Mangaan
Mangaanis eenscheikundig elementmet symboolMnenatoomnummer25. Het is een grijskleurigovergangsmetaal.
Ontdekking
[bewerken|brontekst bewerken]Al sinds deprehistoriewordt mangaan gebruikt. 15.000 jaar voor het begin van onzejaartellingwerd het mineraalpyrolusiet(mangaan(IV)oxide,mangaandioxide) al gebruikt alspigmentinverf.DeEgyptenarenenRomeinenpasten mangaan toe tijdens de productie vanglas,om de groenkleuring veroorzaakt door ijzerverontreinigingen tegen te gaan, maar ook om het glas een typischeamethistkleurte geven. DeSpartanenmaaktenlegeringenvan mangaan enijzerwaardoor desmeedbaarheidenhardheidvan het ijzer verbeterd werd.
In de17e eeuwproduceerde deDuitsechemicusGlaubervoor het eerstkaliumpermanganaat,een stof die veel toepassing vindt in chemische laboratoria. In het midden van de18e eeuwwerd mangaanoxide gebruikt voorchloorproductie.
DeZweedsechemiciScheele,Bergmanen anderen kwamen tot de conclusie dat mangaan een element moest zijn.[1] Hun landgenootGahnisoleerde zuiver mangaan in 1774 door mangaanoxide te reduceren metkoolstof.[1]
In het begin van de19e eeuwgingen wetenschappers op zoek naar manieren waarop mangaan gebruikt kon worden in de productie van staal. In 1816 werd ontdekt dat de toevoeging van mangaan aan ijzer leidde tot een hardere staalvariant, zonder het breekbaar te maken.
De naammangaankomt van hetLatijnsemagnes,datmagneetbetekent.[1]
Verbindingen en toepassingen
[bewerken|brontekst bewerken]Mangaan wordt voornamelijk gebruikt als legeringselement in de staalproductie. Mangaan wordt toegevoegd aan gesmolten staal om zuurstof en zwavel te verwijderen en vormt eenlegeringmet staal, zodat dit makkelijker in vorm te buigen is. Verder verstevigt mangaan het staal en maakt het staal beter bestand tegencorrosie.
Andere toepassingen van mangaan zijn:
- mangaan(IV)oxidewordt gebruikt inbatterijen
- kaliumpermanganaatkent veel toepassingen alsreagens,of vaak alsoxidatorenkatalysatorin deorganische chemie(vanwege de zeer krachtige oxiderende eigenschappen wordt het soms gebruikt door de amateurpyrotechnicus)
- de glasindustrie maakt net als in de oudheid nog steeds op kleine schaal gebruik van mangaan voor de kleuring vanglas;mangaan geeft glas een paarse kleur.
- mangaanstaalwordt ook gebruikt in messen omdat het een zeer scherpe rand kan creëren en behouden.[2]
In biologisch/fysiologischopzicht is mangaan nodig voor de vorming vanbotweefselen is mangaan betrokken bij destofwisselingvanaminozuren,cholesterolenkoolhydraten.[3]
Opmerkelijke eigenschappen
[bewerken|brontekst bewerken]Mangaan is een vrij uniek metaal dat vrijwel niet te vervangen is door andere metalen. Het heeft veel eigenschappen die verschillen van andere elementen. Het is een erg hard, maar breekbaar metaal, dat moeilijk ontbrandt, maar makkelijkoxideert.Het element beschikt overferromagnetischeeigenschappen en het kan verschillendeoxidatietoestandenaannemen. De oxidatietoestanden +2, +3, +4 en +7 komen geregeld voor en ook +1 en +6 worden soms waargenomen. Vooral in de oxidatietoestand +7 is mangaan een krachtigeoxidator.Mn2+speelt een belangrijke rol inbiologischesystemen.
Verschijning
[bewerken|brontekst bewerken]Er zijn veel plaatsen bekend waar mangaan in deaardkorstvoorkomt, in de vorm vanpyrolusiet(MnO2) enrhodochrosiet(MnCO3).[1]De kwaliteit van het erts is vaak matig. De beste bronnen worden gevonden inZuid-AfrikaenOekraïne.Samen leveren deze twee gebieden ongeveer 80% van de totale jaarlijkse wereldproductie. Op de bodem van deoceanenwordt mangaan in enorme hoeveelheden aangetroffen in de vorm vanmangaanknollenmaar de winning hiervan is economisch en technisch niet aantrekkelijk door de grote diepte waarop deze knollen zich bevinden en vanwege milieubezwaren.[4]Ook op de bodem vanLake MichiganenLake Superiorzijn grote hoeveelheden van deze mangaanknollen gevonden.[1]
| Topproducenten van mangaan 2019[5] | |
|---|---|
| Land | Productie (miljoenen ton) |
 Zuid-Afrika |
5,80 |
 Australië |
3,18 |
 Gabon |
2,51 |
 Brazilië |
1,74 |
 Ghana |
1,55 |
 China |
1,33 |
 India |
0,80 |
 Oekraïne |
0,50 |
 Ivoorkust |
0,48 |
 Myanmar |
0,43 |
Isotopen
[bewerken|brontekst bewerken]
ZieIsotopen van mangaanvoor het hoofdartikel over dit onderwerp.| Stabielste isotopen | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Iso | RA(%) | Halveringstijd | VV | VE(MeV) | VP |
| 53Mn | syn | 3,74×106j | EV | 3,436 | 53Cr |
| 54Mn | syn | 312,3d | β− | 1,377 | 54Fe |
| 55Mn | 100 | stabiel met 30 neutronen | |||
In de natuur is er één stabiele isotoop van mangaan bekend: mangaan-55. Daarnaast zijn er zo'n achttien radioactieve mangaanisotopen bekend waarvan dehalveringstijdvarieert van enkele seconden tot miljoenen jaren.
Ionen
[bewerken|brontekst bewerken]| Oxidatiegetal | Toelichting |
|---|---|
| 0 | Vrij metaal, komt niet in de natuur voor |
| +1 | |
| +2 | Standaardwaarde voor mangaan in waterige oplossingen |
| +3 | Mangaan(III)hydroxide,gevormd (en weer omgezet in oxidatietoestand +2) tijdens de bepaling van hetzuurstofgehaltein watermonsters |
| +4 | Vooral alsmangaan(IV)oxide |
| +5 | |
| +6 | Alsmanganaat,treedt op tijdens het vernietigen vancyanidemet behulp van eenbasischeoplossing vankaliumpermanganaat |
| +7 | Vooral alskaliumpermanganaatin het laboratorium |
Toxicologie en veiligheid
[bewerken|brontekst bewerken]Mangaan is een stof die overal op aarde voorkomt. Mangaan, mangaanoxide,mangaanvioletpigmentenof andere mangaanverbindingen zijn in poedervorm of als dampgiftig.Zurepermanganaatoplossingen tasten organisch materiaal aan en kunnen andere stoffen tot ontbranding brengen.
Lasrook en keramiek
[bewerken|brontekst bewerken]Mangaan is eenneurotoxischessentieelsporenelement.Dit betekent dat mensen het nodig hebben, maar dat het bij te hoge concentratie in het menselijk lichaam giftig is. Mangaan krijgt de mens binnen via voedsel zoals spinazie, thee, soja, eieren en kruiden. Symptomen vanmangaanvergiftigingzijnhallucinaties,vergeetachtigheid,parkinsonverschijnselenen schade aan de zenuwbanen. Te veel mangaan binnenkrijgen via eten komt eigenlijk niet voor.
Chronische mangaanvergiftiging is meestal het gevolg van langdurige inademing van mangaanstof in delasrookdie tijdens hetbooglassenvrijkomt. Dikke en snel stollendebooglaselektrodendie met eenrutielbekledingbedekt zijn, vaak voor constructielaswerk in de scheepsbouw gebruikt, produceren doorgaans veel lasrook met relatief veel mangaanoxide. Mangaanvergiftiging is bij lassers een erkendeberoepsziekte.De inademing van rookdeeltjes die vrijkomen bij de vervaardiging vankeramiek,zoals doorovensinsteen-englasfabrieken,kunnen vergelijkbare longproblemen veroorzaken.[6]
Brandgevaar
[bewerken|brontekst bewerken]
Permanganatenzijn sterke oxidatoren die met organische oplosmiddelen felle branden of explosies kunnen veroorzaken.[7]Tussen de drogekristallenvan kaliumpermanganaat en het oppervlak van de vloeistof komen langzaam steeds meer kleinere en grotere sterkexotherme processenof explosieve reacties op gang. Als een slordigelaborantzijnzuurkastniet schoon houdt, waardoor gemorste kristallen van permanganaten of kristallen van vergelijkbare sterkeoxidatoren,zoalsperchloraten,chromaten en dichromatenin aanraking kunnen komen met brandbare vloeistoffen, kunnen gevaarlijke situaties ontstaan.
Externe links
[bewerken|brontekst bewerken]
mangaan-International Chemical Safety Card- Lenntech.nl- mangaan
- (en)EnvironmentalChemistry.com- mangaan
- (en)WebElements.com- mangaan
- ↑abcde(en)Hammond, C. R.(1975-1976).CRC Handbook of Chemistry and Physics.CRC Press, B-22, B-23.
- ↑(en)Theodore Gray(oktober 2009).The Elements A visual Exploration of Every Known Atom in th Universe.Black Dog & Leventhal publishers, pp.66-67.ISBN 978-1-60376-405-6.Gearchiveerdop9 juli 2023.
- ↑Vitamine-info.Gearchiveerdop 4 december 2023.
- ↑Eoswetenschap.eu over het winnen van Mangaanknollen
- ↑USGS.Gearchiveerdop 6 mei 2023.
- ↑Rechter stelt zieke Albert Schuurman in het gelijk- nieuwsbericht vanOmroep GelderlandopYouTube.Gearchiveerdop 29 april 2020.
- ↑(en)Alcohol + Potassium permanganate = Explosive reaction!- filmpje op [YouTube] van het ontstaan van brand en een explosie.Gearchiveerdop 19 april 2023.
·
·
··