Mangan

Mangan (Jawi: ‏ماڠن‎‎) atau besi kawi atau bekawi^[2] ialah unsur bersimbol Mn dengan nombor atom 25. Logam rapuh ini berwarna kelabu keputih-putihan dan digunakan dalam perusahaan membuat keluli, kaca dan sebagainya.

Mangan,  ₂₅Mn

Ciri-ciri umum
Rupa	Keperakan, seperti logam
Mangan dalam jadual berkala
- ↑ Mn ↓ Tc kromium ← mangan → besi
Nombor atom (Z)	25
Kumpulan, kala	kumpulan 7, kala 4
Blok	Blok d
Konfigurasi elektron	[Ar] 3d5 4s2
Bil. elektron per petala/cengkerang	2, 8, 13, 2
Ciri-ciri fizikal
Takat lebur	1519 K ​(1246 °C, ​2275 °F)
Takat didih	2334 K ​(2061 °C, ​3742 °F)
Ketumpatan suhu bilik hampir	7.21 g/cm3
apabila cecair, pada t.l.	5.95 g/cm3
Haba pelakuran	12.91 kJ/mol
Haba pengewapan	221 kJ/mol
Muatan haba molar	26.32 J/(mol·K)
Tekanan wap T (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada S (K) 1228 1347 1493 1691 1955 2333
Ciri-ciri atom
Keadaan pengoksidaan	7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −3 ​Berasid, bes atau amfoterik, bergantung kepada keadaan pengoksidaan
Keelektronegatifan	Skala Pauling: 1.55
Tenaga pengionan	pertama: 717.3 kJ/mol ke-2: 1509.0 kJ/mol ke-3: 3248 kJ/mol (lagi)
Jejari atom	empirik: 127 pm
Jejari kovalen	Spin rendah: 139±5 pm Spin tinggi: 161±8 pm
Rampaian
Struktur hablur	​kiub berpusatkan badan (bcc)
Kelajuan bunyi rod nipis	5150 m/s (pada 20 °C)
Pekali pengembangan terma	21.7 µm/(m·K) (pada 25 °C)
Daya pengaliran terma	7.81 W/(m·K)
Kerintangan elektrik	1.44 µΩ·m (pada 20 °C)
Sifat kemagnetan	paramagnetic
Kerentanan magnet (χmol)	(α) +529.0·10−6 cm3/mol (293 K)[1]
Modulus Young	198 GPa
Modulus pukal	120 GPa
Skala Mohs	6.0
Kekerasan Brinell	196 MPa
Nombor CAS	7439-96-5
Sejarah
Penemuan	Carl Wilhelm Scheele (1774)
Pengasiangan pertama	Johann Gottlieb Gahn (1774)
Isotop utama bagi mangan
Iso­top Kelim­pahan Separuh hayat Mod reputan Pro­duk 52Mn syn 5.6 d ε – 52Cr β+ 0.575 52Cr 53Mn surih 3.74×106 y ε 53Cr 54Mn syn 312.03 d ε 1.377 54Cr γ 0.834 – 55Mn 100% adalah stabil dengan 30 neutron
lihat bincang sunting | rujukan | dalam Wikidata

Ciri

Logam mangan adalah rapuh dan senang pecah serta mudah mengalami pengoksidaan.^[3] Mangan memiliki takat lebur pada 1,246 °C dan takat didih pada 2,100 °C.^[4] Daripada segi susunan hablur, mangan memiliki empat jenis susunan hablur dan berkait dengan suhu mangan, seperti di bawah:^[5]

Jenis mangan mengikut susunan hablur

Jenis	Julat suhu (°C)	Bentuk hablur		Sifat magnet
		Rajah	Huraian
α-Mangan	Suhu < 742		Seperti kiub berpusatkan badan	Antiferomagnet
β-Mangan	742 - 1,095		Struktur kiub hablur rumit	Paramagnet
γ-Mangan	1,095 - 1,134		Kiub berpusatkan muka	Antiferomagnet
δ-Mangan	Suhu > 1,134		Kiub berpusatkan badan	Paramagnet

Isotop

Setakat ini, isotop-isotop mangan dengan jisim atom daripada 46 u (⁴⁶Mn) ke 65 u (⁶⁵Mn) telah dibuktikan. Mangan memiliki hanya satu isotop stabil, mangan-55 (⁵⁵Mn) dengan jisim atom 54.930854 u.^[6] Radioisotop mangan yang paling tahan lama ialah ⁵³Mn dengan separuh hayat kira-kira 3.7 juta tahun. Radioisotop ini boleh terbentuk melalui tindak balas atom ferum-54, ⁵⁴Fe dengan atom helium-3, ³He seperti di bawah:^[7]

${\displaystyle {\ce {^{54}_{26}Fe + ^{3}_{2}He -> ^{53}_{26}Fe + ^{4}_{2}He ->[-e^-] ^{53}_{25}Mn}}}$

Peringkat pengoksidaan

Peringkat-peringkat pengoksidaan umum mangan ialah +2, +3, +4, +6, and +7. Peringkat pengoksidaan mangan yang paling stabil ialah +2 seperti mangan(II) sulfida (MnSO₄). Sebatian dengan mangan pada peringkat pengoksidaan +7 seperti sebatian-sebatian permanganat, MnO₄^- ialah agen pengoksidaan yang kuat.^[3]

Kewujudan

Mangan mempunyai kepekatan sebanyak 1,000 bahagian per juta (0.01%) dalam kerak Bumi, menjadikan mangan sebagai unsur ke-11 paling banyak dalam kerak Bumi.^[8] Simpanan mangan global dianggarkan sebanyak 760 juta tan.^[9]

Nodul mangan ialah bebola hidroksida mangan yang dijumpai di dasar lautan. Menurut kajian 1978, kira-kira 500 bilion tan nodul mangan yang wujud di seluruh dunia.^[10] Namun begitu, usaha untuk mencari jalan kepada pengekstratan nodul mangan secara berpatutan telah diabaikan sejak 1970-an.^[11]

Di sistem suria, kepekatan ⁵⁵Mn ialah 9,550 bahagian per juta atom silikon, di mana 72% daripadanya dijumpai dalam meteorit dan oleh itu, ialah isotop ke-33 paling banyak dalam sistem suria.^[12]

Pengekstratan

Kira-kira 18 juta tan logam mangan telah diekstrat di seluruh dunia pada tahun 2018. Negara-negara pengeluar mangan terbesar termasuklah Afrika Selatan (5.5 juta tan), Australia (3.1 juta tan) dan Gabon (2.3 juta tan) pada 2018.^[9]

Kegunaan

Kira-kira 90% penggunaan mangan tertakluk kepada bidang metalurgi. Dalam pengekstratan besi daripada bijihnya, mangan berfungsi untuk mengeluarkan oksigen dan sulfur daripada bijih. Mangan juga ialah unsur penting penghasilan aloi keluli. Dalam bidang metalurgi, kira-kira 30% bekalan mangan digunakan dalam proses pengekstratan manakala selebihnya digunakan dalam penghasilan keluli.^[13]

Logam mangan digunakan dalam beberapa jenis bateri seperti bateri litium-ion dan bateri nikel-logam hidrida. Mangan juga digunakan sebagai makanan haiwan serta baja.^[14]

Fungsi biologi

Mangan ialah salah satu unsur penting dalam benda hidup. Mangan, biasanya ion Mn²⁺ lazim dijumpai dalam enzim sebagai kofaktor dengan pelbagai fungsi.^[15] Selain itu, mangan juga digunakan dalam penghasilan tenaga dalam bakteria-bakteria tertentu seperti bakteria marin, Shewanella putrefaciens yang melaksanakan respirasi anaerob dengan bantuan ion Mn⁴⁺ yang berperanan sebagai penerima elektron terminal dan menurun menjadi ion Mn²⁺.^[16] Enzim mangan peroksidase pada kulat Phanerochaete chrysosporium dikenal pasti sebagai salah satu enzim yang membenarkan penguraian lignin.

Dalam tumbuhan hijau, empat ion mangan (dalam peringkat pengoksidaan +2 ke +4)^[17] wujud dalam kompleks evolusi oksigen yang berperanan dalam penukaran molekul air kepada molekul oksigen dalam tindak balas cahaya fotosintesis.^[18]

Gangguan kesihatan

Pendedahan diri terhadap mangan secara berlebihan boleh menjurus kepada manganisme, suatu masalah kesihatan yang menyebabkan gangguan mental seperti perubahan perasaan dan tingkah laku kompulsif,^[19] dan boleh menyebabkan simptom yang menyerupai penyakit Parkinson sekiranya berlanjutan. Kekurangan mangnesium adalah jarang berlaku, dan boleh menyebabkan perubahan pada sistem rangka, gangguan neurologi, masalah metabolisme karbohidrat, masalah pertumbuhan serta masalah kesuburan.^[20]