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Mangan

Chemie und Physik des chemischen Elements Mangan.



Mangan Chemie

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

SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f
Mn25[Ar] 3d5 4s2 2262652

 

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 eV2. IE: 15,6400 eV3. IE: 33,668 eV4. IE: 51,2 eV5. IE: 72,4 eV6. IE: 95,60 eV
7. IE: 119,204 eV8. IE: 194,5 eV9. IE: 221,8 eV10. IE: 248,3 eV11. IE: 286,0 eV12. IE: 314,4 eV
13. IE: 343,6 eV14. IE: 403,0 eV15. IE: 435,166 eV16. IE: 1134,7 eV17. IE: 1224 eV18. IE: 1317 eV
19. IE: 1437 eV20. IE: 1539 eV21. IE: 1644 eV22. IE: 1788 eV23. IE: 1879,9 eV24. IE: 8140,7 eV
25. IE: 8572,01 eV26. IE: eV27. IE: eV28. IE: eV29. IE: eV30. 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.

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
6539769,1649,9638,7

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
82,347,247,2

 

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:ωK: 0,321; ωL1: 0,00084; ωL2: 0,0050; ωL3: 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:

Mangan-Spektrallinien

 

 

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 Pearson
Elektronaffinität:-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)NoxName Ox.Ox.e-Red.Name Red.Nox
-1,185+ IIMangan(II)-KationMn2++ 2 e-Mn (s)Mangan0
0,59+ VIIManganat(VII)-AnionMnO4- + 2 H2O+ 3 e-MnO2 (s) + 4 OH-Mangandioxid+ IV
0,95+ IVMangandioxidMnO2 (s) + 4 H++ e-Mn3+ + 2 H2OMangan(III)-Kation+ III
1,23+ IVMangandioxidMnO2 (s) + 4 H++ 2 e-Mn2+ + 2 H2OMangan(II)-Kation+ II
1,51+ VIIPermanganat-Anion MnO4- + 8 H++ 5 e-Mn2+ + 4 H2OMangan(II)-Kation+ II
1,7+ VIIPermanganat-AnionMnO4- + 4 H++ 3 e-β-MnO2 (s) + 2 H2OMangandioxid+ 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

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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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