InfoNu.nl > Wetenschap > Techniek > De eigenschappen van mangaan

De eigenschappen van mangaan

Reeds in de oertijd(circa 15000 v. Chr.) wordt mangaanoxide gebruikt als pigment in verf bij het maken van de bekende grotschilderingen. In de klassieke oudheid legeerden de Spartanen ijzer met mangaan voor sterker staal en dat is wat nog steeds de belangrijkste toepassing van mangaan is.
Element mangaanMn
Atoomnummer25
Atoommassa54,94 g/mol
Oxidatietoestanden+2, +3, +4, +7
Groep Mangaangroep
Technetium, Renium,
Borium
Periode4
BlokD
kleurzilverkleurig
Atoomstraal
Pm=picometer
=10↑-12 meter
127 Pm
Electronennegativiteit
eV Pauling
1,55
Kristalstructuur
atoomrooster 20 ºC
kubisch ruimtelijk
gecenterd??
IsotoopEen stabiele isotoop 55Mn
en 18 radioactieve isotopen,
halveringstijd van enkele
dagen tot miljoenen jaren
1e ionisatiepotentiaal
(kJ•mol−1)
717,28
2e ionisatiepotentiaal
(kJ•mol−1)
1509,04
3e ionisatiepotentiaal
(kJ•mol−1)
3248,49
Dichtheid g/cm37,43
Hardheid Mohs
mineraal?
6,0
Smeltpunt º C1274
Kookpunt º C 1962
Aggregatietoestand
20 º C
Vast
Smeltwarmte
KJ/mol
12,1
Verdampingswarmte
KJ/mol
226
Specifieke warmte
J/kg/º C
480
Elektrische weerstand
20 º C microhm.cm
144
Warmtegeleiding
W/m.º C
7,82
Ontdekking Zweedse chemicus Johann
Gahn isoleerde het element
in 1774 door reductie van
mangaanoxide met koolstof.
In 1816 ontdekt men dat
toevoeging van mangaan
een sterker en harder staal
oplevert

Voorkomen mangaanhoudende ertsen

De rendabele bronnen bevinden zich in Zuid-Afrika, Oekraïne en Turkije. Samen goed voor 80% van de wereldproductie. Op de bodem van de oceanen wordt mangaan in enorme hoeveelheden aangetroffen in de vorm van mangaanknollen maar de winning hiervan is economisch nog niet aantrekkelijk.

Bereiding van mangaan

Mangaanerts Turkey - afbeelding: http://karmining.com/mangaan.html - klikken voor de dia
Mangaanerts Turkey - afbeelding: http://karmining.com/mangaan.html - klikken voor de dia
Reductie van pyrolusiet (MnO2) met houtskool (koolstof). Tegenwoordig vindt meestal bereiding uit MnO2 plaats met behulp van zwavelzuur (H2SO4), zodat mangaan sulfaat (MnSO4) ontstaat, dat geëlektrolyseerd wordt tot mangaan. MnO2 is de meest voorkomende mangaanverbinding.

Eigenschappen mangaan

Magenta een pigment uit mangaanoxiden - afbeelding: http://www.harolds.nl/p/restauratie/pigmenten - klikken voor de dia
Magenta een pigment uit mangaanoxiden - afbeelding: http://www.harolds.nl/p/restauratie/pigmenten - klikken voor de dia
Zie nevenstaande tabel voor details. Het element mangaan is een hard en bros metaal. Het oxideert gemakkelijk en heeft
ferromagnetische eigenschappen. de oxidatie-toestanden zijn: +2, +3, +4 en +7. In de oxidatie-toestand +7 is mangaan een zeer krachtige oxidator en wordt ook mede door die eigenschap toegepast bij de staalbereiding.
.

Toepassingen mangaan

Mangaanknollen op de zeebodem - afbeelding: www.marktupdate.nl - Bullionmedia bv
Mangaanknollen op de zeebodem - afbeelding: www.marktupdate.nl - Bullionmedia bv
Mangaan wordt vooral gebruikt als legeringselement in staal. Toegevoegd aan staal om zuurstof en zwavel te binden. Mangaan bindt zwavel tot mangaansulfiden, om de schadelijke werking van ijzersulfiden (roodbrosheid) te verminderen. Echter In automatenstaal verbetert mangaansulfide (MnS) de verspaanbaarheid omdat het de spaan breekt. Hier is sprake van een compromis.

In hardbare staalsoorten verlaagt mangaan de kritische afkoelsnelheid, in plaats van in water kan in olie en zelfs in lucht afgekoeld worden, waardoor er veel minder spanningen in het staal optreden en geen hardingsscheuren ontstaan.
Ongelegeerd veredeling staal bevat mangaan om tevens de treksterkte te verhogen.

Staal met een hoog percentage koolstof en ca. 12% mangaan heeft bij kamertemperatuur een austenitische structuur. Deze kwaliteiten worden gekenmerkt door grote versteviging door (koud) deformatie. Ze worden als slijtvast staal ingezet bijvoorbeeld in de bochten van tramrails. Spoorrails worden meestal gemaakt van staal met 1,2% mangaan.

Mangaan(IV)oxide wordt gebruikt in batterijen en als kleurstof (pigment). Glasindustrie gebruikt mangaan voor de kleuring van glas - (sinds de Egyptenaren en de Romeinen).

Kaliumpermanganaat kent veel toepassingen als reagens, als oxidator en als katalysator in de organische chemie.

Milieu en gezondheid

Mangaan is in poedervorm en als damp giftig, het is een toxisch essentieel sporenelement. D.w.z. dat mensen het nodig hebben, maar bij te hoge concentratie in het lichaam giftig zijn. De mens moet voldoende mangaan binnen krijgen, anders ontstaan er gezondheidsproblemen. Is de hoeveelheid mangaan te hoog is, veroorzaakt dat ook gezondheidsklachten.

Vergiftiging door langdurige blootstelling aan mangaan
Symptomen van mangaanvergiftiging zijn hallucinaties, vergeetachtigheid, parkinson verschijnselen, longembolie, longontsteking, bronchitis, schade aan de zenuwbanen en impotentie.
Mangaanmengsels komen van nature in het milieu voor in de vorm van vaste stoffen in de bodem en kleine deeltjes in het water. Mangaan is in de lucht aanwezig in de vorm van stofdeeltjes, die binnen een paar dagen neerslaan op de aarde.
Mensen bevorderen mangaanconcentratie in de lucht via de industrie en door gebruik van fossiele brandstoffen. Het komt in oppervlakte-, grond- en rioolwater terecht.

Invloed op dieren
Voor dieren is mangaan een onderdeel van enzymen voor de stofwisseling van koolhydraten, eiwitten en vetten. Te weinig mangaan verstoort de groei. Mangaanstoffen kunnen long-, lever-, bloeddrukdaling en ontwikkeling stoornis van dierlijke foetussen veroorzaken.

Invloed op planten
Mangaan veroorzaakt problemen door mangaan vergiftiging maar bij gebrek aan mangaan ontstaan ook groei problemen. Tussen te grote concentraties en te lage concentraties bevindt zich een klein gebied waar de concentratie leidt tot een gezonde groei van de plant.

Gebrek aan mangaan
Een gebrek aan mangaan geeft ook gezondheidsproblemen bij de mens, zoals:
  • Overgewicht
  • Glucose allergie
  • Kans op embolie
  • Verlaagd cholesterol
  • Verstoringen van de botgroei
  • Geboorteafwijkingen
  • Neurologische klachten
  • Huidproblemen

Nawoord

Wat de gezondheidsrisico's betreft, het klinkt allemaal erger dan het is, er is altijd sprake van "te weinig is fout en te veel is fout", onder normale omstandigheden gaat het goed, omdat de mens, dier en plant opgroeien in een milieu waaraan ze zich aangepast gedragen en de veilige zone tussen te veel en te weinig gemiddeld genomen relatief ruim is.
© 2013 - 2014 Custor, gepubliceerd in Techniek (Wetenschap) op . Het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Mangaan (mineraal): tekort symptomen, overschot, voedingMangaan (mineraal): tekort symptomen, overschot, voedingMangaan is een mineraal. Mangaan is essentieel voor allerlei biochemische reacties in het menselijk lichaam en tevens is…
Het mineraal mangaan in voedingHet mineraal mangaan in voedingMangaan is een mineraal met vele belangrijke functies. Het helpt voornamelijk om andere voedingscomponenten effectiever…
Eigenschappen en toepassingen van St52-3Eigenschappen en toepassingen van St52-3Staal St 52-3 is een veel gebruikt laaggelegeerd constructiestaal staal. De oorspronkelijke ongelegeerde stalen C35(St50…
Is er toch leven op Mars?Is er toch leven op Mars?Er bestaat een kans dat er zich leven bevindt in rotsvernis op Mars net zoals op Aarde. Rotsvernis is een zeer langzaam…
Etixx voedingssupplementen: gezondheid en uithoudingEtixx voedingssupplementen: gezondheid en uithoudingElke sporter wil zijn uithouding verbeteren. Dit kan men doen door hard te trainen, maar zo neemt u enkele risico's. Wan…
Bronnen en referenties
  • http://karmining.com/mangaan.html
  • http://www. lenntech.nl/periodiek/elementen
  • http://www.harolds.nl/p/restauratie/pigmenten
  • Theoretische en toegepaste metaalkunde door Prof Ir de SY en Dr Vidts 1961

Reageer op het artikel "De eigenschappen van mangaan"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Infoteur: Custor
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Techniek
Bronnen en referenties: 4
Schrijf mee!