Ma 15izotopów z przedziału mas 49–62 iizomery jądrowe 51m, 52m, 54m. Trwały jest tylko izotop 55, który stanowi niemal 100% składu izotopowego manganu występującego w naturze.
Sole i tlenki manganu były stosowane już w starożytności. Dawni hutnicy używali w procesie dymarkowym do wyrobużelaza m.in.rudy darniowej zawierającej związkifosforu i manganu. We wczesnym średniowieczu wysoki stopień opanowania procesu dymarskiego cechował na obszarzebarbaricum głównie celtyckie ośrodki kulturowe. Tlenki manganu wywołują również barwienieszkła na fioletowo, i mogą w zależności od atmosfery wytopu pełnić rolę odbarwiacza. Najstarsze przykłady celtyckich produktów szklanych pochodzą z około 250–220 r. p.n.e., także na terytorium Polski.
Występuje w skorupie ziemskiej w ilości 850[4] – 1000[5]ppm, w znacznej części w postacirud składających się z jegotlenków,węglanów ikrzemianów. Jest pożelazie najbardziej rozpowszechnionym metalem ciężkim. W światowym wydobyciu manganu (w przeliczeniu na czysty składnik), wynoszącym w 2001 r. 9 mln ton, przodowały:Chiny (2,5 mln ton),RPA (1,5 mln ton),Ukraina (1,2 mln ton),Australia (1,1 mln ton) iBrazylia (1,1 mln ton).
Metaliczny mangan jest twardym, srebrzystym i kruchym materiałem o różowym połysku. Jest masowo stosowanymdodatkiem dostali, obniżając jej temperaturę topnienia i poprawiając właściwości mechaniczne. Wykazuje właściwościparamagnetyczne.
Jest metalem stosunkowo aktywnym chemicznie, reaguje z kwasami nieutleniającymi (w postaci pyłu także z wodą) z wydzieleniemwodoru[6]. W postaci litej jest odporniejszy odżelaza na działanie czynników atmosferycznych w wynikupasywacji. Rozdrobniony jestpiroforyczny[7].
Najważniejszymistopniami utlenienia manganu są II, III, IV i VII[8]. Formalnie zaobserwowano wszystkie stopnie utlenienia z zakresu od −III do VII[4][9]. Na stopniach utlenienia od −III do I mangan tworzy wyłączniezwiązki kompleksowe. Poczynając od stopnia utlenienia II rośnie charakter kwasowy manganu. KationyMn2+ są trwałe w roztworach wodnych i w środowisku kwaśnym dość odporne na utlenianie, podczas gdy związki manganu(II) w środowisku zasadowym łatwo ulegają utlenieniu[4]. Nie są znane oksyaniony manganu na tym stopniu utlenienia. KationyMn3+ są trwałe tylko w środowisku silnie kwaśnym, nawet ich rozcieńczenie podnosi pH roztworu wystarczająco, by uległy reakcjidysproporcjonacji do związków manganu(II) i (IV)[10]. Tendencja do tworzenia oksyanionów na tym stopniu utlenienia jest bardzo mała, udało się to potwierdzić dlaK6Mn2O6[11]. Na IV stopniu utlenienia mangan tworzy fluorek i siarczan, jednak te związki rozkładają się w kontakcie z wodą. OksyanionyMnO2−3 iMnO4−4 są trwałe w rozcieńczonych roztworach wodnych[12]. Nie są znane proste kationy manganu na wyższych stopniach utlenienia. Na V stopniu utlenienia mangan tworzy anionyMnO3−4, które nawet w roztworach o pH = 14 ulegają powolnej dysproporcjonacji dodwutlenku manganu i wraz ze spadkiem zasadowości środowiska szybkość tej reakcji mocno wzrasta[13]. Manganiany(VI) są stabilne w roztworach silnie zasadowych, po obniżeniu pH ulegają reakcji dysproporcjonacji[13].Nadmanganiany, w których mangan jest na VII stopniu utlenienia[7], są trwałe w środowisku zasadowym i obojętnym. W środowisku kwaśnym możliwe jest uzyskanie kwasu nadmanganowego w wyniku reakcji roztworunadmanganianu baru z kwasem siarkowym w temperaturze poniżej 1 °C[4]. Powstający w reakcji nadmanganianów ze stężonym kwasem siarkowym zielonytlenek manganu(VII) wobec nadmiaruH2SO4 jest zdolny do utworzenia oksykationuMnO+3. Stopniowa zmiana charakteru manganu z zasadowego na II stopniu utlenienia do kwasowego na VII jest wyraźnie widoczna, choć nieco zakłócona obniżoną stabilnością związków manganu na stopniach utlenienia V i VI. Roztwór nadmanganianu potasu o niskim stężeniu w skrajnie zasadowym środowisku przybiera barwę niebieską, co świadczy o powstawaniu anionuMnO3−4, w którym mangan jest na V stopniu utlenienia[10].
Przykłady związków i jonów manganu na wybranych stopniach utlenienia
Aniony są trwałe w środowisku zasadowym i obojętnym. Związki manganu na VII stopniu utlenienia wykazują własności utleniające, szczególnie silne w środowisku kwaśnym. Aniony nadmanganianowe nadają roztworom wodnym barwę fioletową[10].
Kwas manganowy(VI) jest tak nietrwały, że udało się wyznaczyć jedynie jego drugą stałą dysocjacji metodąradiolizy impulsowej (pKa = 7,4 ± 0,1)[13]. Występujące we wczesnej literaturze doniesienia o otrzymaniuMnO3 okazały się nieprawdziwe[4]. Aniony manganianowe(VI) nadają roztworom wodnym barwę zieloną[10].
Manganiany(V) jedynie w bardzo silnie zasadowym środowisku nie ulegają natychmiastowejdysmutacji. Udało się jednak wyznaczyć trzecią stałą dysocjacji kwasu manganowego(V) – (pKa = 13,7 ± 0,2)[13]. Aniony manganianowe(V) nadają roztworom wodnym barwę niebieską[10].
TrwałyMnO2 jest głównym składnikiembraunsztynu – podstawowej rudy manganu. Powstające w wynikufotolizy nadmanganianów rozcieńczone wodne roztwory manganianów(IV)[15] są również stabilne[12]. Związki manganu(IV) są zazwyczaj czarne[10].
Jedynie dlaK6Mn2O6 wykazano istnienie odrębnego oksyanionu[11], substancje takie jakLaMnO3,LiMn2O4,LiMnO2,NaMnO2 są mieszaninami tlenków o określonejstrukturze krystalograficznej. KationyMn3+ nadają roztworom wodnym barwę czerwoną[10].
Związki manganu na II stopniu utlenienia mają własności redukujące. Większość z nich ma barwę jasnoróżową[10], która wynika z tworzenia się kationuMn(OH)2+6[4]. Świeżo strąconywodorotlenek manganu(II) ma barwę białą. Wydzielony kompleksK4[Mn(CN)6]·3H2O jest niebiesko-fioletowy a jego roztwory mają barwę żółtą[4].
Wyłącznie związki kompleksowe są znane, mają własności utleniające. Cyklopentadienylotrikarbonylek manganu jest używany jako dodatek do benzyny bezołowiowej[20].
W przemyśle znaczna część manganu jest wykorzystywana w postaci stopu z żelazem –żelazomanganu. Stop ten jest otrzymywany wpiecach hutniczych lubłukowych z mieszaniny rud manganu i żelaza w wyniku redukcji węglem[24] – uzyskane tą drogą stopy zawierają 30–80% manganu[25]. Czysty mangan, przeznaczony do otrzymywaniastopów nie zawierających żelaza, jest otrzymywany w wyniku ekstrakcji rud za pomocąkwasu siarkowego, a następnie wydzielany na drodze elektrolitycznej[26]. Typowy proces obejmuje redukcję rud manganu za pomocątlenku węgla zawartego wgazie ziemnym w temperaturze 800–1000 °C dotlenku manganu (MnO), który łatwo ulega ekstrakcji[27]. Ze względu na konieczność zastosowania wysokiej temperatury taki proces może być zastosowany jedynie do złóż bogatych w mangan (> 35%). W ostatnich latach opracowywano założenia do procesu wykorzystującegoekstrakcję wodnymi roztworamidwutlenku siarki przed etapemelektrorafinacji. Proces taki przeznaczony byłby do ubogich złóż zawierających 4–7% manganu[28].
Mangan obecny jest w centrach reaktywności wieluenzymów i jest niezbędnym do życiamikroelementem[29]. Zalecane spożycie manganu dla osób dorosłych wynosi 1,6 mg, nadmiar może sprzyjać rozwojowidemencji,schizofrenii oraz pogłębiaćchorobę Parkinsona, niedobór zaś, choć rzadki, powoduje opóźnienie w rozwoju fizycznym[30].
↑ Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang.abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 54,938043 ± 0,000002. Zob.Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.
↑ang.oil użyte w referowanym tekście może też oznaczać olej lub oliwę.
↑David B. Wellbeloved, Peter M. Craven, John W. Waudby: Manganese and Manganese Alloys. W: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Nowy Jork: John Wiley and Sons, 2000-06-15.DOI:10.1002/14356007.a16_077.ISBN 978-3-527-30673-2. Brak numerów stron w książce
↑abcdefghijklmC.L. Arora. Lecture demonstration of the various oxidation states of manganese. „Journal of Chemical Education”. 54 (5), s. 302–303, 1977.DOI:10.1021/ed054p302. (ang.).
↑abDonald G. Lee, Tao Chen. Oxidation of hydrocarbons. 18. Mechanism of the reaction between permanganate and carbon-carbon double bonds. „J. Am. Chem. Soc.”. 111 (19), s. 7534–7538, 1989.DOI:10.1021/ja00201a039. (ang.).
↑abcdefJ.D. Rush, B.H.J. Bielski. Studies of Manganate(V), - (VI), and - (VII) Tetraoxyanions by Pulse Radiolysis. Optical Spectra of Protonated Forms. „Inorg. Chem.”. 34 (23), s. 5832–5838, 1995.DOI:10.1021/ic00127a022. (ang.).
↑Albert F. Cotton, Geoffrey Wilkinson: Advanced Inorganic Chemistry (4th ed.). Nowy Jork: Willey, 1980, s. 746.ISBN 0-471-02775-8. (ang.).
↑Donald G. Lee, Christopher R. Moylan, Takatoshi Hayashi, John I. Brauman. Photochemistry of aqueous permanganate ion. „Journal of the American Chemical Society”. 109 (10), s. 3003–3010, 1987.DOI:10.1021/ja00244a023. (ang.).
↑abcD.A. Lacombe, J.E. Anderson, K.M. Kadish. Electrochemistry of dimanganese decacarbonyl, pentacarbonylmanganese(1+), pentacarbonylmanganate(1-), and manganese pentacarbonyl. „Inorganic Chemistry”. 25 (12), s. 2074–2079, 1986.DOI:10.1021/ic00232a033. (ang.).
↑abcP. L. Pauson, G. K. Friestad: Decacarbonyldimanganese. W: Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. Nowy Jork: J. Wiley & Sons.DOI:10.1002/047084289X.ISBN 978-0-470-84289-8. Brak numerów stron w książce
↑Max Schmidt: „VII. Nebengruppe”. Anorganische Chemie II. Wissenschaftsverlag, 1968, s. 100–109. (niem.).
↑Lawrence F. Dahl, Etsuro Ishishi, R.E. Rundle. Polynuclear Metal Carbonyls. I. Structures ofMn2(CO)10 andRe2(CO)10. „The Journal of Chemical Physics”. 26 (6), s. 1750, 1957.DOI:10.1063/1.1743615. (ang.).
↑Mangan. W: Arnold F. Holleman, Wiberg, Egon, Wiberg, Nils: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Wyd. 91–100. Walter de Gruyter, 1985, s. 1110–1117.ISBN 3-11-007511-3. (niem.).
↑Wensheng Zhang. Manganese metallurgy review. Part I: Leaching of ores/secondary materials and recovery of electrolytic/chemical manganese dioxide. „Hydrometallurgy”. 89 (3–4), s. 137–159, 2007.DOI:10.1016/j.hydromet.2007.08.010. (ang.).
↑RenataR.JędrzejczakRenataR.,Żelazo i mangan w żywności, „Roczniki Państwowego Zakładu Higieny” (55), 2004, s. 13–20.
↑Dau H., Haumann M. Eight steps preceding O-O bond formation in oxygenic photosynthesis--a basic reaction cycle of the Photosystem II manganese complex. „Biochimica et Biophysica acta”. 1767 (6), s. 472–483, 2007.DOI:10.1016/j.bbabio.2007.02.022.PMID:17442260.
