Mangán

Hlavný článok: Izotopy mangánu
izotop	NA	t_1/2	ZM	ER (MeV)	PR
⁵²Mn	syn	5,591 d	ε	-	⁵²Cr
			β⁺	0,575	⁵²Cr
			γ	0,7, 0,9, 1,4	-
⁵³Mn	syn	3,74 ×10⁶ y	ε	-	⁵³Cr
⁵⁴Mn	syn	312,3 d	ε	-	⁵⁴Cr
⁵⁴Mn	syn	312,3 d	γ	0,834	-
⁵⁵Mn	100%	Mn je stabilný s 30 neutrónmi

Referencie

Mangán (fr. manganèse) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Mn a protónové číslo 25. Mangán je šedobiely, tvrdý a veľmi krehký ťažký kov, v niektorých vlastnostiach podobný železu. Niektorý pramene spomínajú úplne bezuhlíkatý mangán ako duktílny.

Mangán sa vyskytuje najmä v oxidačných stupňoch (zlúčeninách ako) +2, +3, +4 a +7. Existujú však aj -3, -2, -1, 0, +1, +5 a +6. V biologických sústavách konkuruje Mn²⁺ s Mg⁺². Mn⁺⁷ je často používaný a silný oxidant. Mangán je relatívne nestály. Reaguje s vodou za tvorby vodíka. Rozpúšťa sa aj v zriedených neoxidačných kyselinách. Za tepla reaguje s bórom, uhlíkom, kremíkom, dusíkom, fosforom, kyslíkom, sírou a halogénmi. S vodíkom nereaguje mangán za tvorby hydridu. Na vzduchu je mangán prostredníctvom tvorby oxidového filmu (ochrannej vrstvy) stály.

[úprava] Použitie

Mangán sa pre svoju vysokú afinitu (zlučovaciu schopnosť) so sírou a kyslíkom, ako aj skutočnosti, že vylepšuje materiálové vlastnosti používa v kovospracujúcom priemysle. Zhruba 90% až 95% vyrobeného mangánu príp. feromangánu ide do výroby železa, ocele (pozri #Dodatočný popis (legúra pre oceľ)) a špeciálnych materiálov:

deoxidácia a odsírenie železa a ocele
cenovo výhodná náhrada niklu v antikorových ušľachtilých oceliach.
silná pevnostná legúra (zliatinový prísadový prvok) v oceliach
zliatiny medi a mangánu (a niklu) napr. manganín pre tepelne stabilné rezistory
zliatiny hliníka a mangánu
zliatiny na zvýšenie teplotnej rozťažnosti s extrémne vysokým koeficientom rozťažnosti, napr. aktívne spínače z bimetalických pásikov

Oxid manganičitý slúži ako oxidant v suchých batériách.

Dopyt po mangáne v nasledujúcich rokoch klesať nebude, lebo nie sú známe nijaké ekonomicky výhodné náhrady.

[úprava] História

Ľudstvo používa zlúčeniny mangánu už po tisícročia. Je dokázané, že farby s oxidom manganičitým sa používali už pred 17000 rokmi.Rimania a Egypťania používali mangánové zlúčeniny v sklárstve na farbenie a odfarbovanie.Sparťania používali železo s obsahom mangánu na výrobu zbraní. Názor, že vysoká kvalita ich zbraní bola založená na zliatine železa a mangánu, treba však vnímať ako špekuláciu.

V 17. storočí vyrobil chemik Johann Rudolph Glauber permanganát. V strede 18. storočia sa používal oxid mangánatý na výrobu chlóru. Na návrh chemika Carl Wilhelm Scheeleho, ktorý v roku 1744 objavil, že burel (pyroluzit) nie je druh železnej rudy, ale že musí obsahovať dovtedy neznámy kov, podarilo sa Johannovi Gottliebovi Gahnovi ešte v tom istom roku poprvýkrát vyrobiť elementárny mangán uhoľnou redukciou z burelu. Začiatkom 19. storočia sa začal mangán používať na výrobu železa. Roku 1816 už bolo známe že zvyšuje u železa pevnosť bez zvyšovania krehkosti.

[úprava] Fyziológia

Viazaný mangán je esenciálny stopový prvok pre všetky formy života. Ludské telo obsahuje zhruba 300 ppm mangánu a malo by prijať asi 4 mg za deň. Bohaté na mangán sú:

orechy
celozrnné produkty
klíčky
kakao

Mlieko, minerálky a niektoré pitné vody su chudobné na mangán.

[úprava] Výskyt

Celosvetovo sa mangán vyskytuje veľmi hojne. Na tvorbe zemskej kôry sa podiela asi 900 ppm, čím je po železe najhojnejšie sa vyskytujúcim kovom. Známe doloviská mangánu sú

Južná Afrika (Hotazel)
Rusko (východné pobrežie Čierneho mora + Ukrajina)
Austrália (Groote Eylandt)
Brazília
Gabun
India
Mexiko
Burkina Faso

[úprava] Zdravotné riziká

Mangán podporuje normálny vývoj kostí, pomáha pri tvorbe pohlavných hormónov a zúčastňuje sa premeny tukov, cukrov a bielkovín v tele, ovplyvňuje aj tvorbu chrupaviek. Jeho nedostatok zapríčiňuje spomalenie vývoja a rastu a zmeny v metabolizme cukrov, v štruktúre kostí a chrupaviek.

Denná odporúčaná dávka pre deti vo veku 1-3 rokov: 0,3 - 1,5 mg
Denná odporúčaná dávka pre deti vo veku 4-6 rokov: 1,5 - 2 mg
Denná odporúčaná dávka pre deti vo veku 7-10 rokov: 2 - 3 mg
Denná odporúčaná dávka pre dospelých a mladistvých: 2 - 5 mg

Legovacie vlastnosti pre oceľ
Mechanické vlastnosti^*
Tvrdosť	zlepšuje pre perlitické ocele, veľmi zhoršuje pri austenitických oceliach
Pevnosť (Medza pevnosti)	zvyšuje
Medza elasticity (Medza klzu)	zvyšuje (perlitické ocele), mierne znižuje pri austenitických oceliach
Tepelná roztažnosť	značne zvyšuje (austenitické ocele)
Zoškrtenie(kontrakcia)	výrazne nemení
Prierazuvzdornosť (Vrubová húževnatosť)	nemení alebo len slabo (pozri dodatok)
Elasticita	zlepšuje pre perlitické ocele, inak nemení
Žiarupevnosť	výrazne nemení
Ochladzovanie	výrazne zrýchľuje (hlavne pre austenitické ocele)
Karbidácia	nemení (alebo len slabo)
Oteruvzdornosť	výrazné zhoršenie pre perlitické ocele
Kujnosť	výrazné zhoršenie pre austenitické ocele (pre perlitické ocele naproti tomu mierne zlepšenie)
Obrábatelnosť	výrazné zhoršenie
Nitridácia	vplyv nevýrazný
Hrdzuvzdornosť	-
Magnetické vlastnosti
Hysterézia	-
Permeabilita	-
Koercivita	-
Remanencia	-
Výkonová strata	-
Poznámky
* Len vlastnosti nadobudnuté priamym dodaním prísady a bez dodatočných úprav (kalenie, valcovanie atď.)

[úprava] Dodatočný popis (legúra pre oceľ)

Užitočný prvok. Deoxiduje a viaže síru vo forme sulfidov, ktoré sami o sebe zhoršujú niektoré vlastnosti železa. Vylepšuje zakalitelnosť z dôvodu spomaleniu kritického ochladzovania (netreba tak prudko ochladiť).

4% - 12%: Medzi týmito hodnotami sa aj pri pomalom ochladení vytvárajú krehké martenzitové štruktúry. Pre túto vlastnosť sa tento rozsah nepoužíva.
12% - 18% : Rozširujú gama oblasť, tzn. môžu byť austenitické pri väčšom obsahu uhlíka. Pri studenom valcovaní teda môžeme dosiahnuť veľmi tvrdý povrch, kým jadro ostane veľmi pevné. Toto logicky zvyšuje prierazuvzdornosť (niektoré druhy pancierov).
18% a viac : magnetizovatelnosť je skoro nulová aj pri viacnásobnom studenom valcovaní. Lámavosť aj pre nízke teploty je oveľa menšia.