von Mangan(II)-sulfat-Lösung gewonnen. Dabei scheidet sich an der Kathode aus rostfreiem Stahl Mangan hoher Reinheit ab. Das für die Stahlerzeugung benötigte »Ferromangan« wird durch Reduktion eisenhaltiger Manganerze mit Koks erzeugt. Ferromangan für Legierungszwecke (ca. 80% Mn, Rest Fe, wenig C, Si, P) |
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| Verbindungen | Mangandioxid (Braunstein) MnO2; Kaliumpermanganat KMnO4 | ||||||||||||||||||
| Verwendung | Über 90% der Manganproduktion werden als "Ferromangan" bei der Stahlherstellung verwendet. Manganhaltige Sonderstähle (Manganhartstähle) werden insbesondere für stark beanspruchte Verschleißteile, wie z.B. Pflugscharen, Brechbacken und Hämmer in Erzzerkleinerungsanlagen, eingesetzt. Der Bohrkopf dieses Sprenglochbohrers für Kalkgestein besteht aus Manganhartstahl. Widerstandslegierungen wie Manganin® (CuMn12Ni) oder Zeranin® (CuMn7Sn) enthalten neben Kupfer auch Mangan. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass ihr elektrischer Widerstand relativ temperatur-unabhängig ist.  Die ISABELLENHÜTTE Heusler GmbH & Co. KG in Dillenburg liefert u.a. manganhaltige Präzisionswiderstandslegierungen (z.B. Manganin). Die Abbildung zeigt das Abgießen der Legierungsschmelze vom Mittelfrequenzofen in eine Stopfenpfanne.
 Durch Walzen wird die Legierung nach dem Guss in die gewünschte Form gebracht. Auf dem Foto ist die "Vorwalze" zu sehen.
 Diverse Widerstandslegierungen.
Mangan(IV)-oxid MnO2 findet sich in Taschenlampenbatterien und als dunkelgraubraunes Farbpigment in Dachziegeln. |
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| Isotope | 55Mn (100%) | ||||||||||||||||||
| Redox-Potenziale |
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Mn2+ + 2 e–
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