Ad Soyad : Fahri DönmezŞube No : TBIL-107-01Öğrenci No : 12213251Bölüm : Bilgisayar Mühendisliği

Genel Kimya

Mangan Elementinin ve Bileşiklerinin Özelikleri

Prof. Dr. ULVİ AVCIATA

Mn (Mangan - Manganez)

Mangan veya Manganez grimsi metal renklidir. En önemli metallerden biridir. Vücutta protein sentezlenmesinde, sindirimde ve besinlerden enerji üretilmesinde görev alan önemli minerallerin içinde bulunan etkili bir elementtir. Eksikliğinde sürekli yorgunluk, hafıza problemleri, kısırlık, kilo kaybı, özellikle çocuklarda ve bebeklerde büyüme geriliği gibi belirtiler görülür. Mangan bitkiler için de çok önemli bir elementtir ve günümüz modern tarım sektöründe vazgeçilmez bir gübre içeriğidir.Çeliğin dayanımını geliştiren bir alaşım elementidir. Bu özelliği

içinde bulunan karbon miktarına bağlıdır. Yüksek karbonlu çeliklerde manganın etkisi sertlik ve dayanımı artırmaktadır.

Doğada Bulunuşu, Minerallerinin Formülleri ve İsimleri

Mangan, doğada az bulunan bir elementtir. Yer kabuğunun yaklaşık % 0,08’ini teşkil eder. Mangan, doğada oksitli bileşikleri hâlinde bulunur. Mangan filizleri yeryüzüne yakın yerlerde bulunurlar. İçlerinde alümina, silis ve demiroksit gibi yabancı maddeler vardır.

Dünya manganez rezervlerinin toplamı 300 bin ton, baz rezervleri toplamı ise 5 milyon tondur (metal mangan). Doğada bileşiminde manganez bulunan 300’den fazla mineral bulunmakla birlikte, U.S. Bureau of Minesa göre en az %35 mangan içeriğine sahip cevherler manganez cevheri olarak adlandırılmaktadır.

Manganez cevheri, içerdiği manganez miktarına göre manganezli demir (%5-10 Mn), demirli manganez (%10-35 Mn) ve manganez cevheri (%35’den fazla Mn) olarak sınıflandırılır.

Kullanım alanlarına göre; metalurjik manganez cevheri (%46-48 Mn), batarya sanayii manganez cevheri (%78-85 MnO2), kimya sanayii manganez cevheri (74-84 MnO2) ve diğer amaçlarda kullanılan manganez cevheri olarak sınıflandırılır.

Karada bulunan en büyük rezervler; Güney Afrika, Rusya Federasyonu, Avustralya ve Gabon’dadır. Türkiye’deki başlıca manganez yatakları; İstanbul’un Çatalca, Erzincan’ın Tercan ve Uşak’ın Banaz ilçelerinde bulunmaktadır.

Manganez yatakları değişik yollardan oluşmakta ve çeşitli tipte yataklanmalar vermektedir.

Manganez yatakları jeolojik oluşum esasına göre dört gruba ayrılırlar.

a) Hidrotermal Manganez Yatakları: Bu yataklar genel olarak filon damar, mercek ve düzensiz şekiller halinde olup, epitermal safhaya aittirler. Plütonik ve sübvolkanik mağma ocaklarından türeyen hidrotermal gelişlerin sonucunda oluşurlar. Manganez yataklarının en önemli mineralleri, siyah manganez oksitlerinden psilomelan ve pirolüsit başta olmak üzere manganit, braunit ve hausmanit’tir. Bu tür manganez yatakları büyük rezervler vermezler. Buna karşın kimya endüstrisinde kullanılabilecek kalitede yüksek tenörlü manganez cevherlerine sahiptirler.

b) Sedimanter Manganez Yatakları: Bu tip yataklar belirli kaynaklarda görülen manganez bileşiklerinin asit veya nötr sularda uygun pH’larda çözülmesi, manganez humat, bikarbonat, klorür, sülfat, oksit biçiminde taşınması ve tortulaşma yörelerinde uygun pH koşullarında çökelmesi veya detritik birikimi ile oluşmaktadır. Bu yataklarda cevher mineralleri çoğunlukla yumru, şekilsiz, toprağımsı yığınlar veya pisolitik yapıdadır. Çok büyük rezervler vermekte olan bu tip yatakların demir tenörü yüksek olup, bazı safsızlıklar içerirler. En çok rastlanan mineraller pirolüsit ve psilomelan ile rodokrosit’tir. Eski Sovyetler Birliği’ndeki Chiatura ve Nikopol, Avustralya’daki Groote Eylandt yatakları en önemli sedimanter manganez yataklarıdır.

c) Rezidüel (Kalıntı) Manganez Yatakları: Bu tip yataklar, bileşiminde az miktar manganez bulunan kayaçların atmosfere yakın kısımlarında meydana gelen ufalanma işlemi sonucu kimyasal yoldan kayacın bir kısım elementlerinin taşınıp, manganezin yerinde kalıp zenginleşmesi ile oluşurlar. Büyük rezervler veren bu tür yataklardan metalurjik ve kimya endüstrisinde kullanılabilecek kalitede cevher üretilebilmektedir. Hindistan’daki Riher ve Orissa ile Gabon’daki Moando yatakları bu tür oluşumlara örnektir.

d) Metamorfik Manganez Yatakları: Çeşitli yollarla oluşan manganez yataklarının sıcaklık ve basınç altında değişime ve zenginleşmeye uğraması sonucu oluşan bu yataklar kaliteli olup, ortalama % 40-50 Mn içerirler.

Rezervler Toplam manganez baz rezervleri yaklaşık 5 milyar ton olup, bu rezervlerin % 90’ı Güney Afrika ve Ukrayna’da bulunmaktadır. Ayrıca, okyanus diplerindeki nodullerde çok önemli manganez kaynaklarıdır. Manganez statik rezervi ise 79 yıl olarak verilmektedir. Manganez üretiminde Çin, % 5.9’luk rezerve sahip olmasına rağmen, dünya üretiminin % 26.7’sini gerçekleştirerek üretimde ilk sırayı almıştır. Çin’i % 15.1 ile Güney Afrika, % 11.5 ile Gaban ve %10.5 ile Ukrayna izlemiştir. 1996 yılında 8 817 000 ton, 1997’de ise 8.6 bin ton manganez üretilmiştir. Manganez üretim kapasitesi ise 10.78 milyon ton’dur. Brüt cevher üretimi 1995’de 24.1 milyon ton, 1996’da 23.8 milyon ton olarak verilmektedir. Yıllık manganez üretim değeri 1997 yılı ortalama fiyatları dikkate alındığında 1.77 milyar US $’dır.

Türkiye manganez potansiyeli olarak % 0.11 lik bir paya sahiptir. Başka bir deyişle Türkiye’de dünya çapında büyük manganez yatakları yoktur. Mevcut yataklarda da Mn tenörü fazla yüksek değildir. Demirli-mangan (% 10-35 Mn) cevherleri rezervlerin büyük bir bölümünü oluşturur. Bilindiği gibi manganez cevheri olarak düşünülmeyen manganlı demir cevheri demir-çelik fabrikalarında sinterde kullanılarak manganez cevheri kullanımından tasarruf sağlar. Türkiye’de manganlı demir (% 5-10 Mn) cevheri de bulunmaktadır. (Hekimhan-Deveci) Türkiye’de bulunan manganez cevheri, genelde metalurjik manganez cevheri grubunda değerlendirilebilir. Zonguldak Ereğli çevresindeki manganezler Üst Kretase andezit volkanizmasına bağlı volkano-sedimanter oluşumlardır. Cevherleşme Üst Kretase aglomeralarının üzerindeki tüfit ve kumtaşları içerisindedir. Bu bölgedeki çok sayıda zuhurlardan en önemlisi Ereğli- Ramazanlı-Kızlamba sahasıdır. Kastamonu-Tosya çevresindeki cevherleşmeler Liyas ve Liyas öncesi yaşlı volkanik ve sedimanter kayaç istifinde, daha çok pelajik kireçtaşı ve çörtler içerisinde yeralan volkano sedimanter oluşumlardır. Doğu Karadeniz bölgesindeki cevherleşmeler Üst Kretase dasit ve andezit volkanizmasına bağlı olarak oluşmuş volkano sedimanter kökenlidir. Yörede çok sayıda zuhur vardır. Güneydoğu anadolu yöresindeki cevherleşmeler, radyolaritler içerisinde ve radyolaritler ile ardalanmalı olarak oluşmuş volkano sedimanter karakterdeki oluşuklardır. Ankara çevresindeki cevherleşmeler Üst Kretase yaşlı ofyolit karmaşığının radyolaritleri ve tersiyer volkanizmasının tüfleri içindeki volkano sedimanter olarak oluşmuşlardır, önemsizdirler. Trakya bölgesindeki manganez cevherleşmeleri Eosen yaşlı kireçtaşları üzerine trangressif olarak gelmiş Oligosen yaşlı marnlar içerisindeki sedimanter olarak

oluşmuşlardır. En önemlileri İstanbul-Çatalca Binkılıç ve İnceğiz sahalarıdır. Ancak tenörleri düşüktür. Erzincan çevresindeki cevherleşmeler daha çok hidrotermal kökenli yataklar olup bu yataklarda ülkemizin en kaliteli Mn cevheri vardır. Çöpler, Dilli ve Kekik pınarı zuhurları bunların en önemlileridir. Ancak bunlardan Çöpler ve Kekik pınarında cevher bitmiştir. Bursa-Bilecik ve Balıkesir bölgesinde volkanodesimanter ve metamorfik Mn cevherleşmeleri yeralmaktadır. Ancak ekonomik değerleri yoktur. Güneybatı-Anadolu bölgesi, sedimanter kökenli yatakların bulunduğu en önemli bölgedir. Buradaki manganez yataklarının bir çoğu geçmiş yıllarda işletilmiştir. Yörede bulunan Denizli-Tavas-Ulukent yatağı 4 milyon tonluk rezervle Türkiye’nin en büyük yatağıdır.

Türkiye manganez rezervleri görünür+muhtemel 4 561 750 ton olup en önemli manganez rezervi 4 milyon ton ile Denizli Tavas’ta bulunmaktadır. Ayrıca, ülkemizde belirli bölgelerde yaygın olarak manganez cevher yatakları bulunmaktadır. Ancak tenör ve rezervleri Dünya manganez yatakları ile kıyaslandığında küçüktür.

Türkiye’de manganez cevheri üretimi Denizli-Tavas-Ulukent’de yapılmaktadır. Üretimin ağırlıklı olarak Erdemir tarafından tüketildiği görülmektedir. 1994’e kadar İsdemir ve Kardemir’in de tüketimi sözkonusudur. Denizli Tavas Ulukent manganez cevherinden yapılan üretim miktarları dikkate alındığında, ortalama yılda 20 000 ton’un üzerinde üretimin gerçekleştirildiği görülmektedir. Bununla birlikte Kardemir’in yıllık 20 000 ton civarında olan manganez ihtiyacı, % 41.5 Fe +% 4-4.5 Mn içeren Deveci siderit cevherlerinden yine yaklaşık yılda 150 000 ton cevher üretilerek karşılanmaktadır.

En önemli minerali siyah renkteki pirolusit [MnO2 ]’tir. Daha az önemli mineralleri ise braunit [Mn2O3] (Çoğunlukla demir oksitle birlikte bulunur.), manganit [Mn2O3.H2O], hauzmanit [Mn3O4] ve rodokrosit (mangan spatı) [MnCO3] ve manganez blendi [MnS] dir.

Elementel mangan, pirolizit mineralinin elektrikli fırında karbon ile indirgenmesi sonucunda elde edilir. Mineralde bulunan demiroksit de indirgenir ve ferromangan denilen kullanımı oldukça fazla olan bileşiği de elde edilir. MnSO4 bileşiğinin elektrolizi ile de saf mangan elde edilir.Doğada bileşiminde manganez bulunan 300'den fazla mineral vardır. Bu minerallerden başlıcaları Tablo da verilmektedir.

PIROLUSITKimyasal Bileşimi: MnO2

Kristal Sistemi: TetragonalKristal Biçimi: Prizmatik kristalli, masif, kompakt, lifsi ve dendritik doku gösterir.İkizlenme: {031} ve {032} yüzeylerinde nadir Sertlik: 2-6 (masif), 6-6.5 (kristal)Özgül Ağırlık: 4.5 - 7.9Dilinim: {110} mükemmelRenk ve Şeffaflık: Koyu çelik grisi-siyah; opakÇizgi Rengi: SiyahParlaklık: MetalikAyırıcı Özellikleri: Rengi, masif olduğunda yumuşaklığı, dendritik dokusu.Bulunuşu: Oksidasyon koşulları altında oluşan, ikincil kökenli yaygın bir mangan mineralidir. Çok sığ derinlikteki denizel kökenli sedimanlar içerisinde veya deniz tabanındaki kuvars damarlarında nodüler şekilli oluşabilir.

BRAUNITKimyasal Bileşimi: 3Mn2O3.MnSiO3

Kristal Sistemi: TetragonalKristal Biçimi: Piramidal kristalli; masif, taneselİkizlenme: [112] yüzeyinde olağanSertlik: 6-6,5Özgül Ağırlik: 4,72-4,83Dilinim: [112] mükemmelRenk ve Şeffaflık: Siyah, kahverengimsi siyah, çelik grisi; opakÇizgi Rengi: Kahverengimsi siyah-çelik grisiParlaklık: Yarı MetalikAyırıcı Özellikleri: HCI' de çözünürlük, renk ve kristal formuBulunuşu: Hidrotermal damarlarda diğer mangan mineralleri ile birlikte ikincil olarak oluşur.

PSILOMELAN (RAMANECHITE) Kimyasal Bileşimi: BaMn9O18.2H20Kristal Sistemi: MonoklinikKristal Biçimi: Masif; dallanmış, sarkıtlar şeklinde ve konsantrik bantlar halinde, böbreğimsi şekilliSertlik: 5 - 6Özgül Ağırlık: 6.45 Renk ve Şeffaflık: Siyah-çelik grisi; opakÇizgi Rengi: Kahverengimsi siyah-siyahParlaklık: YarımetalikAyırıcı Özellikleri: Yüksek sertliği ile diğer mangan minerallerinden ayrılabilir.Bulunuşu: Mangan karbonatlar ve silikatların atmosferik koşullar altında bozunması ile ikincil olarak oluşur. Kuvars damarlarında, pirolusit ve limonit ile birlikte bulunur.

Elektron Dağlımı ve Periyodik Sistemdeki Yeri

Mangan veya Manganez atom numarası 25 olan element. Simgesi Mn dir. Periyodik tablonun 7-B grubunda yer alır.

MANGANEZ

Simgesi: MnGrubu: 7B (Geçiş elementi)Atom numarası: 25Bağıl atom kütlesi: 54,93805Oda sıcaklığında: KatıErime noktası: 1244°CKaynama noktası: 1962°CYoğunluğu: 7,43 g/ccKeşfi: 1774 - Johann GahnAtom çapı: 1,79 ÅElektronegatifliği: 1,55

Elektron dizilimi: 1s2

2s2

p6

3s2

p6

d5

4s2

Yükseltgenme basamağı (sayısı): 7, 6, 4, 2, 3Radyoizotopları: Yok

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Manganının 4 ayrı allotropu vardır. Kimyasal açıdan genellikle demire benzer davranışlar gösterir. Metal halindeki mangan, açık havada yükseltgenir, nemli ortamda paslanır. Demire benzer bir şekilde yüksek sıcaklıklarda havayla yada oksijenle yanar. Soğukken suyu yavaşça, ısıtıldığında ise hızla ayrıştırır. Seyreltik mineral asitlerde kolay çözünür ve hidrojen açığa çıkarır.Gruptaki genel eğilim, atom numarası arttıkça yüksek değerliğin (oksitlenme sayısının) kararlılığının artmasıdır. Ancak renyumdaki -1 değerlik bir ayrıcalık taşır. Yüksek oksitlenme sayısında mangan iyi, renyum ise zayıf bir yükseltgendir. Düşük oksitlenme sayısında ise renyum iyi, mangan zayıf bir indirgendir. İncelenen az sayıdaki bileşiklerinde teknetyum, renyuma benzer. Bu grup elementleri +7 değerlikli iken grup VIIA elementlerine (halojenlere) benzer, örneğin mangan (VII) oksit Mn2O7, klor (VII) oksit Cl2O7 gibi uçucu ve kararsız bir sıvıdır Potasyum permanganat KMnO4 da potasyum perklorat KCIO4 gibi kuvvetli bir yükseltgendir.

Grup içinde mangandan renyuma doğru yüksek değerliğin kararlılığının ve kovalentbağ yapma özelliğinin artması, bileşikler oluşturma eğilimini artırır. Renyum +3, +4 ve +5 değerliklerde iken birçok kompleksler verirken mangan +2, +3 ve +4 değerliklerde daha az sayıda kompleks bileşikler oluşturur. Bu metallerin tek basit katyonu +2 değerlikteki mangan katyonudur.

Mangan dördüncü periyottaki geçiş elementleri arasında en aktifidir. Mangan N.K.A. da havada kararlıdır. +2 ve +7 değerlikli bileşikleri önemlidir. HCl, H2SO4 ve seyreltik HNO3, H2 gazı çıkışı ile etki eder.

Mangan tuzları; mangan metalinin uygun asitle veya asitli permanganat iyonu ile indirgenmesi sonucu hazırlanır. Mangan, komşusu olan kroma oranla daha çok elektropozitiftir. Bu durum periyotta beklenenin tersidir, dördüncü periyottaki geçiş elementleri içinde en aktifidir

Mangan, normal koşullarda havada kararlıdır. Geçiş elementleri içinde sudan hidrojen açığa çıkarabilen tek metaldir. Bunun nedeni aktifliğinin yüksek oluşu ve oluşan hidroksitin koruyucu özellikte olmayışıdır. Hidroklorik asit ve seyreltik sülfürik asit hidrojen çıkışıyla etkir ve Mn+2 iyonlarını verir. Soğuk ve çok seyreltik nitrik asit de hidrojen çıkışıyla etki eder. Ancak derişik nitrik asit azot oksitleri çıkışıyla tepkime verir. Derişik ve sıcak sülfürik asit kükürt dioksit çıkışıyla etki eder. Alkali baz çözeltileri mangana hiç veya çok az etki ederler.

Mangan, gümüş parlaklığında bir metaldir. Yoğunluğu kromunkinden biraz daha fazla olduğu hâlde erime ve kaynama noktaları kromunkinden düşüktür. Bunun nedeni manganın yarı dolmuş d yörüngeleriyle ilgilidir. Bu onun kararlılığını artırır ve daha az metalik bağ yapmasını sağlar.

Kullanım Alanları

Manganezin %95’e yakını parça manganez cevheri ve alaşımları şeklinde demir çelik sanayiinde kullanılır. Geriye kalan %5 kadarı ise kimya sanayiinde kullanılır. Manganezin en önemli kullanım alanı, çoğunlukla ürün olarak ferro manganez ve silis manganezli demirin kullanıldığı demir çelik üretimidir. Manganez karbondan sonra demirin en önemli alaşım öğesidir. Normal demir ve çeliğe %1 oranında mangan katılır. Çekme direnci küçük oranlarda mangan katılmasıyla arttırılır. Bu nedenle ağır yüklerin taşınmasında, tarama gemilerinde, paletli traktörlerde kullanılır.

Çelik üretimi sırasında manganez ürüne üç biçimde katılır; bunlar, ferromanganez, spie-gel (beyaz demir) ve silikomanganezdir. Bunların her üçü de demir ve manganez alaşımıdır (karışımı), demir ve manganez içeren cevherlerin, demir üretiminde kullanılan yüksek fırınlara benzeyen fırınlarda kokkömürü ve kireçtaşıyla birlikte eritilmesiyle elde edilir . Dünyada üretilen manganezin büyük bölümü çelik üretiminde ürünün özelliklerini

geliştirmek için katkı maddesi olarak kullanılır. Oksijen gazı çelik için tehlikeli bir maddedir, çünkü ürünün gözenekli bir yapıda olmasına yol açar; oysa az miktarda katıldığında manganez, çelik içinde erimiş (çözünmüş) halde bulunan bu oksijenle birleşir ve gözenek oluşumunu önler. Öte yandan kükürt, çeliğin sıcakken kırılgan olmasına yol açar; manganez kükürtle birleşerek bunu önler. Daha büyük miktarlarda katıldığında ise manganez, çeliği güçlendirir ve çok dayanıklı olmasını sağlar; bu tür ürünlere manganlı çelik denir. Manganlı çelikler, ağır iş makinelerinin çeşitli parçalarının yapımında kullanılır; örneğin, kazı makinelerindeki kepçelerin bıçakları ya da tırnakları manganlı çelikten üretilir. Kasalar, koruyucu zırhlar ve demiryolu makasları da manganlı çelikten yapılır.

Bakır, çinko, kalay ve manganezden oluşan alaşıma manganezli tunç denir; manganezli tunç, deniz suyunun paslandırma ve çürütme etkisine karşı çok dayanıklı olduğundan gemi pervanelerinin yapımında kullanılır. Manganezli bakır teller, elektrik akımına karşı büyük bir direnç gösterir ve içinden akım geçirildiğinde çok ısınır. Bu tür teller elektrikli ısıtıcılarda ve tost makinelerinde kullanılır.

El fenerleri için pil yapımında kullanılan manganez dioksit ile her ikisi de birer mikrop öldürücü olan sodyum permanganat ve potasyum permanganat, yararlı manganez bileşiklerinden bazılarıdır. Manganez dioksit ayrıca, çabuk kurumalarını sağlamak amacıyla boya ve cilalara katılır.

Üretilen manganez cevheri kullanım alanlarına göre sınıflandırılmaktadır. Manganez cevheri ayrıca manganez miktarına göre de sınıflandırılır. Bunlar, manganez cevheri, demirli manganez ve manganezli demir cevheri şeklinde isimlendirilir. “U. S. Bureau of Mines” a göre en az % 35 manganez içeren cevhere Manganez Cevheri denir. % 10-35 arasında manganez içerenlere Demirli Manganez ve % 5-10 arasında manganez içeren cevhere Manganezli Demir Cevheri adı verilmektedir. Bugün endüstride % 2 alt sınır tenörlü manganezli demir cevheri kullanılmaktadır. Kullanma alanlarına göre manganez cevheri 4 gruba ayrılır.

1- Metalurjik manganez cevheri % 48-50 Mn içerir.2- Batarya sanayii manganez cevheri % 78-85 MnO2 içerir.3- Kimya sanayii manganez cevheri % 74-84 MnO2 içerir.4- Diğer amaçlarda kullanılan manganez cevheri.

Manganez cevheri parça halinde veya öğütülmüş olarak, konsantre olmuş, kalsine edilmiş, sinterlenmiş veya peletlenmiş şekillerde satılır. Ülkelere göre satılan manganez cevherinin yüzdelerinde farklılıklar gözlenmektedir.

Tüvenan Cevher : Doğal halde ocaktan çıkarılmış, hiç bir işleme tabi tutulmamış cevher. Parça Cevher : 6 mm yada daha büyük parçaları içeren cevher.Toz Cevher : Çapı 6 mm’den daha küçük parçaları içeren cevher.

Manganez kullanım alanlarında ferromangan, slikomangan, metalik mangan gibi adlarda tanımlanır. Doğada bileşiminde manganez bulunan 300’den fazla mineral vardır. Bu minerallerden başlıcaları Pirolüsit MnO2, Ramsdellit MnO2, Polianit MnO2, Manganit Mn2O3.H2O, Kriptomelan KMn8O16, Psilomelan BaMn9O18.2H2O, Hausmanit MnMn2O4, Braunit 3Mn2O3.MnSiO3, Bixbit (Mn, Fe)2O3 Siyah, Jakopsit MnFe2O4, Hollandit BaMn8O16, Koronadit PbMn8O16, Rodokrosit MnCO3, Rodonit MnSiO3, Alabandit MnS, Wad .

Manganez kullanımında en büyük pay Demir-Çelik sektöründedir. Üretilen cevherin

% 90-95’i bu alanda tüketilmektedir. İkinci önemli kullanım alanı pil-batarya ve kimya sanayii’dir. Elektrolitik çinko üretimi, uranyum üretimi, cam ve seramik endüstrisi, kaynak sanayii ve ziraat sektörü manganezin az miktarda kullanıldığı diğer alanlardır. Demir-Çelik Sektöründe manganez kullanımı şöyledir; üretilen manganezin % 95 kadarı manganlı demir alaşımları, demirsiz mangan alaşımları ve metalik manganez üretiminde kullanılır. Manganlı demir alaşımları içinde en önemlisi ferro-mangan olup demir-çelik üretiminde kullanılan manganezin % 90’ı ferro-mangan halindedir. Manganez hemen hemen her türlü çeliğin üretiminde gerekli olup dökme demir eldesinde de önemlidir.

Maliyet ve teknoloji, pek çok uygulamalarda ikame işlemini etkilemektedir ve ekonomik sebeplerden dolayı kimyasallar ve pillerdeki küçük uygulamalarda sadece kısıtlı ikameler olabilmektedir. Bununla birlikte çelik endüstrisi, çelik imalat tekniklerindeki büyük değişikliklerle manganez kullanımını daha ekonomik hale getirmiştir.

Türkiye’de manganez kullanım alanları manganezin Dünyadaki kullanım alanlarıyla paralellik göstermektedir. Türkiye’de manganez başlıca demir-çelik ve kimya sanayiinde kullanılmaktadır. Genelde manganez tüketiminin yaklaşık % 95’i parça mangan cevheri ve alaşımları şeklinde demir-çelik endüstrisinde, % 5’i de kimya sanayiinde olmaktadır. Kimya sanayiinde kullanılan manganez değişik sahalarda ve miktarlarda olmak üzere; suni gübre, cam, pil, seramik, oto boyası, refrakter, çimento, ilaç, fotoğrafçılık, petrokimya ve elektronik endüstrisinde kullanılmaktadır.

Kuru pillerde depolarizatör olarak ve cam üzerinde demir kirliliği nedeniyle oluşan yeşil rengi yok etmede kullanılır. Ametist taşının rengini veren de manganezdir. Çelik ve pil üretiminde, demiryolu makaslarının ve kasaların yapımında, ayrıca seramik sanayiinde kullanılır. Güçlü bir oksitleyici olan permanganat (MnO4), eczacılık çalışmalarında nicel analizlerde kullanılır. Canlılar için önemli bir eser element olan manganez, özellikle hayvanlarda B1 vitamini kullanımında rol oynar.

Bileşiklerinin Formülleri ve İsimleri

Mangan bileşiklerinde +2, +3, +4, +5, +6 ve +7 değerliklerde bulunabilir. Bunlardan +2 ve +3 değerlikli olanlar suda bazik, +4 değerlikte olanlar amfoterik, diğer değerliklerde olanlar ise asidik özellik gösterir.

Oksijenli Bileşikleri :Oksijenli bileşiklerin en önemlisi mangan (IV) oksittir. Mangan (IV) oksit koyu kahve renkli bir katıdır. Doğada pirolusit minerali hâlinde bulunur. Mangan (II) nitratın kuvvetle ısıtılmasıyla;

veya mangan (II) tuzlarının herhangi bir yükseltgenle (örneğin potasyum persülfatla K2S2O8) yükseltgenmesiyle elde edilir.

Mangan (IV) oksit stokiyometrik bir bileşik değildir. Ne kadar dikkatle elde edilirse edilsin içindeki oksijen oranı manganın iki katından daha azdır (yaklaşık 1.95 kadar).Mangan (IV) oksit derişik hidroklorik asitte çözünür ve hegzakloromanganatı verir.

Mangan (IV) oksit suda ve seyreltik asitlerde çözünmeyen amfoterik bir oksittir. Alkali bazlarda çözünerek manganitleri verir.

Mangan (IV) oksitin kullanılma alanı oldukça geniştir. En çok ferromangan alaşımının ve mangan bileşiklerinin yapımında kullanılır. Ayrıca seramik endüstrisinde sır yapmada ve camın rengini gidermede kullanılır. Renk giderici etkisi, yeşil renkteki demir (II) silikatları (ferrosilikatları) daha az belirgin renkteki demir (III) bileşiklerine yükseltgemesindendir. Yine yükseltgen etkisi nedeniyle kuru pillerde, yağlı boyaların havada oksitlenip sertleşmesini geciktirmede uygun bir kurutucu olarak kullanılır.

Potasyum manganat K2MnO4 Potasyum manganat, manganın +6 değerlikte kararlı olduğu MnO4

-2 iyonunu içerir. Bu bileşik mangan (IV) oksitin potasyum hidroksit ve bir yükseltgenle (KNO3, KClO3 ve hava akımı gibi) tepkimesi sonucu elde edilir.

Potasyum manganat koyu yeşil kristallerden oluşur. Suda çok çözünerek K+ ve MnO4-2

iyonlarını içeren yeşil renkte bir çözelti oluşturur. Manganatlar kuvvetli yükseltgendirler vebir dereceye kadar dezenfektan olarak kullanılırlar. Manganat iyonu permanganata MnO 4

-1

yükseltgenebilir.

Alkali hidroksit çözeltilerinde kararlı, zayıf bazik ve nötral çözeltiler ile zayıf asidik çözeltilerde kararsızdır, kendiliğinden permanganata yükseltgenir ve mangan (IV) oksideindirgenir.

Bu nedenle laboratuvar çalışmalarında potasyum permanganat üzerine derişik sülfürik asit eklememeye dikkat etmek gerekir. Mangan (VII) oksit kuvvetli bir yükseltgen olduğundan organik maddeleri yakarak yükseltger.

Potasyum permanganat KMnO4

Değişik yöntemlerle elde edilebilir. Potasyum manganat çözeltisinin elektroliziyle anottan (nikel anot, demir katot) veya endüstride

Mangan (IV) oksitin potasyum hidroksitle karıştırılıp ergitilmesi, hava oksijeni ile oksitlenmesi ve içinden klor gazı geçirilmesiyle permanganat elde edilebilir.

Çözelti ısıtılırsa suyunun bir kısmını kaybeder ve daha az çözünen KMnO4 kristalleri dipte toplanarak ayrılır. Mangan (II) tuzları çözeltilerinin bir yükseltgenle bizmutat iyonu Bi(OH)6

-1, persülfat iyonu Si2O8-2 gibi) yükseltgenmesiyle de permanganat elde edilir.

Bu tepkime Ag+iyonlarının katalizörlüğü altında olur.Potasyum permanganat, manganın en önemli bileşiğidir. Koyu mor-menekşeprizmalar hâlindedir. Suda kolayca çözünüp permanganat iyonunun karakteristik rengi olan mor renkte bir çözelti verir. Kuvvetli bir yükseltgendir, dezenfektan olarak kullanılır. Analitik kimya laboratuarlarında en çok kullanılan maddelerden biridir. İndirgenme ürünleri ortamın asittik derecesine göre farklıdır, örneğin asidik ortamda beş elektron alarak Mn+2ye,

Nötral ve zayıf bazik çözeltilerde üç elektron olarak MnO2

Çok kuvvetli bazik çözeltilerde ise yalnız bir elektron alarak manganat iyonuna indirgenir.

Mangan farklı metallerle alaşımlar yapar. Mangan tuncu % 30 Mn, % 70 Cu içerir. Tuzlu suya dayanıklıdır. Gemi pervaneleri ve dümenlerin yapımında kullanılır. Manganin % 12 Mn, % 84 Cu, % 4 Ni içerir. Elektrik iletkenliği yüksek, sıcaklık katsayısı düşüktür. Sabit elektrik iletkenliğinin önemli olduğu aletlerin yapımında kullanılır. Mangan çeliği % 5- 20 Mn ve % 95-80 Fe içerir. Yüksek çekme ve uzama dayanımlı, aşınmaya karşı dirençlidir. Demir yolları, nehir kum ve çamurlarını temizleyen tarama kovaları yapımında kullanılır.

Kaynaklar:

1 http://tr.wikipedia.org/wiki/Mangan 2 http://www.marbleport.com/dogal-kaynaklar/21/manganez 3 http://ekutup.dpt.gov.tr 4 http://www.msxlabs.org/forum/kimya/24965-elementler-m angan-manganez