Úvod
Mangan (Mn) je stříbrolesklý, tvrdý a zároveň velmi křehký kovový prvek, který se vzhledem podobá železu. Jeho protonové číslo je 25 a v periodické tabulce se řadí do 7. skupiny mezi přechodné kovy. V přírodě se nevyskytuje v čisté formě, ale pouze ve sloučeninách. Získáváme ho především z minerálu pyroluzitu (burelu), což je oxid manganičitý. Nacházíme ho v zemské kůře, ale významné zásoby tvoří také manganové konkrece na dnech oceánů. Je klíčovou přísadou při výrobě oceli a esenciálním stopovým prvkem pro živé organismy.
Vlastnosti
Mangan, chemická značka Mn, je stříbrolesklý, velmi tvrdý a zároveň křehký přechodný kov s protonovým číslem 25. Patří do 7. skupiny periodické tabulky a vyznačuje se existencí několika alotropických modifikací. Jeho hustota činí přibližně 7,4 g/cm³ a teplota tání dosahuje 1246 °C. Je paramagnetický. Z chemického hlediska je poměrně reaktivní, na vzduchu se pasivuje tenkou vrstvou oxidu. Pomalu reaguje s vodou a ochotně se rozpouští ve zředěných kyselinách za vývoje vodíku. Vytváří sloučeniny v širokém rozmezí oxidačních stavů, od -3 až po +7, přičemž nejstabilnější a nejvýznamnější jsou stavy +2, +4 a +7.
Vznik názvu
Původ názvu je odvozen z latinského slova *magnes* (magnet), protože jeho černá ruda pyroluzit byla dříve zaměňována s magnetovcem. Název odkazuje na řeckou oblast Magnésia, bohatou na tyto nerosty. Pro odlišení od podobné *magnesie alby* (ze které byl izolován hořčík) dostal prvek pozměněný název mangan.
Objev
Sloučeniny manganu, zejména oxid manganičitý (burel), jsou lidstvu známy již od starověku. V paleolitu se tento černý pigment hojně využíval pro jeskynní malby, jak dokazují nálezy například v jeskyni Lascaux. Starověcí Egypťané a Římané ho používali při výrobě skla k odstranění nazelenalého zbarvení způsobeného nečistotami železa, proto se mu přezdívalo „sklářské mýdlo“. Dlouho byl považován za rudu železa nebo hořčíku. Až v roce 1774 švédský chemik Carl Wilhelm Scheele prokázal, že burel obsahuje neznámý prvek. Ještě téhož roku se jeho kolegovi Johanu Gottliebu Gahnovi podařilo kov izolovat redukcí burelu uhlíkem.
Výskyt v přírodě
Mangan je dvanáctým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře, kde se ovšem nevyskytuje v ryzí formě, ale pouze ve sloučeninách. Jeho nejdůležitějšími rudami jsou oxidy, především pyroluzit (burel, MnO₂) a hausmannit (Mn₃O₄), a také uhličitan rodochrozit (MnCO₃). Významná ložiska se nacházejí v Jihoafrické republice, na Ukrajině, v Austrálii a Číně. Obrovské, zatím komerčně netěžené zásoby, představují manganové konkrece na dnech oceánů. Průmyslově se získává především pro výrobu oceli ve formě slitiny feromanganu. To se děje karbotermickou redukcí směsi oxidů železa a manganu ve vysokých nebo elektrických obloukových pecích. Čistý kov se připravuje elektrolýzou roztoků manganatých solí.
Využití
Mangan je nepostradatelným prvkem pro průmysl i živé organismy. Jeho největší uplatnění nachází v ocelářství, kde se ve formě feromanganu používá k deoxidaci, odsíření a legování oceli, čímž jí dodává pevnost a tvrdost. Využívá se také ve slitinách hliníku, například v nápojových plechovkách, pro zvýšení odolnosti proti korozi. Oxid manganičitý je klíčovou součástí alkalických baterií. Dále slouží k odbarvování skla a jako součást pigmentů. V přírodě je esenciálním mikroprvkem pro rostliny, kde se podílí na procesu fotosyntézy. Pro živočichy je nezbytný pro správný metabolismus a tvorbu kostí.
Sloučeniny
V přírodě se mangan vyskytuje především ve formě sloučenin. Nejvýznamnějším minerálem je pyrolusit, chemicky oxid manganičitý (MnO₂), který je hlavní rudou pro jeho výrobu. Dalšími přírodními minerály jsou například růžový rodochrozit (uhličitan manganatý) nebo hausmannit. V živých organismech funguje ve formě iontů. Člověkem vyrobené sloučeniny mají široké uplatnění. Ikonický je manganistan draselný (KMnO₄), fialová látka se silnými oxidačními účinky, používaná k dezinfekci. Síran manganatý slouží jako doplněk do krmiv a hnojiv, zatímco jiné organické sloučeniny manganu fungují jako fungicidy.
Zajímavosti
Mangan je chemicky mimořádně všestranný prvek, schopný existovat v mnoha oxidačních stavech, od +2 až po +7. Každý z těchto stavů propůjčuje jeho sloučeninám charakteristickou barvu, například Mn²⁺ je světle růžový, zatímco MnO₄⁻ je sytě fialový. Právě tato schopnost je klíčová pro jeho biologickou roli v centru fotosyntetického komplexu, kde čtyři atomy manganu katalyzují rozklad vody a uvolňování kyslíku. Již pravěcí lidé využívali jeho přírodní oxidy jako černý pigment pro jeskynní malby. Nadměrná expozice prachu manganu však může vést k neurotoxickému poškození zvanému manganismus.
