Mangan

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.

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)
Atomar
Atommasse	54,938043(2) 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 ≈ 717.28 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	15.63999(7) eV ≈ 1509.03 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie	33.668(12) eV ≈ 3248.5 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie	51.21(12) eV ≈ 4941 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie	72.41(10) eV ≈ 6987 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Modifikationen	vier
Dichte	7,43 g/cm3 (25 °C)
Mohshärte	6,0
Magnetismus	paramagnetisch (${\displaystyle \alpha }$: Χm = 9,0 · 10−4; ${\displaystyle \beta }$: ${\displaystyle \chi _{m}}$ = 8,2 · 10−4)
Schmelzpunkt	1519 K (1246 °C)
Siedepunkt	2373 K (2100 °C)
Molares Volumen	7,35 × 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	225 kJ/mol
Schmelzenthalpie	13,2 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit	5150 m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	479,5 J·kg−1·K−1
Austrittsarbeit	4,1 eV
Elektrische Leitfähigkeit	6,94 × 105 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit	7,8 W·m−1·K−1
Chemisch
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 Pulver Achtung H- und P-Sätze H: 228 P: 210​‐​240​‐​241​‐​280​‐​370+378
MAK	Schweiz: 0,5 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Staub)
Toxikologische Daten	9.000 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral) 40 mg·l−1 (EC50, Krustentiere, 48 Stunden)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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.