Mangan

Synonym

  • Manganese [engl.]

Übersicht

Medizin

Typ

Physiologie

Typ

Bemerkungen

  • Der erwachsene menschliche Körper enthält ca. 30 - 40 mg Mangan, im Serum finden sich 5 - 20 µg/dl.
  • Die biologische Halbwertszeit beträgt durchschnittlich 17 Tage und schwankt zwischen 3 und 25 Tagen.

Bedeutung

  • Mangan steigert die Wirkung von Thiamin, ist Cofaktor von Enzymen (z.B. Superoxiddismutase, Arginase, saure Phosphatase) und aktiviert die Glykosyltransferasen im Rahmen der Biosynthese von Oligosacchariden und Glykoproteinen.

Mangelerscheinungen

  • Gestörte Verwertung von Vitamin A und B1
  • Verminderte Glutaminsynthese im Gehirn
  • Dysthyreosen, Struma (trotz ausreichender Iodzufuhr)
  • Erhöhte Neigung zu Karies
  • Hypergie
  • Fruchtbarkeitsstörungen bis zur Sterilität, Libidostörungen
  • Gestörte Gluconeogenese
  • Missbildungen (insbesondere Knochenfehlbildungen)

Tagesbedarf

  • Erwachsene: 2 - 5 mg

Chemie

Allgemeine Eigenschaften

Formelzeichen Mn
Ordnungszahl 25
Isotope [%] 53Mn - künstlich (3,74 · 106 a -> 53Cr)
54Mn - künstlich (312,3 d -> 54Cr / 54Fe)
55Mn - 100

Chemische Eigenschaften

Elektronegativität nach Pauling (Oxidationsstufe) 1,55 (II)
Elektronenkonfiguration 1s22s22p63s23p63d54s2
Oxidationszahlen +7, +6, +4, +3, +2
bevorzugt +2

Physikalische Eigenschaften

Mittlere Atommasse [u] 54,938049 ± 9
Dichte [g/cm3] 7,43
Schmelztemperatur [°C] 1244
Siedetemperatur [°C] 1962
Härte [Mohs] 6
Atomradius [pm] 137
Ionenradius [pm] (bei Ladung bzw. Oxidationszahl) 46 (+VII)
1. Ionisierungsenergie [kJ/mol] (bei 25 °C) 724

Sonstige Eigenschaften

  • Reines Mangan ist ein silberweißes, sehr hartes und sprödes Metall
  • Mangan ist sehr unedel, es löst sich leicht in verdünnten Säuren unter Bildung von Mangan(II)-Salzlösungen und Wasserstoff. Bereits von Wasser wird Mangan bei Raumtemperatur angegriffen, an offener Luft verbrennt es zu Mangan(II,III)-oxid (Mn3O4).

Geschichtliches

  • 1774 Entdeckung durch J. G. Gahn (Stockholm, Schweden). Eine andere Quelle schreibt dem schwedischen Chemiker Carl Wilhelm Scheele die Entdeckung zu.
  • Das Element wurde früher "Manganesium" genannt.

Vorkommen

  • Natürlich kommt Mangan nur in Form seiner Verbindungen vor.
  • Von besonderer Bedeutung sind dabei die Manganoxide, wie z.B. Pyrrolusit (MnO2), das Bestandteil vieler Eisenerze und der in der Tiefsee vorkommenden Manganknollen ist.

Verwendung

  • Legierungsbestandteil
  • Zur Desoxidation von Eisen und Stahl
  • Als Grundstoff zur Darstellung von Braunstein (MnO2) und Kaliumpermanganat (KMnO4)

Herstellung

  • Meist als Eisen-Mangan-Legierung im Hochofen

Analytik

Identität

  • Mangan(II)

    Phosphorsalzperle

    Oxidationsflamme
    • heiß: violett (amethystfarben)
    • kalt: violett - braun (je nach Sättigung)
    Reduktionsflamme
    • farblos

    Durch Oxidation zu MnO4-

    Reaktion

    2 Mn2+ + 5 S2O82- + 8 H2O 2 MnO4- + 10 SO42- + 16 H+

    2 Mn2+ + 5 PbO2 + 4 H+ 2 MnO4- + 5 Pb2+ + 2 H2O

    Bemerkungen
    • Als Oxidationsmittel eignen sich Ammoniumperoxodisulfat in schwefelsaurer Lösung bei Gegenwart von Silber(I)-Ionen als Katalysator (ansonsten nur Oxidation zu MnO2), Bleidioxid und Bismutat(V) in salpetersaurer Lösung und Hypobromit in alkalischer Lösung.
  • Permanganat

Biologie

Bemerkungen

  • Essentielles Spurenelement für Pflanzen und Tiere.
  • Bei manchen Pflanzen führt Mangan-Mangel zur Ausbildung einer Chlorose.
  • Mangan ist an der Photolyse des Wassers beteiligt.
 

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