Mangan(2+) (16397-91-4) Physikalische und chemische Eigenschaften
Mangan(2+)
Zweiwertiges Mangan (Mn2+), geliefert als Salze oder Lösungen zur Verwendung in der Formulierung, Katalyse, Materialsynthese und als analytische Referenzstandards.
| CAS-Nummer | 16397-91-4 |
| Familie | Übergangsmetall-Kationen |
| Typische Form | Salz (fest) oder wässrige Lösung |
| Übliche Qualitätsgrade | EP |
Mangan(2+) ist das zweiwertige Kation des Übergangsmetalls Mangan und gehört zur Klasse der einatomigen anorganischen Kationen. Strukturell liegt es formal als nacktes Metallzentrum Mn2+ vor und wird in der Feststoff- und Flüssigphasensynthese meist als innensphärischer Hexaaqua-Komplex, [Mn(H2O)6]2+, oder als koordinierte Spezies mit Sauerstoff- und Stickstoff-Donorliganden angetroffen. Die Elektronenkonfiguration und das Ligandenfeld führen zu einer hochspinigen d5-Konfiguration (halbgefüllte d-Schale), was eine relativ geringe Ligandenfeldstabilisierungsenergie bedingt; folglich bildet Mn2+ typischerweise labile, kinetisch schnell austauschbare Komplexe mit vorwiegend oktaedrischer Koordination in wässriger Chemie.
Chemisch verhält sich Mn2+ als harter Lewis-Säure, die bevorzugt harte Basen (O- und N-Donoren) bindet und nur begrenzte Kovalenz aufweist. In wässriger Lösung unterliegt das hydratisierte Ion einer leichten Hydrolyse und verleiht konzentrierten Lösungen eine schwach saure Charakteristik; unter alkalischen Bedingungen wird Mn2+ leicht zu unlöslichen Hydroxid-Absiedlungen umgesetzt. Die Redox-Chemie ist für die Manganspezies zentral: Mn2+ ist in reduzierenden Umgebungen relativ stabil, kann jedoch unter Anwesenheit von Oxidationsmitteln oder enzymatischen Oxidasen zu höheren Oxidationsstufen wie Mn3+ oder Mn4+ oxidiert werden; biologische Systeme katalysieren die Mn2+ → Mn3+ Umwandlung über Proteine wie Ceruloplasmin.
Mangan-Ionen sind sowohl industriell als auch biologisch von großer Bedeutung. Mn2+ ist ein essentieller Mikronährstoff und ein katalytischer Cofaktor zahlreicher Enzyme (z. B. Mangan-Superoxiddismutase, Arginase, Pyruvat-Carboxylase) und wird klinisch als Spurenelement in total parenteralen Ernährungslösungen verabreicht. Industriell ist Mangan und seine Verbindungen integraler Bestandteil der Metallurgie, Legierungsherstellung, Batteriefertigung sowie als Katalysatoren oder Additive in chemischen Prozessen. Übliche kommerzielle Qualitätsgrade für diese Substanz umfassen: EP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
Kein experimentell gesicherter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor.
Schmelz- oder Zersetzungspunkt
In den verfügbaren Daten sind Schmelzwerte von 1246 und 1244 °C angegeben. Diese Werte werden wie berichtet dargestellt; ein einzelner standardisierter Schmelzpunkt mit zusätzlichen experimentellen Details liegt hier nicht vor.
Löslichkeit in Wasser
Kein experimentell gesicherter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor.
Lösungs-pH (qualitatives Verhalten)
Als hydratisiertes zweiwertiges Übergangsmetall-Kation liegt Mn2+ in wässriger Lösung hauptsächlich als Hexaaqua-Komplex vor und unterliegt einer begrenzten Hydrolyse; wässrige Lösungen von Mn2+ sind bei höheren Konzentrationen aufgrund der Protonenabgabe aus koordinierten Wasserliganden schwach sauer. Ein Anstieg des pH-Wertes fördert schrittweise Deprotonierung und letztlich die Ausfällung von Manganhydroxid-Phasen (z. B. Mn(OH)2). Mn2+ bildet auch stabile lösliche Komplexe mit chelatbildenden Liganden (z. B. EDTA, Polycarboxylate), was die Speziesverteilung und die scheinbare Lösungssäure entsprechend verschiebt.
Chemische Eigenschaften
Aciditäts- und Basenverhalten
Mn2+ agiert als harte Lewis-Säure mit Präferenz für die Koordination an Sauerstoff- und Stickstoff-Donorliganden. Durch Hydratation entsteht das Hexaaqua-Ion, das Protonen aus den koordinierten Wassermolekülen in schrittweisen Hydrolysegleichgewichten abgeben kann; spezifische Hydrolyse-pKa-Werte sind im aktuellen Datenkontext nicht verfügbar. Komplexierung mit multidentaten Liganden stabilisiert den zweiwertigen Zustand und unterdrückt Hydrolyse und Ausfällung.
Reaktivität und Stabilität
Mn2+ ist kinetisch labil im Vergleich zu vielen Übergangsmetallkomplexen und unterliegt leicht Ligandenaustausch. Unter oxidierenden Bedingungen kann Mn2+ zu Mn3+ oder Mn4+ Spezies oxidiert werden; die biologische Oxidation von Mn2+ zu Mn3+ durch Ceruloplasmin ist dokumentiert. In alkalischer wässriger Umgebung neigt Mn2+ zur Bildung unlöslicher Hydroxide oder Oxide, während es unter reduzierenden und komplexierenden Bedingungen löslich bleibt. Mn2+ bindet an biomolekulare Transporter (Transferrin, Albumin in geringem Umfang), was Verteilung und Bioverfügbarkeit beeinflusst.
Molekulare und ionische Parameter
Formel und Molekulargewicht
- Molekularformel: Mn+2
- Molekulargewicht: 54.93804 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Exakte Masse: 54.938043
- Monoisotopische Masse: 54.938043
Weitere berechnete Deskriptoren: topologische polare Oberfläche (TPSA) 0; Komplexität 0.
Bestandteile (Ionen)
- Bestandteil-Ion: Mn2+ (formal ein einatomiges zweiwertiges Kation; formale Ladung 2)
- Element: Mangan (Symbol Mn, Ordnungszahl 25)
Berechnete Zählungen und formale Deskriptoren basierend auf den Molekulardaten umfassen: Anzahl schwerer Atome 1; formale Ladung 2; Anzahl Wasserstoffbrücken-Donoren 0; Anzahl Wasserstoffbrücken-Akzeptoren 0; Anzahl drehbarer Bindungen 0; Anzahl kovalent gebundener Einheiten 1.
Identifikatoren und Synonyme
Registrierungsnummern und Codes
- CAS: 16397-91-4
- Weitere CAS- und Registrierungsnummern aus Quellanmerkungen: 7439-96-5; 15365-82-9
- UNII: H6EP7W5457
- InChI: InChI=1S/Mn/q+2
- InChIKey: WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N
- SMILES: [Mn+2]
- ChEBI: CHEBI:29035
- DrugBank: DB06757
- DSSTox Substance ID: DTXSID00167687
- HMDB: HMDB0001333
- KEGG: C19610
- NCI Thesaurus Code: C68267
- Wikidata: Q27095727
Synonyme und gebräuchliche Bezeichnungen
Gemeldete Synonyme und gängige Bezeichnungen umfassen (aus einlieferer bereitgestellten Synonymen ausgewählt): Mangan(2+), Mangan(II), Mangan(II)-Ion, Mangan (Mn2+), Manganion(2+), Mn2+, MANGANESE(II) ION, Mangan-Kation (2+), Mangan(II)-Kation, Mangan-Dikation, Mn(II), Mn++, Mn(2+), Mangan-Kation (Mn2+), Mangan(II)-Dikation, Hexaaquamangan(2+)-Ion, Mangan(2+), Hexaaqua-, Ion.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Funktionale Rollen und Anwendungsbereiche
Mn2+ erfüllt vielfältige Funktionen. Biomedizinisch wird es als essentielles Spurenelement in Nahrungsergänzungsmitteln und als Bestandteil parenteraler Spurenelementpräparate in der totalen parenteralen Ernährung zur Vermeidung von Mangelzuständen eingesetzt. In biochemischen und pharmazeutischen Kontexten dient Mn2+ als Cofaktor in Enzym-Assays und als Reagenz in mechanistischen Studien. Industrielle Sektoren, die Manganchemie nutzen, umfassen Metallurgie und Legierungsproduktion (zur Verbesserung von Härte und Festigkeit), Batteriefertigung (Additive und Elektrodenmaterialien), Schweiß- und Schmelzprozesse sowie als katalytische oder fördernde Additive in chemischen Synthesen und Verfahren.
Typische Anwendungsbeispiele
- Spurenelementergänzung in parenteralen Ernährungslösungen zur Aufrechterhaltung physiologischer Manganspiegel.
- Laborreagenz und biochemischer Cofaktor für Enzymologie- und Redoxstudien.
- Komponente oder Zusatzstoff in metallurgischen Prozessen und Batteriematerialien, bei denen Manganverbindungen gewünschte mechanische oder elektrochemische Eigenschaften verleihen.
- Einsatz in industriellen Katalysatoren und als Promotor bei Oxidations- und Polymerisationsreaktionen, bei denen das Redoxzyklus-Verhalten von Mangan funktional genutzt wird.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Gesundheits- und Umweltgefahren
Mangan ist ein essentieller Mikronährstoff, zeigt jedoch bei erhöhter Exposition Toxizität, wobei chronische Überbelastung mit neurologischen Effekten und Akkumulation in Gehirnregionen wie den Basalganglien assoziiert ist. Mn2+ kann biologische Membranen und die Blut-Hirn-Schranke passieren; eine fehlregulierte systemische oder berufliche Exposition kann zu Hypermanganesämie sowie damit verbundenen motorischen und neurobehavioralen Störungen führen. Die Inhalation von feinpartikulären oder aerosolisierten Manganverbindungen stellt ein zentrales berufliches Risiko dar. Mn2+ interagiert mit biologischen Transportproteinen (Transferrin, Serum-Carrier), was die Verteilung und Ausscheidung beeinflusst, welche hauptsächlich über die biliäre Exkretion erfolgt.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
Handhaben Sie Mangan(II)-Verbindungen unter Anwendung standardmäßiger industrieller Hygienemaßnahmen: Vermeiden Sie die Inhalation von Staub oder Aerosolen, minimieren Sie Haut- und Augenkontakt und verwenden Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung (Handschuhe, Augenschutz) sowie eine lokale Absaugung bei Tätigkeiten, die luftgetragene Partikel erzeugen. Lagern Sie das Produkt an einem kühlen, trockenen, gut belüfteten Ort, fern von starken Oxidationsmitteln und inkompatiblen Reagenzien; halten Sie Behälter fest verschlossen, um Kontamination und Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern. Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Regulierungsinformationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie die örtlichen Vorschriften beachten.
