Mangan (Mn)

Mangan w układzie okresowym

Pierwiastek leży w czwartym okresie, czyli w czwartym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 4 powłokach. Znajduje się w 7 grupie (blok d — pierwiastek przejściowy, zapełniana jest podpowłoka d). W tej samej grupie stoją: Technet, Ren, Bohr — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Mangan jest ciałem stałym (topnieje w 1246 °C, wrze w 2061 °C).

Mangan — co to za pierwiastek

Twardzi szyny kolejowe i siedzi w każdej zwykłej baterii cynkowo-węglowej.

Właściwości pierwiastka Mangan

Mangan to srebrzystoszary metal o lekko różowawym odcieniu, twardy, ale tak kruchy, że nie da się go kuć ani walcować — pod młotkiem po prostu pęka. Topi się w 1246 stopniach Celsjusza, wrze w 2061, a jego gęstość to 7,21 grama na centymetr sześcienny. Na powietrzu pokrywa się warstewką tlenku, a rozdrobniony na proszek pali się. Z rozcieńczonymi kwasami reaguje, wypierając wodór, z wodą bardzo powoli. Jako metal przejściowy przyjmuje kilka stopni utlenienia i każdy ma inną barwę: roztwory jonów Mn²⁺ są bladoróżowe, tlenek manganu(IV) jest brunatnoczarny, a jony manganianowe(VII) barwią wodę na intensywny fiolet. Wdychanie pyłów manganowych przez dłuższy czas uszkadza układ nerwowy, dlatego spawacze pracują w maskach z filtrem.

Zastosowanie pierwiastka Mangan

Zdecydowana większość wydobywanego manganu trafia do hut żelaza. Dodany do ciekłej stali wiąże tlen i siarkę, które psułyby jej strukturę, więc bez manganu nie da się wyprodukować nawet zwykłej stali konstrukcyjnej. Stal manganowa, zwana stalą Hadfielda, ma tę własność, że utwardza się od uderzeń: im mocniej się ją obija, tym twardsza robi się jej powierzchnia. Wykonuje się z niej rozjazdy kolejowe, szczęki kruszarek, lemiesze i ogniwa gąsienic koparek. Tlenek manganu(IV) siedzi w każdej zwykłej baterii cynkowo-węglowej i alkalicznej, gdzie odbiera elektrony podczas pracy ogniwa. Hutnicy szkła dodają go, żeby usunąć zielonkawy odcień pochodzący od żelaza, a w większej ilości — żeby zabarwić szkło na fioletowo. Nadmanganian potasu służy do odkażania wody i ran oraz jako odczynnik w laboratorium. Mangan jest też mikroelementem: dodaje się go do nawozów, pasz i suplementów, bo bez niego rośliny nie prowadzą fotosyntezy, a organizm człowieka nie uruchamia części enzymów.

Mangan — najważniejsze związki chemiczne

Tlenek manganu(IV) MnO₂ to najważniejsza ruda manganu, zwana piroluzytem; poza bateriami służy jako katalizator rozkładu wody utlenionej i jako czarny pigment. Nadmanganian potasu KMnO₄, poprawnie manganian(VII) potasu, tworzy ciemnofioletowe kryształy i jest silnym utleniaczem — używa się go do odkażania, do utleniania związków organicznych i w analizie zwanej manganometrią. Siarczan(VI) manganu(II) MnSO₄ wchodzi w skład nawozów i pasz. Chlorek manganu(II) MnCl₂ i tlenek manganu(II) MnO są bladoróżowe albo zielonkawe, co dobrze pokazuje, jak silnie barwa zależy od stopnia utlenienia. Z działania mocnych zasad na nadmanganian powstaje manganian(VI) potasu K₂MnO₄ o wyraźnie zielonej barwie.

Mangan — gdzie go spotykasz

• baterie
• szyny
• stal
• szkło
• suplementy

Mangan w szkole — co trzeba wiedzieć

Mangan zajmuje 7 grupę i 4 okres, należy do bloku d, a jego konfiguracja to [Ar] 3d⁵ 4s². Warto zauważyć podpowłokę d zapełnioną dokładnie do połowy — to układ szczególnie trwały. Pierwsza pułapka: mangan Mn i magnez Mg to zupełnie różne pierwiastki, a ich symbole różnią się jedną literą. Druga pułapka to nazewnictwo soli. Manganian(VII) potasu KMnO₄ to ten fioletowy nadmanganian, a manganian(VI) potasu K₂MnO₄ jest zielony. W liceum najczęściej pyta się o reakcje z KMnO₄: w środowisku kwaśnym fiolet znika, bo powstają bezbarwne jony Mn²⁺, w obojętnym wypada brunatny osad MnO₂, a w zasadowym roztwór zielenieje. Ten schemat trzech barw najlepiej po prostu zapamiętać, bo wraca na każdym sprawdzianie z reakcji utleniania i redukcji.

Mangan — historia odkrycia

Piroluzyt, czarny minerał manganu, wykorzystywali już starożytni szklarze do odbarwiania szkła, a malarze epoki kamienia — jako czarny barwnik na ścianach jaskiń. Długo uważano go za odmianę rudy żelaza. W 1774 roku szwedzki chemik Carl Wilhelm Scheele wykazał, że piroluzyt zawiera nieznany pierwiastek, ale wydzielić go potrafił dopiero jego rodak Johan Gottlieb Gahn, który w tym samym roku ogrzał minerał z węglem i otrzymał metaliczny mangan. Nazwa wywodzi się od greckiej krainy Magnezja, skąd sprowadzano czarne minerały, i od łacińskiego magnes — piroluzyt mylono bowiem z magnetytem przyciągającym żelazo.

Mangan — skąd wzięła się nazwa

od Magnezji, przez łac. magnes

Mangan — izotopy

mangan-55 trwały

Mangan — bezpieczeństwo

Przewlekłe wdychanie pyłów uszkadza układ nerwowy.

Ciekawostki o pierwiastku Mangan

• Nadmanganian potasu barwi wodę na intensywny fiolet w ułamku sekundy.
• Na dnie oceanów leżą miliony ton konkrecji manganowych — czarnych bulw wielkości ziemniaka, które narastają niewyobrażalnie wolno i są przedmiotem sporów o wydobycie głębinowe.
• Najstarsze czarne malowidła jaskiniowe wykonano nie węglem drzewnym, lecz tlenkami manganu roztartymi z tłuszczem.
• W chloroplastach roślin pracuje niewielki kompleks zawierający mangan, który rozbija cząsteczki wody i uwalnia tlen, którym oddychamy.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Mangan