元素的基本信息
元素符号:Mn
原子序数:25
中文名称及拼音:锰 měng
英文名称:Manganese
相对原子质量:54.938
原子核外电子排布式:[Ar]3d54s2
重要的同位素及其天然丰度: 54Mn(—), 55Mn 100%
常见的同素异形体:
地壳中的含量(mg·kg-1):2.33×104
海洋中的含量(mg·L-1):1.29×103
是否生命必需元素:
人体中的含量(g,按照体重70kg计):1.2×10-2
人体中含量占体重百分数(%):2×10-5
常见氧化态: 0,+1,+2,+3,+4,+6,+7
元素电负性:1.55
原子半径(pm):127
离子半径(pm):66(Mn2+,CN=4,HS),67(Mn2+,CN=6,HS),
83(Mn2+,CN=6,HS),96(Mn2+,CN=8),
58(Mn3+,CN=6,LS),64.5(Mn3+,CN=4,HS),
39(Mn4+,CN=4),53(Mn4+,CN=6),25.5(Mn6+,CN=4),
25(Mn7+,CN=4),46(Mn7+,CN=6)
元素第一电离能(kJ·mol-1):717.27
元素第一电子亲和能(kJ·mol-1):
单质的基本物理量
化学式:Mn
熔点(°C):1246
沸点(°C):2061
密度(g·cm-3):7.3
比热容298.15K(mol-1·K-1):26.3
熔化热(kJ·mol-1):12.91
汽化热(kJ·mol-1):
原子化焓(kJ·mol-1):283.3±4.2
单质的热力学数据
化学式:Mn
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1):
0(s),280.7(g)
标准摩尔生成吉布斯自由能(kJ·mol-1):
238.5(g)
标准摩尔熵(J·mol-1·K-1):
32.0(s),173.7(g)




元素在自然界的存在形式
常见的存在形式:软锰矿、黑锰矿、方锰矿、菱锰矿、锰结核、硅酸盐矿等。
常见存在形式的化学式:MnO2,Mn3O4,MnO,MnCO3
主要存在地:中国、乌克兰、巴西、澳大利亚、南非、加蓬、印度,主要分布于岩石与海床中。
其他
电极反应与标准电极电势:
电极反应 E/V
Mn2+ + 2e- ⇌ Mn
-1.185
Mn3+ + e- ⇌ Mn2+
1.542
MnO2 + 4H+ + 2e- ⇌ Mn2+ + 2H2O
1.224
MnO-4 + e- ⇌ MnO2-4
0.558
MnO-4 + 4H+ + 3e- ⇌ MnO2 + 2H2O
1.679
MnO-4 + 8H+ + 5e- ⇌ Mn2+ + 4H2O
1.507
MnO-4 + 2H2O + 3e- ⇌ MnO2 + 4OH
0.595
MnO-4 + 4H2O + 5e- ⇌ Mn(OH)2+ 6OH 0.340
MnO2-4 + 2H2O + 2e- ⇌ MnO2 + 4OH
0.600
Mn(OH)2 + 2e- ⇌ Mn + 2OH-
-1.56
Mn(OH)3 + e- ⇌ Mn(OH)2 + OH-
0.15

某些化合物沉淀Ksp:
金属离子 阴离子 Ksp
L(邻氨基苯甲酸锰)
1.8×10-7
AsO3-4
1.8×10-29
CO2-3
2.34×10-11
Fe(CN)-6
8.0×10-13
Mn2+ IO3-
4.37×10-7
OH-
1.9×10-13
C2O2-4 1.7×10-7
L (8-羟基喹啉)
2.0×10-22
SeO2-3
1.3×10-7
S2-(无定形)
2.5×10-10
S2-(结晶)
2.5×10-13


某些配位化合物K:
金属离子 配体 log K1 log K2 log K3 log K4 log K5 log K6
NH3 0.8 1.3
Mn2+ Cl- 0.96
F- 5.48
OH- 3.90 8.3      

元素发现简史
发现时间、发现者:

1774年 瑞典化学家约翰·格特利布·加恩(Johan Gottlieb Gahn)

命名时间、命名者:

1774年 瑞典化学家约翰·格特利布·加恩(Johan Gottlieb Gahn)

命名的意思:

源于软锰矿的产地——土耳其的Manganesia地区。

发现简史:

锰是地壳中广泛分布的元素之一,早在约3万年前的法国拉斯科区的史前洞穴壁画中,发现有作为颜料的锰的氧化物(软锰矿,成分二氧化锰)。中世纪时期,软锰矿更多地被用于玻璃制造。

1740年,德国的玻璃和瓷器制造专家约翰·海因里希·波特(J.H.Pott)对软锰矿进行了化学研究,认为其中含有一种与铝矾土相似的金属氧化物。由此,他能够制造高锰酸钾(KMnO4),这是已知最强的氧化剂之一。

1771—1774年期间,瑞典化学家舍勒(Carl Wilhelm Scheele)对软锰矿进行了研究,将软锰矿与盐酸作用得到氯气,与不同的酸、碱反应得到各种不同颜色的锰酸盐,并进一步指出软锰矿是一种特色的金属氧化物,但其没能从中分离出金属锰。他求助于他的朋友——瑞典化学家和矿物学家约翰·格特利布·加恩(Johan Gottlieb Gahn)。1774年,加恩将软锰矿和木炭及油一起加强热,首次分离出了金属锰,但这种金属锰的纯度不高。

然而,1771年在维也纳的一位学生Ignatius Kaim撰写的论文中已经描述了金属锰的制得。其在文中叙述:加热软锰矿和黑色熔剂,得到一种蓝白色有脆性的金属,其具有无数不同形状的发光表面,由蓝到黄。他认为这种金属不同于铁,可能是制得了锰,但这一研究报告并没有引起当时化学家们的注意。

参考文献
[1] [2019-07-03]. http://www.rsc.org/periodic-table/history.
[2] N.N.格林伍德,A.厄肖恩. 元素化学(下册). 王曾隽,张庆芳,林蕴和,等译. 北京:高等教育出版社,1996:65.
[3] 谢高阳,俞练民,刘本耀. 无机化学丛书(第九卷 锰分族). 北京:科学出版社,1996:5.
[4] 凌永乐. 化学元素的发现. 3版. 北京:商务印书馆,2009.