protonové číslo 25
relativní atomová hmotnost 54.94
elektronegativita 1.6
elektronová konfigurace [Ar]4s23d5
hustota (g·cm-3) 7.43
teplota tání (°C) 1240.0
teplota varu (°C) 2150.0

Mangan (25Mn)

výskyt

  • pyroluzit (burel) - MnO2
  • dialogit - MnCO3
  • hausmannit - Mn3O4
  • braunit - Mn2O3

průmyslová výroba


  Rudy se zpracovávají na ferromangan - redukcí rudy (MnO2 a Fe2O3) koksem. Slitina obsahuje 80% Mn.
Aluminotermie - MnO2 se vyžíhá na tzv. červený oxid Mn3O4, protože MnO2 by reagoval s Al příliš prudce:
3MnO2 ® Mn3O4 + O2
3Mn3O4 + 8Al ® 9Mn + 4Al2O3
  Čistý mangan se vyrábí elektrolyticky z okyseleného roztoku síranu manganatého.

fyzikální vlastnosti

  • šedobílý kov
  • tvrdý, ale křehký
  • pouze jeden izotop vyskytující se v přírodě
  • snadněji tavitelný než prvky první přechodné řady

chemické vlastnosti

  • reaktivní kov, zvláště tehdy není-li čistý
  • na vzduchu se oxiduje na povrchu
  • je schopen rozkládat vodu a uvolňovat z ní vodík
  • snadno se rozpouští ve zředěných kyselinách na manganaté soli
  • s nekovy reaguje za zvýšené teploty (F, Cl, S, P, C, Si)

užití

  • do manganových bronzů
  • manganová ocel - velmi tvrdá a houževnatá
  • součást všech ocelí - odstraňuje síru a kyslík
  • manganin - slitina s Cu a Ni - téměř neměřitelný teplotní součinitel odporu - využívá se v elektrických přístrojích

sloučeniny

  • ve sloučeninách Mn v oxidačních číslech I až VII
  • nejdůležitější jsou sloučeniny manganu dvojmocného, čtyřmocného a sedmimocného
  • MnI
    • kyanomangannany - např. Na5[Mn(CN)6]
  • MnII
    • halogenidy
      • MnF2 (světle růžový), MnCl2, MnBr2, MnI2 (růžové)
      • vznikají rozpouštěním kovového manganu ve vodných roztocích HX
    • Oxid (MnO)
      • vzniká redukcí vyšších oxidů manganu vodíkem nebo oxidem uhelnatým:
        MnO2 + CO ® MnO + CO2
        MnO2 + H2 ® MnO + H2O
      • má bazický charakter, proto se rozpouští v kyselinách na roztoky příslušných manganatých solí:
        MnO + H2SO4 ® MnSO4 + H2O
      • nerozpustný ve vodě
    • hydroxid (Mn(OH)2)
      • bílá látka
      • vzniká srážením roztoků manganatých solí roztoky alkalických hydroxidů:
        MnSO4 + 2NaOH ® Mn(OH)2 + Na2SO4
      • na vzduchu hnědne, protože se oxiduje na hydroxid manganitý, resp. podle podmínek až na hydrátový oxid manganičitý
      • rozpouští se v kyselinách na manganaté soli (růžová barva)
    • sulfid (MnS)
      • vzniká reakcí manganaté soli s alkalickým sulfidem:
        MnCl2 + Na2S ® MnS + 2NaCl
      • na vzduchu se oxiduje - tmavne
      • rozpouští se ve zředěných kyselinách
    • Dále od MnII existují síran, uhličitan, dusičnan, fosforečnan
      • připravují se reakcí manganaté soli s příslušnou kyselinou
      • krystalují jako hydráty
      • nerozpustný je MnS a MnCO3
      • stopová množství Mn2+ jsou nezbytná pro výživu rostlin, u zvířat způsobuje nedostatek manganu deformaci kostí
  • MnIII
    • halogenidy
      • MnF3
        • purpurově červený
        • tepelně stálá látka
        • připravuje se působením fluoru na halogenidy MnII:
          2MnF2 + F2 ® 2MnF3
    • oxid (Mn2O3)
      • vzniká oxidací roztoků manganatých solí vzdušným kyslíkem a následnou dehydratací vysráženého hydroxidu:
        Mn2O3
      • H2O - použití jako barva, tzv. manganová hněď Mn3O4 (MnIIMnIII2O4) - vzniká zahříváním kteréhokoli z oxidů manganu asi na 1000 stupňů celsia
      • Ionty Mn3+ ve vodném roztoku disproporcionují na Mn2+ a MnO2
  • MnIV
    • halogenidy
      • MnF4
        • modrý
        • vzniká přímou syntézou z prvků
    • Oxidy
      • MnO2
        • vzniká tepelným rozkladem dusičnanu manganatého:
          Mn(NO3)2 ® MnO2 + 2NO2
        • nad 500 stupňů celsia se rozkládá na Mn2O3
        • slouží jako oxidační činidlo
        • horká kyselina sírová nebo chlorovodíková s ním reaguje za vzniku manganaté soli:
          2MnO2 + 2H2SO4 ® 2MnSO4 + 2H2 + O2
          MnO2 + 4HCl ® MnCl2 + Cl2 + 2H2O
        • nerozpustný oxid, málo reaktivní
        • amfoterní oxid:
          MnO2 + 2H2SO4 ® Mn(SO4)2 + 2H2O - soli manganičité nestálé přecházejí na soli manganaté
          MnO2 + KOH + 2H2O ® K[Mn(OH)5] - manganičitany jsou proměnného složení
        • výroba různých článků (LeClancheův)
        • výroba cihel (dodává řadu odstínů od červeného až po hnědý)
        • odbarvovací prostředek při výrobě skla
        • keramické ferity (MnIIFe2O4) - větší měrný odpor, nízká cena (měkké ferity (Mn,Zn), výroba televizních přijímačů)
        • katalyzátor
      • MnO2·nH2O
        • vzniká oxidací manganatých solí nebo redukcí mangananů nabo manganistanů v alkalickém prostředí
        • je reaktivnější než bezvodý oxid
        • oxidační činidlo
  • MnV
    • tyto sloučeniny jsou velmi vzácné a nestálé
    • Modrý roztok obsahující MnO3- resp. MnO43- ionty vzniká přidáním několika krystalů manganistanu draselného do velmi koncentrovaného roztoku hydroxidu draselného, přičemž jsou ionty MnO4- redukovány na MnO3- za uvolnění kyslíku:
      MnO4-(aq) + H2O + 2e- ® MnO3-(aq) + 2OH-(aq)
      2OH-(aq) ® H2O + ½O2 + 2e-
  • MnVI
    • manganany se odvozují od neznámé kyseliny manganové H2MnO4
    • vznikají tavením oxidu manganičitého s alkalickým hydroxidem nebo uhličitanem na vzduchu nebo za přítomnosti okysličovadla (alkalický dusičnan, chlorečnan):
      2MnO2 + 4KOH + O2 ® 2K2MnO4 + 2H2O
      MnO2 + 2KOH + KNO3® K2MnO4 + KNO2 + H2O
    • manganany mají zelenou barvu. Alkalické manganany jsou ve vodě rozpustné, ale disproporcionují se za vzniku manganistanu a oxidu manganičitého:
      3MnO42- + 4H+ ® 2MnO4- + MnO2 + 2H2O
      BaMnO4 - nejedovatá zelená barva - manganová zeleň
  • MnVII
    • oxid (Mn2O7)
      • zelená olejovitá kapalina
      • stáním pozvolna uvolňuje kyslík a přechází na MnO2
      • zahřát na 95 stupňů celsia vybuchuje
      • většinu organických látek oxiduje za současné exploze
      • získává se působením konc. H2SO4 na manganistany:
        2KMnO4 + H2SO4 ® Mn2O7 + K2SO4 + H2O
      • v nadbytku studené vody se rozpouští na kyselinu manganistou HMnO4
    • kyselina (HMnO4)
      • nedá se získat čistá, protože se v koncentrovanějším roztoku rozkládá
      • ve zředěném stavu úplně disociována, je tedy velmi silná
      • oxidační činidlo
    • soli (manganistany)
      • fialová barva
      • oxidační činidlo
      • manganistany se dají připravit oxidací manganatých solí velmi silným oxidačním činidlem (PbO2, NaBiO3)
      • v průmyslovém měřítku se vyrábějí elektrolytickou oxidací mangananů:
        2K2MnO4 + 2H2O ® 2KMnO4 + 2KOH + H2
      • manganistan draselný (KMnO4)
        • tmavě fialové krystaly
        • výroba tavením MnO2 s KOH a silným oxidačním činidlem; vzniká zelený manganan draselný:
          MnO2 + 2KOH + KNO3® K2MnO4 + KNO2 + H2O
        • extrahuje se vodou a oxiduje na manganistan (buď etherem, nebo elektrolyticky):
          2K2MnO4 + Cl2 ® 2KMnO4 + 2KCl
        • při zahřátí nad 240 stupňů celsia se rozkládá:
          2KMnO4 ® K2MnO4 + MnO2 + O2
        • silné oxidační činidlo (výroba sacharinu, kys benzoové)
        • dezinfekční prostředek
        • KMnO4 se redukuje do různého stupně podle prostředí
          1. kyselé prostředí (fialová barva roztoku mizí v důsledku vzniku iontu Mn2+):
            MnO4- + 8H+ + 5e- ® Mn2+ + 4H2O
          2. neutrální prostředí (tvoří se hnědý nerozpustný oxid manganičitý):
            MnO4- + 4H+ + 3e- ® MnO2 + 2H2O
          3. zásadité prostředí:
            MnO4- + e- ® MnO42-