Mangan ist in der Natur recht verbreitet. Es hat ungefähr 0,09% Anteil am Aufbau der festen
Erdrinde. Damit ist es ebenso häufig vertreten wie etwa der Kohlenstoff oder Phosphor. Nach
Eisen und Titan ist Mangan das dritthäufigste Übergangselement.
Natürlich vorkommendes Mangan findet man meist als Oxidverbindungen, wie zum Beispiel
Braunstein (MnO2), Braunit (Mn2O3), oder Hausmannit (Mn3O4). Meist finden sich diese Erze
in Gesellschaft von Eisenerzen. Reiche Lagerstätten liegen an der Ostküste des Schwarzen
Meeres, in Indien, in Brasilien, in Australien in China und in Südafrika.
Große Mengen von Mangan finden sich in der Tiefsee, in den Manganknollen, die 15-20%
Mangan, ferner Eisen und kleinere Mengen Cobalt, Nickel und Kupfer enthalten.
Doch auch für uns Menschen ist Mangan wichtig! Es ist ein essentielles Spurenelement, das in
allen lebenden Zellen vorkommt. Der menschliche Körper enthält 0,3 mg pro kg (Zelle und
Knochen) und sollte mindestens 3 mg Mangan aufnehmen (Vollkornprodukte, Nüsse,
Keimlinge, Kakao). Mangan ist in vielen Enzymen enthalten und z.B. zum Aufbau von
Cholesterin beteiligt.
Manganmangel ruft unter anderem Sterilität hervor.
Manganüberschuß führt zur Reizung der Atemwege, der Haut und schließlich zu
Schädigungen des Nervensystems, mit Sprach- und Bewegungsstörungen (=Manganismus)
Pflanzen benötigen Mangan bei der Photosynthese. Manganmangel bewirkt hier eine
Minderung des Wachstums.
Inhaltsverzeichnis
- 1 WICHTIGE DATEN ZU MANGAN
- 1.1 Vorkommen
- 1.2 Darstellung
- 1.3 Physikalische Eigenschaften
- 1.4 Chemische Eigenschaften
- 1.5 Verwendung von Mangan
- 1.6 Manganverbindungen
- 2 MANGAN(II)
- 2.1 Charakteristika
- 2.1.1 Bromat-Malonsäure-Oszillationsprozeß, katalysiert durch Mn²⁺-Ionen
- 2.1.2 Fällung von MnS
- 2.1.3 Fällung von Mn(OH)₂
- 2.1.4 Oxidation von Mn(II) zu Mn(IV)
- 3 MANGAN(III)
- 3.1 Charakteristika
- 3.1.1 Synproportionierung von Mn(II) und Mn(IV) zu Mn(III)
- 4 MANGAN(IV)
- 4.1 Charakteristika
- 4.1.1 Erhitzen von Braunstein
- 4.1.2 Braunstein als Katalysator
- 4.1.3 Oxidierende Wirkung von Braunstein auf HCl (Weldon Prozeß)
- 5 MANGAN(V)
- 5.1 Charakteristika
- 6 MANGAN(VI)
- 6.1 Charakteristika
- 7 MANGAN(VII)
- 7.1 Charakteristika
- 7.1.1 Stufenweise Reduktion von Kaliumpermanganat
- 7.1.2 Oxidationswirkung von Permanganat in Abhängigkeit vom PH-Wert
- 7.1.3 Autokatalyse von Permanganat mit H₂O₂
- 7.1.4 Blitze unter Wasser (Oxidation von Ethanol durch KMnO₄ in saurer Lösung)
- 7.1.5 Feuer ohne Streichholz (Oxidation von Glycerin durch Kaliumpermanganat)
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieses Demonstrationskursmanuskript zum Thema Mangan aus dem Wintersemester 2001/02 bietet einen Überblick über die wichtigsten Eigenschaften und Reaktionen dieses Übergangsmetalls. Der Fokus liegt auf der Darstellung von Mangan und seinen verschiedenen Oxidationsstufen (+II, +III, +IV, +V, +VI, +VII), sowie deren charakteristischen Eigenschaften und Reaktionen.
- Wichtige Daten zu Mangan (Vorkommen, Darstellung, physikalische und chemische Eigenschaften, Verwendung)
- Charakterisierung der verschiedenen Mangan-Oxidationsstufen (+II bis +VII)
- Beschreibung charakteristischer Reaktionen der verschiedenen Mangan-Oxidationsstufen
- Untersuchung der Verwendung von Manganverbindungen
- Veranschaulichung der Reaktivität von Mangan in verschiedenen Oxidationsstufen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Wichtige Daten zu Mangan: Dieses Kapitel liefert grundlegende Informationen über Mangan, darunter sein Vorkommen in der Erdkruste und in verschiedenen Mineralien wie Braunstein, Braunit und Hausmannit. Es beschreibt die technische Darstellung durch Elektrolyse von Mangansulfat-Lösungen oder aluminothermisch. Die physikalischen Eigenschaften (wie die Existenz verschiedener Modifikationen, Schmelz- und Siedepunkt, Dichte) sowie die chemischen Eigenschaften (Reaktivität mit Sauerstoff und Nichtmetallen, Verhalten gegenüber Säuren) werden detailliert erläutert. Schließlich wird die Verwendung von Mangan, vor allem als Legierungsmittel, und die Bedeutung von Manganverbindungen behandelt.
2 Mangan(II): Dieses Kapitel konzentriert sich auf die Charakteristika von Mangan(II)-Verbindungen, die aufgrund ihrer halbgefüllten 3d-Unterschale eine hohe Stabilität aufweisen. Es werden verschiedene Reaktionen beschrieben, wie die Katalyse des Bromat-Malonsäure-Oszillationsprozesses durch Mn²⁺-Ionen, sowie Fällungsreaktionen mit Sulfid und Hydroxid. Die Oxidation von Mn(II) zu Mn(IV) wird ebenfalls thematisiert, wobei die Bedeutung der Stabilität der Mn(II)-Verbindungen und der Bedingungen für eine Oxidation hervorgehoben wird.
3 Mangan(III): Das Kapitel beschreibt Mangan(III) und seine Charakteristika. Ein besonderer Fokus liegt auf der Synproportionierung von Mn(II) und Mn(IV) zu Mn(III), einer wichtigen Reaktion, die die Beziehung zwischen den verschiedenen Oxidationsstufen von Mangan verdeutlicht und die Stabilität der einzelnen Oxidationsstufen in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen unterstreicht. Die Bedeutung der Reaktion im Kontext des Gesamtverständnisses der Manganchemie wird erläutert.
4 Mangan(IV): Dieses Kapitel befasst sich mit den Eigenschaften von Mangan(IV), insbesondere mit Braunstein (MnO₂). Es werden verschiedene Reaktionen vorgestellt: das Erhitzen von Braunstein, seine katalytische Wirkung und seine oxidierende Wirkung auf Salzsäure im Weldon-Prozess. Diese Beispiele illustrieren die Bedeutung von Mangan(IV) in verschiedenen chemischen Prozessen und seine Rolle als Oxidationsmittel und Katalysator. Die Bedeutung von Braunstein als wichtiger Manganverbindung wird detailliert dargestellt.
5 Mangan(V), 6 Mangan(VI), 7 Mangan(VII): Diese Kapitel behandeln die weniger häufig vorkommenden, aber dennoch wichtigen höheren Oxidationsstufen des Mangans. Die Kapitel beschreiben jeweils die Charakteristika und charakteristische Reaktionen der jeweiligen Oxidationsstufe. Im Kapitel Mangan(VII) werden detaillierte Beispiele für die oxidierende Wirkung von Permanganat in Abhängigkeit vom pH-Wert, die Autokatalyse mit Wasserstoffperoxid und eindrucksvolle Demonstrationsversuche wie "Blitze unter Wasser" und "Feuer ohne Streichholz" beschrieben. Die Kapitel betonen die unterschiedliche Reaktivität der höheren Oxidationsstufen und deren Bedeutung in der Chemie.
Schlüsselwörter
Mangan, Übergangsmetall, Oxidationsstufen, Braunstein (MnO₂), Kaliumpermanganat (KMnO₄), Redoxreaktionen, Katalyse, Elektrolyse, Legierungsmittel, Spurenelement, Mangan(II), Mangan(III), Mangan(IV), Mangan(V), Mangan(VI), Mangan(VII).
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Demonstrationskursmanuskript "Mangan"
Was ist der Inhalt des Mangan-Demonstrationskursmanuskripts?
Das Manuskript bietet einen umfassenden Überblick über die Eigenschaften und Reaktionen des Übergangsmetalls Mangan. Es behandelt die Darstellung von Mangan, seine verschiedenen Oxidationsstufen (+II bis +VII) und deren charakteristische Reaktionen. Schwerpunkte sind wichtige Daten zu Mangan (Vorkommen, Darstellung, physikalische und chemische Eigenschaften, Verwendung), die Charakterisierung der verschiedenen Oxidationsstufen und die Beschreibung charakteristischer Reaktionen. Die Verwendung von Manganverbindungen wird ebenfalls untersucht.
Welche Oxidationsstufen von Mangan werden behandelt?
Das Manuskript behandelt alle wichtigen Oxidationsstufen von Mangan: Mangan(II), Mangan(III), Mangan(IV), Mangan(V), Mangan(VI) und Mangan(VII). Für jede Oxidationsstufe werden charakteristische Eigenschaften und Reaktionen detailliert beschrieben.
Welche wichtigen Daten zu Mangan werden im Manuskript bereitgestellt?
Das Manuskript liefert grundlegende Informationen über das Vorkommen von Mangan in der Erdkruste und in verschiedenen Mineralien (z.B. Braunstein, Braunit, Hausmannit). Es beschreibt die technische Darstellung durch Elektrolyse und aluminothermisch. Physikalische Eigenschaften (Modifikationen, Schmelz- und Siedepunkt, Dichte) und chemische Eigenschaften (Reaktivität mit Sauerstoff und Nichtmetallen, Verhalten gegenüber Säuren) werden erläutert. Die Verwendung von Mangan als Legierungsmittel und die Bedeutung von Manganverbindungen werden ebenfalls behandelt.
Welche charakteristischen Reaktionen von Mangan(II) werden beschrieben?
Für Mangan(II) werden die Katalyse des Bromat-Malonsäure-Oszillationsprozesses durch Mn²⁺-Ionen, sowie Fällungsreaktionen mit Sulfid und Hydroxid beschrieben. Die Oxidation von Mn(II) zu Mn(IV) und die Bedeutung der Stabilität von Mn(II)-Verbindungen werden ebenfalls thematisiert.
Welche Rolle spielt Mangan(IV) (Braunstein)?
Das Manuskript hebt die Bedeutung von Mangan(IV) und Braunstein (MnO₂) hervor. Es werden Reaktionen wie das Erhitzen von Braunstein, seine katalytische Wirkung und seine oxidierende Wirkung auf Salzsäure im Weldon-Prozess erläutert. Braunstein wird als wichtiger Bestandteil in verschiedenen chemischen Prozessen und als Oxidationsmittel und Katalysator dargestellt.
Wie werden die höheren Oxidationsstufen (V, VI, VII) von Mangan behandelt?
Die höheren Oxidationsstufen (Mangan(V), Mangan(VI) und Mangan(VII)) werden ebenfalls behandelt, wobei ihre charakteristischen Eigenschaften und Reaktionen beschrieben werden. Besonderes Augenmerk liegt auf der oxidierenden Wirkung von Permanganat (Mangan(VII)) in Abhängigkeit vom pH-Wert, der Autokatalyse mit Wasserstoffperoxid und eindrucksvollen Demonstrationsversuchen wie "Blitze unter Wasser" und "Feuer ohne Streichholz".
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt des Manuskripts?
Schlüsselwörter sind: Mangan, Übergangsmetall, Oxidationsstufen, Braunstein (MnO₂), Kaliumpermanganat (KMnO₄), Redoxreaktionen, Katalyse, Elektrolyse, Legierungsmittel, Spurenelement, Mangan(II), Mangan(III), Mangan(IV), Mangan(V), Mangan(VI), Mangan(VII).
Für wen ist dieses Manuskript gedacht?
Das Manuskript ist als Demonstrationskursmanuskript konzipiert und richtet sich an Studenten und Teilnehmer eines entsprechenden Kurses im Wintersemester 2001/02. Es dient dem Verständnis der Chemie des Mangans.
Welche Zielsetzung verfolgt das Manuskript?
Ziel ist es, einen Überblick über die wichtigsten Eigenschaften und Reaktionen des Übergangsmetalls Mangan zu geben. Der Fokus liegt auf der Darstellung von Mangan und seinen verschiedenen Oxidationsstufen sowie deren charakteristischen Eigenschaften und Reaktionen.
- Quote paper
- Patricia Zimmermann (Author), 2002, Die Eigenschaften von Manganverbindungen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/13744
