Mangan

Mangan - chemisches Zeichen Mn, Ordnungszahl 25 - ist ein silbergraues, hartes, sehr sprödes, in verschiedenen Modifikationen auftretendes chemisches Element aus der Gruppe der Übergangsmetalle.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Mangan

Bezeichnung:Mangan Symbol:Mn Ordnungszahl:25 Atommasse:54,938043(2) u Periodensystem-Stellung:4. Periode, 7. Gruppe, d-Block Gruppen-Zugehörigkeit:Übergangsmetalle Entdeckung:1774 - Carl Wilhelm Scheele Bedeutung des Namens:Manganesia Nigra, lateinisch für Braunstein (enthält Mangan) Historische Bezeichnungen:Manganesium; Manganium Englischer Name:Manganese CAS-Nummer:7439-96-5 InChI-Key:PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N

Das Mangan-Atom

Das Mn-Atom - und damit das chemische Element Mangan - besitzt 25 positiv geladene Protonen im Atomkern und - im ungeladenen Mangan-Atom - die gleiche Anzahl an Elektronen in der Atomhülle.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Mangan-Isotope zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Mangan-Vorkommen bestehen nur einem Mangan-Nuklid; es besitzt die Massenzahl 55. Die relative Atommasse des Mangans wird mit 54,938043(2) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol

Kurzform

[Ar] 3d⁵ 4s²

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Mangan-Atom zu trennen.

1. IE:	7,43402 eV	2. IE:	15,6400 eV	3. IE:	33,668 eV	4. IE:	51,2 eV	5. IE:	72,4 eV	6. IE:	95,60 eV
7. IE:	119,204 eV	8. IE:	194,5 eV	9. IE:	221,8 eV	10. IE:	248,3 eV	11. IE:	286,0 eV	12. IE:	314,4 eV
13. IE:	343,6 eV	14. IE:	403,0 eV	15. IE:	435,166 eV	16. IE:	1134,7 eV	17. IE:	1224 eV	18. IE:	1317 eV
19. IE:	1437 eV	20. IE:	1539 eV	21. IE:	1644 eV	22. IE:	1788 eV	23. IE:	1879,9 eV	24. IE:	8140,7 eV
25. IE:	8572,01 eV	26. IE:	eV	27. IE:	eV	28. IE:	eV	29. IE:	eV	30. IE:	eV

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Mangan-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
6539	769,1	649,9	638,7

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
82,3	47,2	47,2

Weitere Daten

Atomradius:161 pm (berechnet)
140 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:119 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
105 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
103 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:7,35 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,321; ω_L1: 0,00084; ω_L2: 0,0050; ω_L3: 0,0050 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,30; F₁₃: 0,58; F₂₃: Austrittsarbeit:4,1 eV

Spektrallinien des Mangans

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Mangans mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemie des Mangans

Mangan besitzt 7 Valenzelektronen und es wurden alle Oxidationsstufen von -3 bis +7 beobachtet; der stabilste Oxidationszustand in Mangan-Verbindungen ist +2. Das Mn²⁺-Kation ist blass rosa und existiert in der Regel in einem High-Spin-Zustand von 5/2, also mit 5 ungepaarten Elektronen; low-spin-Zustände sind selten, aber bekannt.

Der +3-Oxidationszustand tritt in Verbindungen wie Mangan(III)-acetat auf;, diese Substanzen sind jedoch ziemlich starke Oxidationsmittel und neigen in Lösung zu Disproportionierung, wobei Mangan(II) und Mangan(IV) gebildet werden. Feste Verbindungen mit Mn⁺³zeichnen sich durch ihre starke purpurrote Farbe aus und bevorzugen eine verzerrte oktaedrische Koordination, die sich aus dem Jahn-Teller-Effekt ergibt.

Eine kommerziell wichtige Mangan-Verbindung ist das Mangan(IV)-oxid, das als Kathode in Alkali-Mangan-Batterien verwendet wird.

Die Oxidationsstufe +5 kann durch Auflösen von Mangandioxid in geschmolzenem Natriumnitrit realisiert werden.

Manganat (VI) -Salze können durch Auflösen von Mn-Verbindungen wie Mangandioxid in geschmolzenem Alkali unter Luftkontakt hergestellt werden.

Manganverbindungen mit der Oxidationsstufe +7 beschränken sich auf das instabile Oxid Mn₂O₇ sowie auf das stark oxidierend wirkende, intensiv violett gefärbte Permanganat-Anions MnO₄^- und einige Oxyhalogenide (MnO₃F und MnO₃Cl).

Chemische Daten

Elektronegativität:1,55 nach Pauling
1,75 nach Allen
3,4349 eV nach Gosh-Gupta
3,72 eV nach PearsonElektronaffinität:-0,5(2) eV bzw. -50(19) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+2, +4, +7 (-3, -2, -2, +1, +3, +5, +6)

Standardpotentiale

Normalpotential des Mangans:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-1,185	+ II	Mangan(II)-Kation	Mn²⁺	+ 2 e^-	⇔	Mn (s)	Mangan	0
0,59	+ VII	Manganat(VII)-Anion	MnO₄^- + 2 H₂O	+ 3 e^-	⇔	MnO₂ (s) + 4 OH^-	Mangandioxid	+ IV
0,95	+ IV	Mangandioxid	MnO₂ (s) + 4 H⁺	+ e^-	⇔	Mn³⁺ + 2 H₂O	Mangan(III)-Kation	+ III
1,23	+ IV	Mangandioxid	MnO₂ (s) + 4 H⁺	+ 2 e^-	⇔	Mn²⁺ + 2 H₂O	Mangan(II)-Kation	+ II
1,51	+ VII	Permanganat-Anion	MnO₄^- + 8 H⁺	+ 5 e^-	⇔	Mn²⁺ + 4 H₂O	Mangan(II)-Kation	+ II
1,7	+ VII	Permanganat-Anion	MnO₄^- + 4 H⁺	+ 3 e^-	⇔	β-MnO₂ (s) + 2 H₂O	Mangandioxid	+ IV

Material- und physikalische Eigenschaften des Mangans

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Mangan-Metalls auf.

Schmelzpunkt:1246 °C Schmelzenthalpie (molar):12,91 kJ mol^-1 Siedepunkt:2061 °C Verdampfungsenthalpie:219,7 kJ mol^-1 Wärmekapazität:26,32 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,479 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:409 K Thermische Leitfähigkeit:7,81 W m^-1 K^-1 Temperaturleitzahl:6 mm² s^-1 bei 20°C (Temperaturleitfähigkeit) Wärmeausdehnung:21,7 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrischer Widerstand:1,44 μΩ m bei 20 °C Dichte:7,21 g cm^-3 bei 20 °C Elastizitätsmodul:191 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):59,6 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0168 GPa^-1 300 K Kristallstruktur:kubisch-raumzentriert - bcc Gitterkonstanten:a = 891,1 pm Raumgruppe:l43m - Nr. 217 (α-Mn) Härte:nach Mohs: 6,0
nach Brinell: 0,196 GPa Magnetismus:paramagnetisch Magnetische Suszeptibilität:9,0 × 10^-4 cm³ mol^-1 Schallgeschwindigkeit:5150 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
280,7 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:238,5 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:32,0 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
173,7 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Externe Informationsangebote

Vorlesungsskripten und Vorlesungsmaterialien

Manganenzyme und Photosystem II
Vortragsskript 2. FH Münster

Manganenzyme und Photosystem II
Vortragsskript 1. FH Münster - Format: PDF

Verbindungsklassen

Chalkogenometallatverbindungen
Synthese, Strukturchemie und physikalische Untersuchungen an Mangan-, Eisen- und Quecksilber-Chalkogenometallatverbindungen. Dissertation

Mangan-Chalkogenometallate
... der 15. Gruppe und binäre Kupfertelluride: Synthese, Strukturen, Hochdruckchemie und physikalische Eigenschaften. Universität Regensburg

Mangan-Guanidin-Komplexe
Mangan- und Eisen-Guanidin-Komplexe und ihre Anwendung als Katalysatoren in der Alkenepoxidierung. Dissertation. Universität Paderborn, 2011

Mangan-Polyolato-Komplexe
Mangan(IV)-Polyolato-Komplexe: Untersuchungen zur Struktur kristalliner Verbindungen und zur Sauerstoffabsorption in Lösung. Dissertation. LMU München, 2001

Einzelne Verbindungen

Mangan und Manganverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbare Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Geochemie und Biogeochemie

Manganhaltige Minerale
Informationen zum Mangan und den Manganmineralien. Mineralien Atlas

Organisationen, Verbände

International Manganese Institute
IMnI ist ein gemeinnütziger Industrieverband, der Manganerz- und Legierungshersteller, Hersteller von Produkten auf Manganbasis, Händler, Industriedienstleister sowie Universitäten und Forschungseinrichtungen weltweit vertritt - [e, cn]

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 28.02.2020.

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