Mangan

Eigenschaften
[Ar] 3d5 4s2 25Mn Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Mangan, Mn, 25
Elementkategorie	Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block	7, 4, d
Aussehen	silbrig metallisch (Stahlweiß)
CAS-Nummer	7439-96-5
EG-Nummer	231-105-1
ECHA-InfoCard	100.028.277
Massenanteil an der Erdhülle	0,085 % (14. Rang)[1]
Atomar[2]
Atommasse	54,938043(2)[3] u
Atomradius (berechnet)	140 (161) pm
Kovalenter Radius	low-spin: 139 pm, high-spin: 161 pm
Elektronenkonfiguration	[Ar] 3d5 4s2
1. Ionisierungsenergie	7.4340379(12) eV[4] ≈ 717.28 kJ/mol[5]
2. Ionisierungsenergie	15.63999(7) eV[4] ≈ 1509.03 kJ/mol[5]
3. Ionisierungsenergie	33.668(12) eV[4] ≈ 3248.5 kJ/mol[5]
4. Ionisierungsenergie	51.21(12) eV[4] ≈ 4941 kJ/mol[5]
5. Ionisierungsenergie	72.41(10) eV[4] ≈ 6987 kJ/mol[5]
Physikalisch[2]
Aggregatzustand	fest
Modifikationen	vier
Dichte	7,43 g/cm3 (25 °C)[6]
Mohshärte	6,0
Magnetismus	paramagnetisch (${\displaystyle \alpha }$: Χm = 9,0 · 10−4; ${\displaystyle \beta }$: ${\displaystyle \chi _{m}}$ = 8,2 · 10−4)[7]
Schmelzpunkt	1519 K (1246 °C)
Siedepunkt	2373 K[8] (2100 °C)
Molares Volumen	7,35 × 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	225 kJ/mol[8]
Schmelzenthalpie	13,2 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit	5150 m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	479,5[1] J·kg−1·K−1
Austrittsarbeit	4,1 eV[9]
Elektrische Leitfähigkeit	6,94 × 105 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit	7,8 W·m−1·K−1
Chemisch[2]
Oxidationszustände	1, 2, 3, 4, (5), 6, 7
Normalpotential	−1,18 V (Mn2+ + 2 e− → Mn)
Elektronegativität	1,55 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 52Mn {syn.} 5,591 d ε 4,712 52Cr 53Mn in Spuren 3,74 × 106 a ε 0,597 53Cr 54Mn {syn.} 312,3 d ε 1,377 54Cr β− 0,697 54Fe 55Mn 100 % Stabil 56Mn {syn.} 2,5785 h β− 3,695 56Fe
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin- Quanten- zahl I γ in rad·T−1·s−1 Er (1H) fL bei B = 4,7 T in MHz 55Mn 5/2 0+6,545 · 107 0,179 049,708
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[10] Pulver Achtung H- und P-Sätze H: 228 P: 210​‐​240​‐​241​‐​280​‐​370+378[10]
MAK	Schweiz: 0,5 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Staub)[11]
Toxikologische Daten	9.000 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[10] 40 mg·l−1 (EC50, Krustentiere, 48 Stunden)[10]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Mangan [maŋˈɡaːn] ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Mn und der Ordnungszahl 25. Im Periodensystem steht es in der 7. Nebengruppe (7. IUPAC-Gruppe), der Mangangruppe. Mangan ist ein silberweißes, hartes, sehr sprödes Übergangsmetall, das in manchen Eigenschaften dem Eisen ähnelt.

Mangan kommt in der Natur vorwiegend als Braunstein vor und wird in großen Mengen abgebaut. 90 % des abgebauten Mangans werden in der Stahlindustrie in Form von Ferromangan als Legierungsbestandteil von Stahl eingesetzt. Dabei entzieht es dem Stahl Sauerstoff und Schwefel und verbessert gleichzeitig die Durchhärtung. Wirtschaftlich wichtig ist zudem Mangan(IV)-oxid, das als Kathode in Alkali-Mangan-Batterien eingesetzt wird.

Das Element besitzt eine hohe biologische Bedeutung als Bestandteil verschiedener Enzyme. So wirkt es an einer zentralen Stelle im Photosynthese-Zyklus, wo ein Mangan-Calcium-Cluster für die Oxidation von Wasser zu Sauerstoff verantwortlich ist.

1. ↑ ^{a b} Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Mangan) entnommen.
3. ↑ IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights: Standard Atomic Weights of 14 Chemical Elements Revised. In: Chemistry International. 40, 2018, S. 23, doi:10.1515/ci-2018-0409.
4. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu manganese in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd).  Abgerufen am 11. Juni 2020.
5. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu manganese bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 11. Juni 2020.
6. ↑ N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1339.
7. ↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
8. ↑ ^{a b} Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
9. ↑ Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik. Band 6: Festkörper. 2. Auflage. Walter de Gruyter, 2005, ISBN 3-11-017485-5, S. 361.
10. ↑ ^{a b c d} Eintrag zu Mangan, Pulver in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 30. April 2017. (JavaScript erforderlich)
11. ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 7439-96-5 bzw. Mangan und seine anorganischen Verbindungen), abgerufen am 2. November 2015.