Mangaan

Isotope van mangaan
iso	NV	halfleeftyd	VM	VE (MeV)	VP
⁵²Mn	sin	15.591 d	ε	-	⁵²Cr
			β⁺	0.575	⁵²Cr
			γ	0.7, 0.9, 1.4	-
⁵³Mn	sin	3.74 ×10⁶ j	ε	-	⁵³Cr
⁵⁴Mn	sin	312.3 d	ε	-	⁵⁴Cr
⁵⁴Mn	sin	312.3 d	γ	0.834	-
⁵⁵Mn	100%	Mn is stabiel met 30 neutrone

Portaal

Chemie

Mangaan is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Mn en atoomgetal van 25.

Kenmerkende eienskappe

Mangaan is 'n gryswit metaal wat soos yster lyk. Dit is 'n harde metaal en is baie bros, smelt met moeite maar word maklik geoksideer. Mangaan-metaal toon ferromagnetiese eienskappe slegs na spesiale behandeling. Die mees algemene oksidasietoestande van mangaan is +2, +3, +4, +6 en +7, maar toestande van +1 regdeur tot +7 word wel aangetref. Mn²⁺ ding dikwels mee met Mg²⁺ in biologiese stelsels. Mangaanverbindings waar die mangaan in die +7 oksidasietoestand verkeer is kragtige oksideermiddels.

Aanwendings

Manganiet, 'n mangaanoksied

Mangaan is 'n noodsaaklike element vir yster en staal produksie uit hoofde van sy swaelvestiging, deoksidering en legeringseienskappe. Staalvervaardiging, insluitend die ystervervaardigingstap is verantwoordelik vir die grootste vraag na mangaan, tans rondom 85% tot 90% van die totale vraag. Mangaan is 'n sleutelkomponent in die vervaardiging van lae-koste vlekvrye staal formulerings en word ook algemeen gebruik in aluminiumlegerings. Dit word ook by petrol gevoeg om enjinklop te verminder. Mangaan(IV)oksied (MnO₂; mangaandioksied) is gebruik vir die eerste droë-sel batterye. Mangaandioksied word ook as katalisator aangewend. Mangaan word verder gebruik om kleur in glas te verwyder (verwydering van die groen tint wat deur die teenwoordigheid van yster veroorsaak word) en, by hoër konsentrasies, om perskleurige glas te maak. Mangaanoksied is 'n bruin pigment wat gebruik kan word om verf te maak en is 'n natuurlike bestanddeel van omber. Kaliumpermanganaat is 'n uiters sterk oksideermiddel en word in chemie en geneeskunde as ontsmettingsmiddel gebruik.

Geskiedenis

Mangaan (Latyn magnes, wat "magneet" beteken) is al sedert die oertyd in gebruik; verwe wat met mangaandioksied gepigmenteer is kan so ver as 17 000 jaar teruggespoor word. Die Egiptenare en Romeine het mangaanverbindings in glasvervaardiging gebruik, hetsy om kleur te verwyder of om dit te kleur. Mangaan kan in ysterertse van die Spartane gevind word. Sommige spekuleer dat die buitengewone hardheid van Spartaanse stale, die gevolg van onbewustelike vervaardiging van yster-mangaanlegerings is.

In die 17de eeu, het die Duitse skeikundige Johan Glauber (daar word egter deur sommige mense geglo dat dit deur Ignites Kaim in 1770 ontdek is) die permanganaat vir die eerste keer voorberei. Teen die middel 18de eeu, is mangaandioksied gebruik in die vervaardiging van chloor. Die Sweedse skeikundige Scheele was die eerste om vas te stel dat mangaan 'n element is, en sy kollega, Johan Gottlieb Gahn, het dit in 1774 as 'n suiwer element voorberei deur reduksie van die dioksied met koolstof. Rondom die begin van die 19de eeu, het wetenskaplikes begin om met die gebruik van mangaan in staalvervaardiging te eksperimenteer, en is die eerste patente vir sodanige toepassings van mangaan uitgereik. In 1816 is daar opgemerk dat die byvoeging van mangaan tot yster dit harder gemaak het, sonder om dit brosser te maak. In 1837 het die Britse akademikus Couper opgelet dat daar 'n verband bestaan het tussen 'n hoë blootstelling aan mangaan in die myne en Parkinson se siekte.

Biologiese rol

Mangaan is 'n noodskaaklike spoorvoeding vir alle lewensvorme.

Die verskeidenheid klasse ensieme wat mangaan kofaktore het is groot en sluit klasse soos oksiedoreduktase, transferase, hidrolase, liase, isomerase, ligase, lektiene en integriene in. Die mees bekende mangaan-bevattende polipeptiede is waarskynlik arginase, 'n Mn-bevattende superoksied-dismutase en die difteria-toksien.

Verspreiding

Mangaanerts

Mangaan kom hoofsaaklik as pirolusiet (MnO₂) en tot 'n mindere mate as rhodochrosiet (MnCO₃) voor. Landgebaseerde neerslae is groot maar onreëlmatig verspreid; dié van die Verenigde State is van 'n lae gehalte wat 'n baie hoë ontginningskoste meebring. Suid-Afrika en die Oekraïne se neerslae verteenwoordig meer as 80% van die wêreld se bekende bronne terwyl Suid-Afrika se produksie 80% van die totale wêreldproduksie verteenwoordig as China en die Oekraïne buite rekening gelaat word. Mangaan word ook in Burkina Faso ontgin.

Geweldige groot neerslae van mangaan bestaan in mangaanknolle op die seebodem. Pogings om ekonomies lewensvatbare metodes te ontwikkel om mangaanknolle te ontgin is in die 1970's gestaak.

Verbindings

Kaliumpermanganaat word dikwels as reagens in die laboratorium gebruik vanweë sy oksideringseienskappe en vind ook gebruike as medisinale salwe.

Mangaan(IV)oksied (mangaandioksied) word in droë-sel batterye gebruik en kan ook gebruik word om glas wat met spoorhoeveelhede yster besoedel is, te ontkleur. Mangaanverbindings kan ook gebruik word om glas 'n ametis kleur te gee en is dan ook verantwoordelk vir die kleur van ametis. Mangaandioksied word ook gebruik in die vervaardiging van suurstof en chloor en om swart verwe te droog.

Die mees stabiele oksidasietoestand van mangaan is +2 en daarom word baie mangaan(II)verbindings aangetref, soos onder andere mangaan(II)sulfaat (MnSO₄) en mangaan(II)chloried (MnCl₂). Hierdie oksidasietoestand word dan ook waargeneem in die mineraal rhodochrosiet (mangaan(II)karbonaat). Die +3 oksidasietoestand kom ook voor in verbindings soos mangaan(III)asetaat, maar hierdie is nogal sterk oksideermiddels.

Sien ook: Kategorie:Verbindings van mangaan

Isotope

Mangaan wat natuurlik voorkom bestaan uit 1 stabiele isotoop; ⁵⁵Mn. 18 radio-isotope is al uitgeken, waarvan die mees stabiele een ⁵³Mn is met 'n halfleeftyd van 3.7 miljoen jaar, ⁵⁴Mn met 'n halfleeftyd van 312.3 dae en ⁵²Mn met 'n halfleeftyd van 5.591 dae en die oorblywende isotope halfleeftye wat halfleeftye van minder as 3 ure het waar die oorgrote meerderheid daarvan halfleeftye van minder as 'n minuut het. Die element het ook 3 meta-toestande.

Mangaan is deel van die ystergroep van elemente en daar word gereken dat dit in groot sterre net voor 'n supernova gevorm word. Mangaan-53 verval na ⁵³Cr met 'n halfleeftyd van 3.7 miljoen jaar. Vanweë sy relatiewe kort halfleeftyd, is ⁵³Mn 'n uitgestorwe radionuklied. Mangaan isotope word dikwels in kombinasie met chroom isotope aangetref en word gebruik in isotoopgeologie.

Mn-Cr isotoopverhoudings versterk die teoretieë oor die vroeëre geskiedenis van die sonnestelsel soos afgelei uit ²⁶Al en ¹⁰⁷Pd. Variasies in die ⁵³Cr/⁵²Cr en Mn/Cr verhoudings in verskeie meteoriete dui op 'n aanvanklike ⁵³Mn/⁵⁵Mn verhouding wat daarop dui dat die Mn-Cr isotope onderhewig was aan in-situ verval van ⁵³Mn in planetêre liggame. ⁵³Mn verskaf dus verdere bewys dat nukleosintetiese prosesse plaasgevind het net voor die vorming van die sonnestelsel.

Die isotope van mangaan wissel in atoomgewig tussen 46 ame (⁴⁶Mn) tot 65 ame (⁶⁵Mn). Die primêre vervalmodus voor die mees algemene isotoop, ⁵⁵Mn, is elektronvangs en die primêre modus daarna is betaverval.

Voorsorgmaatreëls

Mangaan in oormaat is toksies. Blootstelling aan mangaanstof en dampe behoort nie die vlak van 5 mg/m³ selfs vir kort tydperke te oorskry nie vanweë die uiters toksiese aard daarvan.

Suurpermanganaatoplossings sal baie soorte organiese materiaal waarmee hulle in kontak kom oksideer. Hierdie oksidasieproses kan selfs genoeg warmte vrystel om sommige organiese stowwe aan die brand te steek.

In 2005 het 'n [1] studie 'n moontlike verband tussen die inaseming van mangaan en toksiese effekte op die sentrale senuweestelsel van rotte vasgestel. Daar word vermoed dat langtermynblootstelling aan die mangaan wat natuurlik in stortwater voorkom ook 'n risiko inhou.

'n Vorm van senuweestelselverval soortgelyk aan Parkinson se siekte, genaamd "manganisme" is al sedert die vroeë 19de eeu met mangaan verbind. Die sweisnywerheid is al daarvan beskuldig dat dit verantwoordelik is vir gevalle van manganisme deur die inaseming van mangaandampe. Mangaan verskyn op die OSHA se gevaarlike-stowwelys en word beheer as gevolg van sy hoë vlak van toksisiteit.