Mangan

Mangan är ett grå-vitt metalliskt grundämne som liknar järn. Det används ofta i legeringar med järn i till exempel rostfritt stål. Ibland används manganföreningar i glasyrer. Mangan är essentiellt för alla organismer.

För andra betydelser, se Mangan (olika betydelser).

Mangan
Nummer 25 Tecken Mn Grupp 7 Period 4 Block d
Mn ↓ Tc Krom ← Mangan → Järn     [Ar] 3d5 4s2             25Mn                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Ett grovt fragment av glänsande manganmetall. Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa	54,938044(3)[1] u
Utseende	Silver
Fysikaliska egenskaper
Densitet vid r.t.	7,21 g/cm3
– flytande, vid smältpunkten	5,95 g/cm3
Aggregationstillstånd	Fast
Smältpunkt	1 519 K (1 246 °C)
Kokpunkt	2 334 K (2 061 °C)
Molvolym	7,35 × 10−6 m³/mol
Smältvärme	13,2 kJ/mol
Ångbildningsvärme	225[2] kJ/mol
Specifik värmekapacitet	479,5[3] J/(kg × K)
Molär värmekapacitet	26,32 J/(mol × K)
Ångtryck Tr. (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k Te. (K) 1 228 1 347 1 493 1 691 1 955 2 333
Atomära egenskaper
Atomradie	127 pm
Kovalent radie	139 pm
Elektronaffinitet	0 kJ/mol
Jonisationspotential	Första: 717,3 kJ/mol Andra: 1 509 kJ/mol Tredje: 3 248 kJ/mol Fjärde: 4 940 kJ/mol (Lista)
Arbetsfunktion	4,1[4] eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration	[Ar] 3d5 4s2
e− per skal	2, 8, 13, 2
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd	7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −3
Oxider (basicitet)	MnO (basisk), Mn3O4, Mn2O3, MnO2, Mn2O7 (starkt sur)
Elektronegativitet	1,55 (Paulingskalan) 1,75 (Allenskalan)
Normalpotential	−1,18 V (Mn2+ + 2 e− → Mn)
Diverse
Kristallstruktur	Kubisk rymdcentrerad (bcc)
Ljudhastighet	5150 m/s
Termisk expansion	21,7 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga	7,81 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet	6,94 × 105 A/(V × m)
Elektrisk resistivitet	1,44 nΩ × m (20 °C)
Magnetism	Paramagnetisk
Magnetisk susceptibilitet	α: 9 × 10−4 β: 8,2 × 10−4[5]
Néelpunkt	100 K (−173,15 °C)
Youngs modul	198 GPa
Kompressionsmodul	120 GPa
Mohs hårdhet	6
Brinells hårdhet	196 MPa
Identifikation
CAS-nummer	7439-96-5
Pubchem	23930
Historia
Namnursprung	Från magnesia nigra[6], som i sin tur är hämtat från Magnesia (liksom magnesium).[7][8]
Upptäckt	Torbern Olof Bergman (1770)
Första isolation	Johann Gottlieb Gahn (1774)
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Manganisotoper Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP 52Mn {syn.} 5,591 d ε 4,712 52Cr 53Mn {syn.} 3,74 a ε 0,597 MeV 53Cr 54Mn {syn.} 312,3 d ε β− 1,377 0,697 54Cr 54Fe 55Mn 100 % Stabil
Säkerhetsinformation
Säkerhetsdatablad: Sigma-Aldrich
Globalt harmoniserat system för klassifikation och märkning av kemikalier GHS-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [9] Pulver: Brandfarlig
H-fraser	H228
P-fraser	P210, P240, P241, P280, P370+378
EU-märkning av farliga ämnen EU-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [9] Pulver: Brandfarlig (F)
R-fraser	R11
S-fraser	S7, S33, S43, S60
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Historia

Under 1770-talet visade de svenska kemisterna Carl Wilhelm Scheele och Torbern Bergman att mangandioxid utgjordes av en oxid av en okänd metall. Deras upptäckt publicerades i Kongliga Vetenskapsacademiens Handlingar 1774^[10]. I metallisk form framställdes mangan första gången av Johan Gottlieb Gahn, som var verksam vid kopparverket i Falun. Han uppnådde detta genom reduktion av brunsten med kol år 1774. Han gav ämnet namnet magnesium, vilket senare ändrades till mangan.^[11]

Förekomst

Mangan är det tolfte vanligaste grundämnet i jordskorpan och det finns i medeltal 1 kg mangan per ton sten. Mangan förekommer i naturen mest i oxider, karbonater och silikater. Exempelvis braunit, hausmannit Mn₃O₄, pyrolusit MnO₂. Den största förekomsten av manganföreningar finns bland annat i Sydafrika, Australien och Ryssland. Havsvatten innehåller också lite mangan men bara i koncentrationer av 0,1 mg/ton. Den största svenska manganfyndigheten finns i Stora Uttervik mangangruva.

Mangan finns i te, traditionellt te men också i "rött te", från rooibos-busken. Mangan kan man även finna i brunnsvatten, fullkornscerialier, nötter, baljväxter och bär bl.a. Gränsvärdena för mangan i dricksvatten är 50 mikrogram/liter (vattenverk), 300 mikrogram/liter (enskild brunn)

Framställning

Mangan framställs genom reduktion av krossad manganmalm med kol, aluminium eller kisel i elektriska ugnar vid 1000 °C. När man vill framställa manganmetall med hög renhet gör man elektrolys av en vattenlösning med mangan(II)sulfat. Mangan till stållegeringar används i form av ferromangan (eller kiselmangan), en blandning av mangan med järn respektive kisel som kan framställas i masugn eller i elektrisk ugn.

Användning av mangan och manganföreningar

• 90% används till stållegeringar i form av kiselmangan och ferromangan.
• 2% användes till koppar och aluminiumlegeringar i form av manganmetall.
• 4% användes till batterier i form av mangandioxid
• 3% övrig användning, uranextration, färgning av tegel och keramik, som oxidationsmedel och katalysator.^[12]

Toxicitet

Mangan i höga doser är neurotoxiskt och kan ge parkinson-liknande symtom, vilket man sett hos bland annat svetsare (som andats in ämnet).^[13] Ämnet har även visat sig ge en ökad risk för sömnlöshet, depression, anorexia, huvudvärk och irritabilitet.^{[källa behövs]} Vid intag av mangan via föda och vatten kan tarmen reglera upptaget vilket gör att toxiska nivåer ej uppnås.^{[källa behövs]}

Mangan finns tillsatt i modermjölksersättning på grund av dess funktion i kroppens ämnesomsättning. Ett potentiellt problem är att små barn ännu inte har ett ordentligt reglersystem och det finns då viss risk för överexponering. Därför är rekommendationen att enbart använda vatten med låga halter av mangan vid tillredning av ersättning, till exempel kommunala vattenkällor. Ett potentiellt problem med vatten från privata brunnar där den högsta accepterade nivån är högre (0.3 mg/ml jämfört med 0.05 mg/ml) och där flertalet brunnar ändå överstiger nivån.^[14]

Föreningar

• Kaliumpermanganat (KMnO₄) – ett oxiderande ämne som används i laboratorier och för att döda bakterier i vatten
• Mangandioxid (MnO₂) – används i zink-brunstensbatterier. Förr framställde man syre och klor ur mangandioxid
• Mangankarbonat (MnCO₃) – kan användas till keramiska glasyrer och som gödsel i manganfattiga jordar
• Manganklorid (MnCl₂) och mangansulfat (MnSO₄) – två ljusrosa mangansalt av saltsyra och svavelsyra