Sejarah Mangan, Properti, Struktur, Penggunaan

Dia Mangan Ini adalah elemen kimia yang terdiri dari logam transisi, diwakili oleh simbol MN, dan nomor atomnya 25. Namanya karena magnesia hitam, sekarang.

Ini adalah dua belas elemen paling berlimpah dari kerak bumi, yang berada dalam berbagai mineral seperti ion dengan keadaan oksidasi yang berbeda. Dari semua elemen kimia, mangan dibedakan dengan menyajikan senyawa dengan banyak keadaan oksidasi, yang +2 dan +7 adalah yang paling umum.

Mangan logam. Sumber: w. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

Dalam bentuk murni dan logamnya tidak memiliki terlalu banyak aplikasi. Namun, itu dapat ditambahkan ke baja sebagai salah satu aditif utama untuk membuatnya stainless. Dengan demikian, sejarahnya terkait erat dengan besi; Bahkan ketika senyawa mereka telah hadir dalam lukisan gua dan kaca kuno.

Senyawanya menemukan aplikasi dalam baterai, metode analitik, katalis, oksidasi organik, pupuk, kaca dan pewarnaan keramik, pengering dan suplemen gizi untuk memenuhi permintaan biologis mangan dalam tubuh kita.

Demikian juga, senyawa mangan sangat berwarna; Terlepas dari itu ada interaksi dengan spesies anorganik atau organik (Organomangan). Warnanya tergantung pada angka atau status oksidasi, menjadi yang paling representatif +7 dalam agen oksidan dan antimikroba kmno₄.

Selain penggunaan sebelumnya untuk mangan, nanopartikel dan bingkai logam organik adalah pilihan untuk mengembangkan katalis, padatan adsorben, dan bahan perangkat elektronik.

[TOC]

Sejarah

Awal mangan, seperti banyak logam lainnya, dikaitkan dengan mineral mereka yang paling melimpah; Dalam hal ini, pirolusit, mno₂, yang mereka sebut magnesia hitam, untuk warnanya dan karena dikumpulkan di magnesia, Yunani. Warna hitamnya digunakan bahkan dalam lukisan gua Prancis.

Nama depannya adalah mangan, diberikan oleh Michele Mercati, dan kemudian berubah menjadi mangan. Mno₂ Itu juga digunakan untuk mengubah warna kaca dan, menurut penyelidikan tertentu, telah ditemukan di pedang Spartan, yang pada saat itu sudah memproduksi baja mereka sendiri.

Warna senyawa mereka dikagumi dari mangan, tetapi baru pada tahun 1771 ahli kimia Swiss Carl Wilhelm mengusulkan keberadaannya sebagai elemen kimia.

Kemudian, pada 1774, Johan Gottlieb Gahn berhasil mengurangi tambang₂ untuk mangan logam menggunakan batubara mineral; Saat ini dikurangi dengan aluminium atau diubah menjadi garam sulfat Anda, MGSO₄, yang akhirnya listrik.

Pada abad kesembilan belas, mangan memperoleh nilai komersial yang sangat besar dengan menunjukkan bahwa meningkatkan kekuatan baja tanpa mengubah kelenturannya, memproduksi Ferromanganesos. Juga, MNO₂ Dia menemukan penggunaan sebagai bahan katodik di baterai seng-karbon dan alkaline.

Properti

Penampilan

Warna perak logam.

Berat atom

54.938 u

Nomor Atom (Z)

25

Titik lebur

1.246 ºC

Titik didih

2.061 ºC

Kepadatan

-Pada suhu kamar: 7,21 g/ml.

-Pada titik leleh (cair): 5.95 g/ml

Panas fusi

12.91 kJ/mol

Panas penguapan

221 kJ/mol

Kapasitas kalori molar

26.32 J/(mol · k)

Elektronegativitas

1,55 pada skala Pauling

Energi ionisasi

Tingkat Pertama: 717.3 kJ/mol.

Level Kedua: 2.150, 9 kJ/mol.

Level ketiga: 3.348 kJ/mol.

Radio atom

Empiris 127 PM

Konduktivitas termal

7.81 w/(m · k)

Resistivitas listrik

1.44 µΩ · m pada 20 ° C

Urutan magnetik

Paramagnetik, lemah tertarik dengan medan listrik.

Kekerasan

6.0 pada skala Mohs

Reaksi kimia

Orang mangan kurang elektronegatif daripada tetangga terdekatnya dalam tabel periodik, yang membuatnya kurang reaktif. Namun, itu dapat membakar di udara di hadapan oksigen:

3 mn (s) +2 o₂ (g) => mn₃SALAH SATU₄ (S)

Anda juga dapat bereaksi dengan nitrogen pada suhu perkiraan 1.200 ºC, untuk membentuk mangan nitruro:

3 mn (s) +n₂ (s) => mn₃N₂

Ini juga secara langsung dikombinasikan dengan boron, karbon, sulfur, silikon dan fosfor; Tapi tidak dengan hidrogen.

Mangan larut dengan cepat dalam asam, menyebabkan garam dengan ion mangan (MN²⁺) dan melepaskan gas hidrogen. Ini juga bereaksi dengan halogen, tetapi membutuhkan suhu tinggi:

Ini dapat melayani Anda: Sodium bromide (NABR)

Mn (s) +br₂ (g) => mnbr₂ (S)

Organokomposit

Mangan dapat membentuk hubungan dengan atom karbon, Mn-C, memungkinkannya menyebabkan serangkaian senyawa organik yang disebut organomangane.

Pada organomanganes, interaksi disebabkan oleh tautan Mn-C atau Mn-X, di mana x adalah halogen, atau ke posisi pusat mangan positif dengan awan elektronik dari sistem konjugat π dari senyawa aromatik.

Untuk contoh -contoh dari yang terlebih dahulu₅H₄Ch₃) -Mn- (co)₃.

Organomangan terakhir ini membentuk tautan Mn-C dengan CO, tetapi pada saat yang sama berinteraksi dengan awan aromatik cincin C₅H₄Ch₃, Membentuk setengah -sandwich Struktur:

Methylciclopentadienile Mangan Tricarbonil. Sumber: 31Feesh [CC0]

Isotop

Hanya memiliki isotop yang stabil ⁵⁵MN dengan kelimpahan 100 %. Isotop lainnya adalah radioaktif: ⁵¹M N, ⁵²M N, ⁵³M N, ⁵⁴M N, ⁵⁶MN dan ⁵⁷M N.

Struktur dan konfigurasi elektronik

Struktur mangan pada suhu kamar rumit. Meskipun dianggap sebagai kubik yang berpusat pada tubuh (BCC), secara eksperimental sel unitnya telah terbukti menjadi kubus yang terdistorsi.

Fase pertama atau alotropik ini (dalam kasus logam sebagai elemen kimia), yang disebut α-Mn, stabil hingga 725 ° C; Mencapai suhu ini, transisi terjadi pada alotropik lain yang sama "langka", β-Mn. Kemudian, alotrop β mendominasi hingga 1095 ° C ketika kembali berubah menjadi alotropik ketiga: γ-MN.

Γ-MN memiliki dua struktur kristal yang dapat dibedakan. Sebuah kubik berpusat di wajah (FCC), dan tetragonal lainnya berpusat di wajah (FCT) Tetragonal yang berpusat pada wajah) pada suhu kamar. Dan akhirnya, pada 1134 ° C γ-Mn diubah menjadi alotrop Δ-Mn, yang mengkristal dalam struktur BCC biasa.

Dengan demikian, mangan memiliki hingga empat bentuk alotropik, semua tergantung pada suhu; Dan mengenai mereka yang bergantung pada tekanan, tidak ada terlalu banyak referensi bibliografi untuk berkonsultasi dengan mereka.

Dalam struktur ini, atom Mn disatukan oleh ikatan logam yang diatur oleh elektron valensi mereka, menurut konfigurasi elektronik mereka:

[Ar] 3d⁵ 4s²

Keadaan oksidasi

Konfigurasi mangan elektronik memungkinkan kita untuk mengamati bahwa ia memiliki tujuh elektron valensi; Lima dalam orbital 3D, dan dua di orbital 4S. Saat kehilangan semua elektron ini selama pembentukan senyawa mereka, dengan asumsi keberadaan kation Mn⁷⁺, Dikatakan untuk memperoleh jumlah oksidasi +7 atau Mn (vii).

KMNO₄ (K⁺M N⁷⁺SALAH SATU^2-₄) Ini adalah contoh senyawa dengan Mn (VII), dan mudah untuk mengenalinya karena warna -warna ungu cerahnya:

Dua solusi KMNO4. Satu konsentrat (kiri) dan yang lainnya diencerkan (kanan). Sumber: Pradana Aumars [CC0]

Mangan secara bertahap dapat kehilangan masing -masing elektronnya. Dengan demikian, angka oksidasi juga bisa +1, +2 (Mn²⁺, yang paling stabil), +3 (Mn³⁺), dan seterusnya sampai +7, sudah disebutkan.

Semakin positif bilangan oksidasi, semakin besar kecenderungannya untuk mendapatkan elektron; Yaitu, daya pengoksidasi akan lebih besar, karena elektron akan "mencuri" ke spesies lain untuk mengurangi dan memasok permintaan elektronik. Itulah sebabnya kmno₄ Itu adalah agen pengoksidasi yang hebat.

Warna

Semua senyawa mangan ditandai dengan berwarna-warni, dan alasannya adalah karena transisi elektronik D-D, berbeda untuk setiap keadaan oksidasi dan lingkungan kimianya. Dengan demikian, senyawa Mn (VII) biasanya ungu, sedangkan yang dari Mn (VI) dan Mn (V), misalnya, masing -masing berwarna hijau dan biru.

Solusi Kalium Mangane Green, K2MnO4. Sumber: Choij [domain publik]

Senyawa mn (ii) terlihat sedikit pudar, kontras kmno₄. Misalnya, Mons₄ dan mcl₂ Mereka adalah warna pink pucat yang solid, hampir putih.

Dapat melayani Anda: seng: sejarah, sifat, struktur, risiko, penggunaan

Perbedaan ini disebabkan oleh stabilitas MN²⁺, yang transisi elektroniknya membutuhkan lebih banyak energi dan, oleh karena itu, nyaris tidak menyerap radiasi cahaya yang terlihat dengan memantulkan hampir semua.

Dimana magnesium?

Mineral Pirolusita, sumber mangan terkaya dari korteks bumi. Sumber: Rob Lavinsky, irocks.com-cc-by-sa-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

Mangan merupakan 0,1 % dari kerak bumi dan menempati dua belas tempat di antara elemen -elemen yang ada di dalamnya. Deposit utamanya ditemukan di Australia, Afrika Selatan, Cina, Gabón dan Brasil.

Di antara mineral mangan utama adalah sebagai berikut:

-Pyrolusite (MNO₂) Dengan 63% dari Mn

-Ramsdelita (MNO₂) Dengan 62% dari Mn

-Manganita (MN₂SALAH SATU₃· H₂O) dengan 62% dari Mn

-Cryptomela (KMN₈SALAH SATU₁₆) Dengan 45 - 60% dari MN

-Hausmanita (MN · MN₂SALAH SATU₄) Dengan 72% dari Mn

-Braunita (3mn₂SALAH SATU_{3 ·}Mnsio₃) dengan 50 - 60% MN dan (MNCO₃) Dengan 48% dari MN.

Hanya mineral yang mengandung lebih dari 35% mangan yang dianggap dapat dieksploitasi secara komersial.

Meskipun ada sangat sedikit mangan (10 ppm) di air laut, di lantai dasar laut ada area panjang yang ditutupi dengan nodul mangan; Juga disebut nodul polimetalik. Dalam hal ini ada kelompok mangan dan beberapa besi, aluminium dan silikon.

Cadangan nodul mangan diperkirakan dalam jumlah yang jauh lebih besar dari cadangan logam di permukaan bumi.

Nodul tingkat tinggi mengandung antara 10 dan 20% mangan, dengan beberapa tembaga, kobalt dan nikel. Namun, ada keraguan tentang profitabilitas komersial dari eksploitasi penambangan nodul.

Makanan dengan mangan

Mangan adalah elemen penting dalam diet manusia, karena mengintervensi dalam pengembangan jaringan tulang; serta dalam pembentukan dan sintesis proteoglikan, pelatih tulang rawan.

Untuk semua ini, diet mangan yang memadai diperlukan, memilih makanan yang mengandung elemen.

Berikut ini adalah daftar makanan yang mengandung mangan, dengan nilai -nilai yang dinyatakan dalam mg mangan/100 g makanan:

-Ananá 1,58 mg/100g

-Raspberry dan stroberi 0,71 mg/100g

-Pisang segar 0,27 mg/100g

-Bayam matang 0,90 mg/100g

-0,45 mg/100g ubi jalar

-Soja porto 0,5 mg/100g

-Cooked Curly 0,22 mg/100g

-Brokoli dimasak 0,22 mg/100g

-Buncis kalengan 0,54 m/100g

-Quinoa yang dimasak 0,61 mg/100g

-Tepung gandum integral 4.0 mg/100g

-Nasi komprehensif yang dimasak 0,85 mg/100g

-7,33 mg/100g semua sereal merek

-Biji chia 2,33 mg/100g

-Almond rasanya 2,14 mg/100g

Dengan makanan ini, mudah untuk memenuhi persyaratan mangan, yang diperkirakan pada pria dalam 2,3 mg/hari; Sedangkan wanita perlu menelan 1,8 mg/hari mangan.

Kertas Biologis

Mangan campur tangan dalam metabolisme karbohidrat, protein dan lipid, serta dalam pembentukan tulang dan dalam mekanisme pertahanan terhadap radikal bebas.

Mangan adalah kofaktor untuk aktivitas berbagai enzim, termasuk: reduktase superoksida, liga, hidrolase, kinase dan dekarboksilase. Kekurangan mangan telah terkait dengan penurunan berat badan, mual, muntah, dermatitis, penundaan pertumbuhan dan kelainan kerangka.

Mangan campur tangan dalam fotosintesis, khususnya dalam fungsi fotosistem II, terkait dengan disosiasi air untuk membentuk oksigen. Interaksi antara Fotosistem I dan II diperlukan untuk sintesis ATP.

Mangan dianggap perlu untuk memperbaiki nitrat oleh tanaman, sumber nitrogen dan komponen nutrisi utama tanaman.

Aplikasi

Baja

Mangan hanyalah logam dengan sifat tidak mencukupi untuk aplikasi industri. Namun, saat dicampur dalam proporsi kecil dengan besi cor, baja yang dihasilkan. Paduan ini, yang disebut Ferromangan, juga ditambahkan ke baja lain, menjadi komponen penting untuk membuatnya stainless.

Tidak hanya meningkatkan ketahanannya terhadap keausan dan kekuatan, tetapi juga desulfura, deoksigen dan parasphorila, menghilangkan atom -atom S, atau dan tidak tersusun dalam produksi baja. Bahan yang terbentuk begitu kuat sehingga digunakan untuk penciptaan kereta api, kandang di penjara, helm, brankas, roda, dll.

Dapat melayani Anda: Radio: Struktur, Properti, Penggunaan, Memperoleh

Orang mangan juga dapat paduan tembaga, seng, dan nikel; yaitu, menghasilkan paduan yang tidak jenazah.

Kaleng aluminium

Mangan juga digunakan untuk produksi paduan aluminium, yang biasanya dialokasikan untuk pembuatan kaleng gas atau bir. Paduan Al-Mn ini tahan terhadap korosi.

Pupuk

Karena mangan bermanfaat bagi tanaman, sebagai mno₂ atau mgso₄ Temukan penggunaan dalam formulasi pupuk, sehingga tanah diperkaya dalam logam ini.

Agen pengoksidasi

Mn (vii), secara tegas sebagai kmno₄, Itu adalah agen pengoksidasi yang kuat. Tindakannya sedemikian rupa sehingga membantu mendisinfeksi air, menjadi hilangnya warna ungu yang menunjukkan bahwa ia menetralkan mikroba yang ada.

Ini juga berfungsi sebagai judul dalam reaksi redoks analitik; Misalnya, dalam penentuan besi besi, sulfit dan hidrogen peroksida. Dan di samping itu, ini adalah reagen untuk melakukan oksidasi organik tertentu, sebagian besar sintesis waktu asam karboksilat; Di antara mereka, asam benzoat.

Kaca

Kaca secara alami menyajikan warna hijau karena kandungan oksida besi atau silikat besi. Jika senyawa ditambahkan yang entah bagaimana dapat bereaksi dengan besi dan mengisolasinya dari material, maka kaca akan berubah warna atau kehilangan warna hijau khasnya.

Saat mangan ditambahkan sebagai MNO₂ Dengan tujuan ini, dan tidak lebih, kaca transparan berakhir dengan pengisian warna merah muda, ungu atau kebiruan; Alasan mengapa ion logam lain selalu ditambahkan untuk menangkal efek tersebut dan mempertahankan kaca yang tidak berwarna, jika itu adalah keinginan.

Di sisi lain, jika ada kelebihan saya₂, Kaca diperoleh dengan nuansa coklat atau bahkan hitam.

Pengering

Garam mangan, terutama mno₂, M N₂SALAH SATU₃, Msso₄, MNC₂SALAH SATU₄ (oksalat), dan lainnya, digunakan untuk mengeringkan biji biji rami atau suhu rendah.

Nanopartikel

Seperti logam lainnya, kristal atau agregatnya bisa sangat kecil sampai mencapai skala nanometrik; Ini adalah, nanopartikel mangan (NPS-MN), disediakan untuk aplikasi di luar baja.

NPS-MN memberikan reaktivitas yang lebih besar ketika mereka berurusan dengan reaksi kimia di mana mangan logam dapat campur tangan. Sementara metode sintesis Anda berwarna hijau, menggunakan tanaman atau ekstrak mikroorganisme, lebih ramah akan menjadi aplikasi potensial Anda dengan lingkungan.

Beberapa kegunaannya adalah:

-Mereka memurnikan air limbah

-Mangan menuntut penawaran nutrisi

-Mereka berfungsi sebagai agen antimikroba dan antijamur

-Mereka merendahkan pewarna

-Mereka adalah bagian dari lithium ion super c fornset

-Mereka mengkatalisasi epoksidasi olefin

-Ekstrak DNA memurnikan

Di antara aplikasi tersebut, nanopartikel oksida mereka (NPS MNO) juga dapat berpartisipasi atau bahkan menggantikan logam.

Bingkai logam organik

Ion mangan dapat berinteraksi dengan matriks organik untuk membangun bingkai logam organik (MOF: Kerangka Organik Logam). Di dalam porositas atau celah dari jenis padatan ini, dengan tautan terarah dan struktur yang ditentukan dengan baik, reaksi kimia dapat diproduksi dan dikatalisis.

Misalnya, mulai dari MNCl₂· 4h₂Atau, asam benzenotricarboxylic dan N, n-imimethylformamide, kedua molekul organik ini dikoordinasikan dengan Mn²⁺ Untuk membentuk MOF.

MOF-MN ini mampu mengkatalisasi oksidasi alkana dan alkena, seperti: sikloheksen, peregangan, siklooocteno, adamantano dan etilbenzena, mengubahnya menjadi epoksida, alkohol atau keton. Oksidasi terjadi di dalam jaringan padatan dan kristal yang rumit (atau amorf).

Referensi

1. M. Las & Lainnya. (1920). Mangan: Penggunaan, Persiapan, Biaya Penambangan dan Produksi Alloy Ferro. Pulih dari: Digicoll.Manoa.Hawaii.Edu
2. Wikipedia. (2019). Mangan. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
3. J. Bradley & J. Thewlis. (1927). Struktur kristal α-mangan. Diperoleh dari: royalsocietypublishing.org
4. Fullilove f. (2019). Mangan: Fakta, Penggunaan & Manfaat. Belajar. Pulih dari: belajar.com
5. Royal Society of Chemistry. (2019). Tabel periode: Mangan. Pulih dari: rsc.org
6. Vahid h. & Nasser g. (2018). Sintesis Hijau Nanopartikel Mangan: Aplikasi dan Perspektif Masa Depan-Tinjauan. Jurnal Fotokimia dan Fotobiologi B: Volume Biologi 189, Halaman 234-243.
7. Clark J. (2017). Mangan. Pulih dari: chemguide.bersama.Inggris
8. Farzaneh & L. Hamidipour. (2016). Kerangka organik Mn-logam sebagai katalis heterogen untuk oksidasi alkana dan alkena. Jurnal Ilmu Pengetahuan, Republik Islam Iran 27 (1): 31 - 37. University of Teheran, ISSN 1016-1104.
9. Pusat Nasional Informasi Bioteknologi. (2019). Mangan. Database pubchem. CID = 23930. Pulih dari: pubchem.NCBI.Nlm.Nih.Pemerintah