Mangan

Forekomst, anvendelse og egenskaber

Mangan er sammen med andre grundstoffer vidt udbredt i jordskorpen. Mangan er næstmest efter jern blandt overgangselementerne i sin hyppighed i jordskorpen; det svarer nogenlunde til jern i sine fysiske og kemiske egenskaber, men er hårdere og mere skørt. Det forekommer i en række betydelige forekomster, hvoraf de vigtigste malme (som hovedsageligt er oxider) primært består af mangandioxid (MnO2) i form af pyrolusit, romanechit og wad. Mangan er afgørende for plantevækst og er involveret i assimilering af nitrat i grønne planter og alger. Det er et vigtigt sporstof i højere dyr, hvor det deltager i virkningen af mange enzymer. Manganmangel forårsager testikelatrofi. Et overskud af dette grundstof i planter og dyr er giftigt.

Manganmalm udvindes primært af Australien, Sydafrika, Kina, Gabon og Brasilien. Store områder af havbunden er dækket af manganknolde, også kaldet polymetalliske knolde, konkretioner af mangan med noget jern, silicium og aluminium. Mængden af mangan i knuderne anslås at være langt større end mængden i landreserverne.

Det meste af den producerede mangan anvendes i form af ferromangan- og silikomanganlegeringer til jern- og stålfremstilling. Manganmalm, der indeholder jernoxider, reduceres først i højovne eller elektriske ovne med kulstof for at give ferromangan, som igen anvendes til stålfremstilling. Ved at tilsætte mangan, som har en større affinitet for svovl end jern, omdannes det lavtsmeltende jernsulfid i stål til højtsmeltende mangansulfid. Stål, der fremstilles uden mangan, går i stykker, når det varmvalses eller smedes. Stål indeholder generelt mindre end 1 % mangan. Manganstål anvendes til meget hårdfør brug; det indeholder 11-14 % mangan og giver en hård, slidstærk og selvfornyende overflade over en hård, ubrydelig kerne. Rent mangan, der fremstilles elektrolytisk, anvendes hovedsagelig til fremstilling af ikke-jernlegeringer af kobber, aluminium, magnesium og nikkel og til fremstilling af kemikalier af høj renhedsgrad. Praktisk talt alle kommercielle legeringer af aluminium og magnesium indeholder mangan for at forbedre korrosionsbestandigheden og de mekaniske egenskaber. Aluminiumsdåser indeholder ca. 1,5 % mangan. (For detaljerede oplysninger om udvinding, raffinering og anvendelser af mangan, se manganforarbejdning.)

Alt naturligt mangan er den stabile isotop mangan-55. Den findes i fire allotrope modifikationer; den komplekse kubiske struktur i den såkaldte alfafase er den form, der er stabil ved almindelige temperaturer. Mangan ligner i nogen grad jern i generel kemisk aktivitet. Metallet oxiderer overfladisk i luft og ruster i fugtig luft. Det brænder i luft eller ilt ved forhøjede temperaturer, ligesom jern; det nedbryder vand langsomt ved kulde og hurtigt ved opvarmning; og det opløses let i fortyndede mineralsyrer med hydrogenudvikling og dannelse af de tilsvarende salte i oxidationstrin +2.

Mangan er ret elektropositivt og opløses meget let i fortyndede ikke-oxiderende syrer. Selv om det er relativt ureaktivt over for ikke-metaller ved stuetemperatur, reagerer det med mange ved forhøjede temperaturer. Mangan brænder således i klor til mangan(II)chlorid (MnCl2), reagerer med fluor til mangan(II)fluorid (MnF2) og mangan(III)fluorid (MnF3), brænder i nitrogen ved ca. 1.200 °C (2.200 °F) til mangan(II)nitrid (Mn3N2) og brænder i oxygen til mangan(II,III)oxid (Mn3O4). Mangan kombineres også direkte med bor, kulstof, svovl, silicium eller fosfor, men ikke med hydrogen.