망가니즈

망가니즈 / 망간
원소 정보
기호	Mn
원자 번호	25
전자 수	2, 8, 13, 2 (준위별)
원자의 성질
원자 질량	54.938 Da
반지름	원자 161 pm
전기 음성도	1.55 (폴링 척도)
이온화 에너지	1차
물리적 성질
상태 (STP)	고체
밀도	7.21 g/cm3
결정 구조	체심 입방정계
녹는점	1246 °C
끓는점	2061 °C
융해열	12.91 kJ/mol
기화열	221 kJ/mol

주기율표 7족 4주기 속하는 전이금속 원소로, 원소기호 Mn 원자번호는 25이다. 일반적으로는 망가간이라고 부르기도 한다.

성질

망가니즈는 철과 비슷한 은회색의 금속으로 단단하고 부서지기 쉽고 쉽게 산화된다. 망가니즈 금속과 대부분의 망가니즈 이온은 상자성(paramagnetic)을 나타낸다. 망가니즈는 공기 중에서 천천히 녹슬며 물속에서 녹아있는 용존 산소와 반응한다.

망가니즈는 자연에서 안정한 동위원소인 55Mn로만 발견된다. 방사성 동위원소는 총 18가지가 알려져 있으며, 이 중 가장 안정한 것은 53Mn (반감기 370만년), 54Mn (반감기 312.3일) 및 52Mn (반감기 약 5.591일)이다. 세 가지 외의 나머지 방사성 동위원소는 모두 반감기가 3시간 미만이며, 대부분이 1분 미만이다.

망가니즈는 -3에서 +7까지 가능한 산화 상태가 알려졌으며 일반적인 산화 상태는 +2, +3, +4, +6, +7 이다. 생체 내에서 Mn2+ 이온은 종종 Mg2+ 이온과 경쟁한다. 망가니즈의 산화 상태가 +7인 망가니즈 화합물에는 불안정한 산화물인 칠산화이망가니즈(Mn2O7), 진한 자주색의 과망가니즈산(MnO4-) 음이온을 포함하는 화합물, 일부 옥시할로젠화물(MnO3F 및 MnO3Cl) 등이 있으며 모두 강력한 산화제이다. 망가니즈의 산화 상태가 +5(파란색)와 +6(녹색)인 화합물들은 강한 산화제이며 불균등화(disproportionation) 반응이 잘 일어난다. 산화 상태가 +6 일때 산성 조건에서 일어나는 불균등화 반응의 예는 다음과 같다.

3MnO₄2- + 4H+ → MnO₂ + 2MnO₄- + 2H₂O

망가니즈의 가장 안정한 산화 상태는 옅은 분홍색을 띠는 +2 이며, 황산 망가니즈(II) (MnSO4)와 염화 망가니즈(MnCl2) 와 같이 다양한 망가니즈(II) 화합물이 알려져 있다. +3의 산화 상태를 갖는 망가니즈 화합물에는 아세트산 망가니즈(III)와 같은 화합물이 알려져 있으나, 매우 강력한 산화제이며 용액에서 망가니즈(II)와 망가니즈(IV)로 불균등화되기 쉽다. 망가니즈(III)의 고체 화합물은 짙은 적자색을 띠며 얀-텔러 효과(Jahn-Teller effect)로 뒤틀린 팔면체 배위(distorted octahedral coordination) 구조를 갖는다.

+5의 산화 상태는 이산화 망가니즈를 용융 아질산 소듐염에 용해시켜 만들 수 있고 +6 상태의 망가니즈산염은 망가니즈 화합물을 공기에 노출된 상태에서 용융 알칼리에 용해시켜 합성할 수 있다. +7 상태의 과망가니즈산 음이온을 포함한 화합물은 자주색이며 보라색 유리를 만드는데 사용할 수 있다. 과망가니즈산 포타슘, 과망가니즈산 소듐 및 과망가니즈산 바륨은 모두 강력한 산화제이다.

용도

• 철의 적열취성을 방지