Mangan, lànguyên tố hóa học trongbảng tuần hoàn có ký hiệuMn vàsố nguyên tử là 25. Nó được tìm thấy ở dạng tự do trong tự nhiên (đôi khi kết hợp với sắt), và trong một số loạikhoáng vật. Ở dạng nguyên tố tự do, mangan là kim loại quan trọng trong cáchợp kim công nghiệp, đặc biệt là thép không rỉ.
Mangan phosphat được dùng để xử lý gỉ và chốngăn mòn trên thép. Tùy theo trạng thái oxy hóa của nó, các ion mangan có nhiều màu khác nhau và được dùng làmthuốc nhuộm trong công nghiệp. Cácpermanganat với cáckim loại kiềm vàkiềm thổ là các chất oxy hóa mạnh. Mangan dioxide được dùng làm vật liệu catốt trong các pin vàpin khô kiềm và tiêu chuẩn.
Các ion mangan(II) có chức năng làmcofactor trong một số enzyme ở sinh vật bậc cao, có vai trò quan trọng trong sự giải độc của các gốcperoxide tự do. Nguyên tố này cần thiết ở dạng vết trong các sinh vật sống. Khi hít phải Với lượng lớn hơn, mangan có thể gâyhội chứng nhiễm độc ở động vật, gây tổn thương thần kinh mà đôi khi không thể phục hồi được.
Mangan là kim loại màu trắng xám, giống sắt. Nó là kim loại cứng và rất giòn, khó nóng chảy, nhưng lại bị oxy hóa dễ dàng. Mangan kim loại chỉ có từ tính sau khi đã qua xử lý đặc biệt.[2] Kim loại mangan và các ion phổ biến của nó có tính chấtthuận từ.[3]
Mangan tự nhiên là bao gồm 1 đồng vị bền55Mn. 18 đồng vị phóng xạ đã được miêu tả đặc điểm trong đó đồng vị phóng xạ ổn định nhất là53Mn cóchu kì bán rã 3,7 triệu năm,54Mn có chu kì bán rã 312,3 ngày, và52Mn là 5,591 ngày. Tất cả các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kì bán rã nhỏ hơn 3 giờ và phần lớn trong số này có chu kì bán rã nhỏ hơn 1 phút. Nguyên tố này cũng có 3 trạng tháimeta state.[4]
Mangan là một phần trong nhóm các nguyên tố sắt, chúng được cho là đã được tổng hợp trong cácsao lớn trong thời gian ngắn trước khi xảy ra vụ nổsiêu tân tinh.53Mn phân rã thành53Cr với chu kì bán rã 3,7 triệu năm. Do nó có chu kì bán rã tương đối ngắn,53Mn chỉ có một ít trong các đá do phản ứng của cáctia vũ trụ lênsắt.[5] Các thành phần đồng vị mangan đặc biệt kết hợp với các hợp phần đồng vịcrom và đã có những ứng dụng trongđịa chất đồng vị vàđịnh tuổi đồng vị phóng xạ. Tỉ số đồng vị Mn–Cr cùng với bằng chứng từ26Al và107Pd về lịch sử ban đầu củaHệ Mặt Trời. Sự biến động về tỉ số53Cr/52Cr và Mn/Cr trong một sốthiên thạch ám chỉ tỉ số53Mn/55Mn ban đầu rằng thành phần đồng vị Mn–Cr phải là kết quảtại chỗ của việc phân rã53Mn trong các thiên thể phân dị. Do đó53Mn cung cấp bằng chứng bổ sung cho quá trìnhtổng hợp hạt nhân tức thì trước sự hóa hợp củaHệ Mặt Trời.[4]
Trạng tháioxy hóa phổ biến của nó là +2,, +4, +6 và +7, mặc dù trạng thái oxy hóa từ +1 đến +7 đã được ghi nhận. Mn2+ thường tương tác với Mg2+ trong các hệ thống sinh học, và các hợp chất có mangan mang trạng thái oxy hóa +7 là những tác nhân oxy hóa mạnh như Mn2O7.[2] Các hợp chất có trạng thái oxy hóa +5 (lam) và +6 (lục) là các chất oxy hóa mạnh.
Tinh thể mangan chloride - màu hồng nhạt của muối Mn (II) là do chuyển đổi spin cấm 3d, trường hợp này hiếm gặp.Dung dịch KMnO4 có màu tím đậm của Mn(VII) ở dạng pemanganat
Trạng thái oxy hóa ổn định nhất là mangan +2, nó có màu hồng nhạt, và một số hợp chất mangan (II) đã được biết nhưmangan(II) sulfat (MnSO4) vàmangan(II) chloride (MnCl2). Trạng thái oxy hóa này cũng được gặp trong khoángrhodochrosit, (mangan(II) cacbonat). Trạng thái oxy hóa +2 là trạng thái được sử dụng trong các sinh vật sống cho chức năng cảm giác; các trạng thái khác đều là chất độc đối với cơ thể con người.[6]
Mangan có vai trò quan trọng trong sản xuất sắt thép vì có tác dụng khửlưu huỳnh, khử oxy, và mang những đặc tính của hợp kim. Luyện thép,[8] và cả luyện sắt, sử dụng nhiều mangan nhất (chiếm khoảng 85-90% tổng nhu cầu).[9] Trong những mục đích khác, mangan là thành phần chủ yếu trong việc sản xuất thép không rỉ với chi phí thấp,[10][11] và có trong hợp kim nhôm. Nó còn được thêm vàodầu hỏa để giảm tiếng nổ lọc xọc cho động cơ. Mangan dioxide được sử dụng trong pin khô, hoặc làmchất xúc tác. Mangan được dùng để tẩy màu thủy tinh (loại bỏ màu xanh lục do sắt tạo ra), hoặc tạo màu tím cho thủy tinh.Mangan oxide là một chất nhuộm màu nâu, dùng để chế tạo sơn, và là thành phần của màu nâu đen tự nhiên.Kali pemanganat là chất oxy hóa mạnh, dùng làm chất tẩy uế trong hóa học và y khoa.Phosphat hóa mangan là phương pháp chống rỉ và ăn mòn cho thép. Nó thường hay được dùng để sản xuất tiền xu. Những loại tiền xu duy nhất có sử dụng mangan là đồng xuniken "thời chiến" ("Wartime" nickel) từ năm 1942 đến 1945,[12] và đồng xu đôla Sacagawea (từ năm 2000 đến nay).[13] Trình độ ứng dụng mangan ở Hoa Kỳ vẫn không có nhiều thay đổi. Hiện nay, không có giải pháp công nghệ thực tế nào có thể thay thế mangan bằng chất liệu khác hay sử dụng các trầm tích trong nước hoặc các công nghệ làm giàu khác để giảm hoàn toàn sự phụ thuộc của Hoa Kỳ vào các quốc gia khác đối với quặng mangan.
Chất liệu thay thế: Mangan không có chất liệu thay thế thỏa mãn nào trong những ứng dụng lớn. Trong những ứng dụng nhỏ,kẽm hoặcvanadi có thể thay thế được cho phương pháp phosphat hóa mangan.
Các hợp chất mangan được sử dụng để làm chất tạo màu và nhuộm màu cho gốm và thủy tinh. Màu nâu của gốm đôi khi dựa vào các hợp chất mangan.[14] Trong ngành công nghiệp thủy tinh, các hợp chất mangan được dùng cho 2 hiệu ứng. Mangan(III) phản ứng với sắt(II) để tạo ra màu lục đậm trong thủy tinh bằng cách tạo ra sắt(III) ít màu hơn và màu hồng nhạt của mangan(II) kết hợp với màu còn lại của sắt (III).[15]
Mangan chiếm khoảng 1000ppm (0,1%) trongvỏ Trái Đất, đứng hàng thứ 12 về mức độ phổ biến của các nguyên tố ở đây.[16] Đất chứa 7–9000 ppm mangan với hàm lượng trung bình 440 ppm.[16] Nước biển chỉ chứa 10 ppm mangan và trong khí quyển là 0,01 µg/m³.[16] Mangan có mặt chủ yếu trongpyrolusit (MnO2),braunit, (Mn2+Mn3+6)(SiO12),[17]psilomelan (Ba,H2O)2Mn5O10, và ít hơn trongrhodochrosit (MnCO3).
Quặng mangan quan trọng nhất là pyrolusit (MnO2). Các quặng quan trọng khác thường có sự phân bố liên quan đến các quặng sắt.[2] Các nguồn trên đất liền lớn nhưng phân bố không đồng đều. Khoảng 80% nguồn tài nguyên mangan đã được biết trên thế giới được tìm thấy ởNam Phi, các mỏ mangan khác ởUkraina,Úc,Ấn Độ,Trung Quốc,Gabon vàBrasil.[18] Năm 1978, người ta đã tính có 500 tỉ tấn mangan dạng thận ởđáy biển.[19] những nỗ lực tìm phương pháp có hiệu quả kinh tế để thu hồi mangan dạng thận này đã bị bỏ lửng trong thập niên 1970.[20]
Mangan được khai thác ở Nam Phi, Úc, Trung Quốc, Brasil, Gabon, Ukraine, Ấn Độ, Ghana vàKazakhstan. Nguồn nhập khẩu của Hoa Kỳ (1998–2001) từ: 1/ quặng mangan: Gabon, 70%; Nam Phi, 10%; Úc, 9%; Mexico, 5%; và nguồn khác, 6%. 2/Ferromangan: Nam Phi, 47%; Pháp, 22%; Mexico, 8%; Úc, 8%; và nguồn khác, 15%. Mangan chứa trong các nguồn nhập khẩu gồm: Nam Phi, 31%; Gabon, 21%; Úc, 13%; Mexico, 8%; và nguồn khác, 27%.[10][18]
Về sản xuấtferromangan, quặng mangan được trộn với quặng sắt và cacbon, sau đó khử hoặc tronglò cao hoặc trong lò điện hồ quang.[21] Ferromangan được tạo ra có hàm lượng mangan từ 30 đến 80%.[2] Mangan tinh khiết được dùng để sản xuất các hợp kim không chứa sắt, được sản xuất bằng cách cho quặng mangan đã được ngâm chiết vớiacid sulfuric và tiếp theo là xử lý bằngđiện triết.[9]
^abcd"Mangan".Lehrbuch der Anorganischen Chemie (bằng tiếng Đức) . Walter de Gruyter. 1985. tr. 1110–1117.ISBN3-11-007511-3.{{Chú thích sách}}:Đã bỏ qua tham số không rõ|authors= (trợ giúp)
^ab"Manganese metallurgy review. Part I: Leaching of ores/secondary materials and recovery of electrolytic/chemical manganese dioxide".Hydrometallurgy. Quyển 89. 2007. tr. 137–159.doi:10.1016/j.hydromet.2007.08.010.{{Chú thích tạp chí}}:Đã bỏ qua tham số không rõ|authors= (trợ giúp)
^abCorathers, Lisa A. (tháng 6 năm 2008)."2006 Minerals Yearbook: Manganese"(PDF). Washington, D.C.: United States Geological Survey.Bản gốc(PDF) lưu trữ ngày 10 tháng 1 năm 2019. Truy cập ngày 30 tháng 4 năm 2009.
^Dastur, Y. N.; Leslie, W. C. (1981). "Mechanism of work hardening in Hadfield manganese steel".Metallurgical Transactions A. Quyển 12 số 5. tr. 749.Bibcode:1981MTA....12..749D.doi:10.1007/BF02648339.
^Mccray, W. Patrick (1998). "Glassmaking in renaissance Italy: The innovation of venetian cristallo".Journal of the Minerals, Metals and Materials Society. Quyển 50 số 5. tr. 14.Bibcode:1998JOM....50e..14M.doi:10.1007/s11837-998-0024-0.
^"Manganese/polymetallic nodules: micro-structural characterization of exolithobiontic- and endolithobiontic microbial biofilms by scanning electron microscopy".Micron (Oxford, England: 1993). Quyển 40 số 3. 2009. tr. 350–358.doi:10.1016/j.micron.2008.10.005.ISSN0968-4328.PMID19027306.{{Chú thích tạp chí}}:Đã bỏ qua tham số không rõ|authors= (trợ giúp)
^Law, N.; Caudle, M; Pecoraro, V (1998). "Manganese Redox Enzymes and Model Systems: Properties, Structures, and Reactivity". Quyển 46. tr. 305.doi:10.1016/S0898-8838(08)60152-X.{{Chú thích tạp chí}}:Chú thích magazine cần|magazine= (trợ giúp)
