Vlastnosti manganu

Mangan byl ve formě burele (MnO2) používán při výrobě skla již v době faraónů, prvek byl objeven a v nečisté formě připraven koncem 18. století (1774, C. W. Scheele a J. C. Gahn). Je dvanáctým nejrozšířenějším prvkem (0,1 %; třetím nejrozšířenější přechodný kov po železu a titanu)

Jeho hlavním zdrojem jsou sekundární uloženiny oxidů a uhličitanů často obsahující i železo. Prvek je obsažen ve více než třech stech minerálech, nejvýznamnější z nich je pyroluzit (burel) MnO2 (dalšími jsou braunit Mn2O3, manganit MnO(OH), hausmanit Mn3O4 a dialogit MnCO3). Důsledkem procesu zvětrávání je i vyplavování koloidních částic oxidů železa, manganu a dalších kovů do moří, kde se zhušťují do „manganových kuliček“ pokrývajících obrovské plochy oceánského dna (odhadované celkové množství je 1012tun, ročně se usadí dalších 107 tun). Obsahují 15 až 30 % manganu, což je pod současnou dolní hranicí obsahu tohoto prvku (35 %) v průmyslově využitelných rudách.

Mangan tvoří čtyři alotropické modifikace, za laboratorní teploty je stálá pouze jeho α-forma krystalující v prostorové centrované mřížce (BCP). Může vystupovat v oxidačních stavech +VII až -IIIl, nejstabilnějšími oxidačními stupni jsou +II, +IV a +VII. V oxidačním stupni +VII existuje formální podobnost jeho vnější elektronové sféry s halogeny (izomorfní tetraedrické chloristany a manganistany s podobnými redoxními vlastnostmi), podobnost se sousedními prvky se projevuje i tvorbou aniontů mangananových (obdoba chromanů a železanů). Všechny sloučeniny manganu s d-elektrony ve valenční sféře jsou barevné. Manganistanový aniont MnO4 vykazuje slabý (teplotně závislý) paramagnetismus nesouvisející s nepárovými elektrony a jeho zbarvení není způsobeno přechody d-elektronů, protože MnVII již žádné neobsahuje.

Mangan je neušlechtilým kovem, který se rozpouští v kyselinách i alkalických hydroxidech za vývoje vodíku (ve formě velmi jemněho prášku reaguje i s vodou). Na rozdíl od prvků podskupiny chromu se nepasivuje, protože oxidová vrstvička ho dostatečně nechrání před dalším působením oxidačních činidel. Atomy manganu jsou, podobně jako atomy chromu, příliš malé na to, aby do mřížky kovu mohly bez závažné deformace vstoupit atomy uhlíku. Prvek proto tvoří snadno hydrolyzovatelné karbidy složitých struktur.

Acidobazické vlastnosti oxidů se v závislosti na oxidačním stavu kovu plynule mění od kyselinotvorného Mn2O7 až po bazický oxid manganatý.

Mangan v čisté formě nelze připravit redukcí jeho oxidů uhlíkem pro snadnou tvorbu karbidu Mn3C. Vyrábí se elektrolýzou roztoku chloridu (síranu) manganatého nebo aluminotermicky silně exotermickou reakcí

3 Mn3O4 (s) + 8 Al (s) → 9 Mn (s) + 4 Al2O3 (s); ΔH0 = -2516,4 kJ

Aluminotermicky vznikají křehké a velmi tvrdé modifikace α- a β- se složitou strukturou, elektrolyticky se tvoří měkká, tažná a kujná γ-modifikace s kubickou plošně centrovanou mřížkou. Průmyslově se čistý mangan vyrábí zřídka, běžnými produkty jsou jeho slitiny se železem nazývané ferromangan (75–80 % Mn) a zrcadlovina (15–20 % Mn).

Mangan se používá v hutnictví oceli k odstraňování síry a kyslíku a k výrobě tvrdých a proti opotřebení odolných manganových ocelí (≈ 10 % Mn). Slitina manganin (84 % Cu, 12 % Mn, 4 % Ni) je vhodná k výrobě elektrických odporů, protože její vodivost se s teplotou prakticky nemění.