Mangan (Mn)

Entdeckung und Geschichte

Entdeckt: 1774 · Johan Gottlieb Gahn

In der Natur vorkommende Manganoxide wie Braunstein sind schon lange als natürliche Pigmente bekannt und in Gebrauch. So wurden schwarze Manganoxid-Pigmente unter anderem in den etwa 17.000 Jahre alten Höhlenmalereien in den Höhlen von Ekain und Lascaux nachgewiesen. In der Glasherstellung werden Manganverbindungen seit dem vierten Jahrhundert vor Christus im Römischen Reich eingesetzt. Dabei hat das Mangan zwei Funktionen: Wird Braunstein eingesetzt, färbt dieser das Glas intensiv braun-violett. Wird dagegen dreiwertiges Manganoxid in eisenhaltige Gläser gegeben, entfärbt es diese, indem es das grünfärbende zweiwertige Eisen zum schwach gelben dreiwertigen oxidiert, was zusammen mit dem Violett des Mangans ein graues „entfärbtes“ Aussehen ergibt. Die erste Gewinnung des Elements gelang wahrscheinlich 1770 Ignatius Gottfried Kaim (1746–1778), der Braunstein mit Kohlenstoff reduzierte und

Verwendung und Anwendungen

Reines Mangan wird nur in sehr geringem Umfang genutzt. 90 % des geförderten Mangans wird als Ferromangan, Spiegeleisen oder Silicomangan in der Stahlindustrie eingesetzt. Als Legierungselement wird Mangan wie andere typische Legierungsmetalle eingesetzt. Der Faktor, mit dem die Legierungsanteile angegeben werden, beträgt 4. (Bei Molybdän und Vanadium beträgt er 10). Ein Stahl der Sorte 16 MnCr 5 enthält folglich 1,25 % Mangan (und 1,25 % Chrom). Da Mangan sehr stabile Mangan-Sauerstoff-Verbindungen bildet, wirkt es wie Aluminium und Silicium desoxidierend und verstärkt die Wirkung dieser Elemente. Zudem verhindert es die Bildung des leicht schmelzenden Eisensulfides und wirkt dadurch entschwefelnd. Gleichzeitig wird die Löslichkeit von Stickstoff im Stahl erhöht, was die Austenit-Bildung fördert. Dies ist für viele rostfreie Stähle wichtig. Eine weitere wichtige Eigenschaft von Mangan i

Isotope

Es sind insgesamt 28 Isotope sowie acht weitere Kernisomere des Mangans zwischen 44Mn und 72Mn bekannt. Von diesen ist nur eines, 55Mn, stabil, Mangan zählt somit zu den Reinelementen. Weiterhin besitzt 53Mn mit 3,74 Millionen Jahren eine lange Halbwertszeit. Alle weiteren Isotope weisen kurze Halbwertszeiten auf, davon 54Mn mit 312,3 Tagen die längste. Das langlebigste radioaktive Manganisotop 53Mn kommt in Spuren in der Natur vor. Es bildet sich durch Spallationsreaktionen in eisenhaltigen Felsen. Dabei reagiert 54Fe mit 3He aus der kosmischen Strahlung und es wird das kurzlebige 53Fe gebildet, das zu 53Mn zerfällt. 26 54 F e + 2 3 H e ⟶ 26 53 F e + 2 4 H e → − e − 25 53 M n \mathrm 54_26Fe+_23He\longrightarrow _2653Fe+_24He\ -e^-\ _2553Mn