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Mangan

Chemie und Physik des chemischen Elements Mangan.



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

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

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 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

 

 

Externe Informationsangebote

Die nachfolgende Liste enthält einige interessante Informationsangebote zum Mangan und zu den Manganverbindungen anderer Anbieter, für dessen Inhalte die jeweiligen Seitenbetreiber verantwortlich sind.



Vorlesungsskripten und Vorlesungsmaterialien

Manganenzyme und Photosystem II
Vortragsskript 2. FH Münster

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

Oxidationsstufen
Vortragsskript: Die Oxidationsstufen des Mangans. Universität Bayreuth



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 29.01.2019.



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