Mangan (Mn) - unsur periode VII B

Mangan (Mn)

Dalam tabel periodik unsur kimia, Mangan memiliki lambang Mn dengan nomor atom 25. Unsur kimia adalah zat kimia yang tidak dapat dapat diubah menjadi zat kimia lain dengan cara biasa dan tidak dapat dipisah menjadi zat yang lebih kecil. Unsur-unsur kimia dalam bentuk tabel ditampilkan dalam bentuk tabel periodik unsur-unsur kimia. Nomor atom adalah angka yang menunjukkan jumlah proton dalam inti atom. Yang berarti bahwa Mangan memiliki 25 jumlah proton dalam inti atomnya.

Mangan ditemukan sebagai unsur bebas dalam sifat dasarnya dan sering dicampur dengan besi, seperti mineral-mineral lainnya. Sebagai unsur bebas, Mangan adalah logam yang penting dalam penggunaan dengan campuran logam-logam industri, terutama di dalam baja-baja anti karat.  Mangan pertama kali dikenali oleh Scheele, Bergman dan ahli lainnya sebagai unsur dan diisolasi oleh Gahn pada tahun 1774, dengan  mereduksi mangan dioksida dengan karbon.

Sumber:

Mineral mangan tersebar secara luas dalam banyak bentuk; oksida, silikat, karbonat adalah senyawa yang paling umum. Penemuan sejumlah besar senyawa mangan di dasar lautan merupakan sumber mangan dengan kandungan 24%, bersamaan dengan unsur lainnya dengan kandungan yang lebih sedikit.

Kebanyakan senyawa mangan saat ini ditemukan di Rusia, Brazil, Australia, Afrika sSelatan, Gabon, dan India. Irolusi dan rhodokhrosit adalah mineral mangan yang paling banyak dijumpai. Logam ,mangan diperoleh dengan mereduksi oksida mangan dengan natrium, magnesium, aluminum atau dengan proses elektrolisis.

Ketersediaan :
Mangan ditemukan di alam dalam bentuk:
Pyrolusite (MnO2)
Brounite (Mn2O3)
Housmannite (Mn3O4)
Mangganite (Mn 2O3.H2O)
Psilomelane [(BaH2O)2.Mn5O10]
Rhodochrosite (MnCO3)
Di Indonesia, mangan telah ditemukan sejak 1854, yaitu terdapat di Karangnunggal, Tasikmalaya (Jabar) tetapi baru dieksploitasi pada tahun 1930. daerah-daerah lain yang mempunyai potensi mangan adalah Kulonprogo (Yogya), pegunungan karang bolong (Kedu Selatan), Peg. Menoreh (magelang), Gunung Kidul, Sumatera Utara Pantai Timur, aceh, dll

Pembuatan
Mangan diperoleh dengan ekstraksi oksida-oksidanya dari tambang bijihnya. Prosesnya ada beberapa cara antara lain:

1.      Reduksi dengan karbon
Oksida mangan yang telah diekstraksi dicampur dengan karbon lalu dipanaskan, sehingga terjadi reaksi:
Mn3O4 + 4C → 3Mn + 4CO
MnO +2C → Mn + 2CO

2.      Proses alumino thermic
Bijih dicuci dengan mengalirkan air dan dipanggang dengan dialiri udara lalu dipanaskan terus sampai pijar(merah) dimana MnO2 akan berubah menjadi Mn3O4
MnO2 → Mn3O4 + O2
Oksida yang terbentuk dicampur dengan bubuk aluminium dalam krus, lalu ditimbuni dengan bubuk magnesium dan barium peroksida. Reduksi terjadi dalam pemanasan
3Mn3O4 + 8Al → 4Al2O3 + 9Mn

3.      Metode elektrolisa:
Mangan secara besar-besaran diprodiuksi dengan cara ini:
Bijih digiling dan dipekatkan dengan proses gravity
Bijih yang sudah dipekatkan dipanggang (elumino proses) sampai terbentuk Mn3O4
Mn3O4 diubah menjadi MnSO4
Mn3O4 dipanaskan bersama H2SO4 encar maka terbentuk MnSO4 (larut) dan MnO2 (tak larut). MnO2 dapat dipijarkan lagi menjadi Mn3O4 dan proses diulang seperti diatas.
Elektrolisa larutan MnSO4 dielektrolisa menggunakan katoda merkuri. Mangan dibebaskan pada katoda ini membentuk amalgam. Selanjutnya amalgam didestilasi dimana Hg akan menguap lebih dulu dan tinggal mangan.

Sifat-Sifat Mangan:

• Simbol: Mn
• Radius Atom: 1.35 Å
• Volume Atom: 7.39 cm³/mol
• Massa Atom: 54.938
• Titik Didih: 2235 K
• Radius Kovalensi: 1.17 Å
• Struktur Kristal: bcc
• Massa Jenis: 7.44 g/cm³
• Konduktivitas Listrik: 0.5 x 10⁶ ohm^-1cm^-1
• Elektronegativitas: 1.55
• Konfigurasi Elektron: [Ar]3d5 4s2
• Formasi Entalpi: 14.64 kJ/mol
• Konduktivitas Panas: 7.82 Wm^-1K^-1
• Potensial Ionisasi: 7.435 V
• Titik Lebur: 1518 K
• Bilangan Oksidasi: 7,6,4,2,3
• Kapasitas Panas: 0.48 Jg^-1K^-1
• Entalpi Penguapan: 219.74 kJ/mol

Mangan berwarna putih keabu-abuan keperakan logam menyerupai besi, dengan sifat yang keras tapi rapuh. Sulit untuk melebur tapi mudah untuk mengoksidasi, dan ion logam Mangan umum nya adalah paramagnetik .

Mangan sangat reaktif secara kimiawi, dan terurai dengan air dingin perlahan-lahan. Mangan digunakan untuk membentuk banyak alloy yang penting. Dalam baja, mangan meningkatkan kualitas tempaan baik dari segi kekuatan, kekerasan,dan  kemampuan pengerasan.

Dengan aluminum dan bismut, khususnya dengan sejumlah kecil tembaga, membentuk alloy yang bersifat ferromagnetik.

Logam mangan bersifat ferromagnetik setelah diberi perlakuan. Logam murninya terdapat sebagai bentuk allotropik dengan empat jenis. Salah satunya,  jenis alfa, stabil pada suhu luar biasa tinggi; sedangkan mangan jenis  gamma, yang berubah menjadi alfa pada suhu tinggi, dikatakan fleksibel, mudah dipotong dan ditempa.

Mangan termasuk golongan transisi yang merupakan logam berwarna putih abu-abu yang penampilannya serupa dengan besi tuang. Memiliki titik lebur yang tinggi kira-kira 1250 °C. Ia bereaksi dengan air hangat membentuk mangan (II) hidroksida dan hidrogen. Cahaya photogenerasi pada Mn(CO)4L radikal (L= CO, L) dari 1,2-diax-Mn2(CO)5L2 kehadiran halida organik atau campuran fisik dari Mn2(CO)3L2. (L = PR3) dan solusi halida organik hasil Mn(CO)5-yLyX sebagai hasil satu-satunya.
Tingkat oksidasi tertinggi bagi mangan sesuai dengan jumlah total elektron 3d dan 4s, tetapi hanya terjadi dalam senyawa okso MnO4-, Mn2O7, dan MnO3F. Senyawa-senyawa ini menunjukkan beberapa kemiripan dengan senyawa halogen yang sesuai. Mangan relatif melimpah, dan terdapat dalam banyak deposit, terutama oksida, oksida hidrat, atau karbonat. Logam dapat diperoleh daripadanya atau dari Mn3O4 yang didapat dengan memanggangnya, melalui reduksi dengan Al. Mangan cukup elektropositif, dan mudah melarut dalam asam bukan pengoksidasi.
Selain titik cairnya yang tinggi, daya hantar listrik merupakan sifat-sifat mangan yang lainnya. Selain itu, mangan memiliki kekerasan yang sedang akibat dari cepat tersedianya elektron dan orbital untuk membentuk ikatan logam.

Konfigurasi elektron Mn adalah (Ar) 3d5 4s2 dengan menggunakan 2 elektron 4s dan kemudian kelima elektron 3d yang tidak berpasangan. Mn mempunyai bilangan oksidasi antara +2 sampai +7. Reaksi kimia yang penting dari senyawa mangan adalah reaksi oksidasi dan reduksi.
Enam oksida mangan dikenal orang MnO, Mn2O, MnO2, MnO3, Mn2O7 dan Mn3O4. Lima dari oksida ini mempunayai keadaaan oksidasi masing-masing +2, +3, +4, +5 dan +7, sedangkan yang terakhir Mn3O4, merupakan mangan (II) okisda, (MnO, Mn2O3).
Sumber utama senyawa mangan adalah MnO2. Jika MnO2 dipanaskan dengan penambahan alkali dan zat pengoksidasi, garam permanganat dapat terbentuk.
3MnO2 + 6KOH + KClO3 3K2MnO4 + KCl + 3H2O
K2Mn4 diekstraksi dari bahan campuran dalam air dan dapat dioksidasi menjadi KMnO4 (misalnya dengan Cl2 sebagai zat pengoksidasi). Alternatif lain, jika MnO4 diasamkan dihasilkan MnO4-. KMnO4 merupakan zat pengoksida yang penting. Untuk analisa kimia biasanya digunakan pada larutan asam, dimana senyawa tersebut direduksi menjadi Mn2+ .
Kation mangan (II) diturunkan dari mangan (II) oksida. Ia membentuk garam-garam tak berwarna, meskipun jika senyawa itu mengandung air kristal dan terdapat dalam larutan, warnyanya agak merah jambu, ini disebabkan oleh adanya ion heksa kuomanganat (II) (MnO(H2O)6)2+ ion mangan (III) tidak stabil, tetapi ada kompleks yang mengandung mangan dalam keadaan oksidasi +3 dikenal orang. Mudah direduksi menjadi ion mangan (II). Senyawa mangan (II) dengan kekecualian mangan (IV) oksida adalah tidak stabil, karena ion mangan (IV) ini mudah direduksi menjadi mangan (II). Senyawa mangan (VI) stabil dalam larutan basa dan berwarna hijau. Pada penetralannya tejadi reaksi disproporsionasi, tebentuk endapan mangan dikosida dan ion manganat (VII) atau permanganat. Jika mangan (VI) oksida diolah dengan asam, terbentuk ion-ion mangan (II). Senyawa mangan (VII) mengandung ion manganat (VII) atau permangantat MNO4-. Permanganat alkali adalah senyawa yang stabil yang menghasilkan larutan warna lembayung. Semuanya merupakan zat pengoksidasi yang kuat.
Mangan mempunyai warna putih-kelabu dan menyerupai besi. Mangan berkilap metalik sampai submetalik, kekerasan 2 – 6, berat jenis 4,8, reniform, massif, botriodal, stalaktit, dan kadang-kadang berstruktur radial dan berserat. Mangan adalah logam keras dan sangat rapuh, bisa dileburkan dan disatukan walaupun sulit, tetapi sangat mudah untuk mengoksid mangan. Logam mangan dan ion-ion biasa beliau mempunyai daya magnet yang kuat.

Reaksi kimia:

1.      Reaksi dengan air
Mangan bereaksi dengan air dapat berubah menjadi basa secara perlahan dan gas hidrogen akan dibebaskan sesuai reaksi:
Mn(s) + 2H2O → Mn(OH)2 +H2

2.      Reaksi dengan udara
Logam mangan terbakar di udara sesuai dengan reaksi:
3Mn(s) + 2O2 → Mn3O4(s)
3Mn(s) + N2 → Mn3N2(s)

3.      Reaksi dengan halogen
Mangan bereaksi dengan halogen membentuk mangan (II) halida, reaksi:
Mn(s) +Cl2 → MnCl2
Mn(s) + Br2 → MnBr2
Mn(s) + I2 → MnI2
Mn(s) + F2 → MnF2
Selain bereaksi dengan flourin membentuk mangan (II) flourida, juga menghasilkan mangan (III) flourida sesuai reaksi:
2Mn(s) + 3F2 → 2MnF3(s)

4.      Reaksi dengan asam
Logam mangan bereaksi dengan asam-asam encer secara cepat menghasilkan gas hidrogen sesuai reaksi:
Mn(s) + H2SO4 → Mn2+(aq) + SO42-(aq) + H2(g)

Reaksi ion mangan(II) dalam larutan:

Ion yang paling sederhana dalam bentuk mangan dalam larutan adalah ion heksaaquomangan(II) – [Mn(H₂O)₆]²⁺.

Reaksi ion heksaaquomangan(II) dengan ion hidroksida:

Ion hidroksida (dari, katakanlah, larutan natrium hidroksida) dapat menghilangkan ion hidrogen dari ligan air dan kemudian melekat pada ion mangan.

Setelah ion hidrogen dihilangkan dari dua molekul air, kamu akan memperoleh kompleks tidak bermuatan – kompleks netral. Kompleks netral ini tidak larut dalam air dan terbentuk endapan.

Dalam tabung reaksi, perubahan warna yang terjadi adalah:

Saya dapat menunjukkan bahwa larutan aslinya berwarna merah muda yang pucat sekali (warna merah muda paling pucat yang bisa saya hasilkan!), tetapi pada faktanya larutan tersebut sebenarnya tidak berwarna. Endapan coklat pucat di oksidasi menjadi mangan(II) oksida yang berwarna coklat lebih gelap pada saat bersentuhan dengan oksigen dari udara.

Reaksi ion heksaaquomangan(II) dengan larutan ammonia:

Amonia dapat berperan sebagai basa maupun sebagai ligan. Pada kasus ini, pada konsentrasi laboratorium yang biasa, amonia berperan sebagai basa – dapat menghilangkan ion hidrogen dari kompleks aquo.

Sekali lagi, saya dapat menunjukkan larutan asli sebagai larutan berwarna merah muda paling pucat yang dapat saya hasilkan, tetapi pada faktanya larutan tersebut sebenarnya tidak berwarna. Endapan coklat pucat di oksidasi menjadi mangan(II) oksida yang berwarna coklat lebih gelap ketika bersentuhan dengan oksigen dari udara.

Tidak terlihat perbedaan bentuk reaksi antara reaksi tersebut dengan reaksi yang terakhir.

Kegunaan Unsur Mangan:

1.   Penggunaan mangan dalam produksi baja

Kegunaan mangan yang paling penting adalah dalam produksi baja, dan untuk keperluan ini biasanya digunakan campuran besi mangan, yaitu feromangan. Feromangan diproduksi dengan mereduksi campuran besi dan oksida mangan dengan karbon. Bijih mangan yang paling utama adalah pirolisit, MnO₂

MnO₂ + Fe₂O₃ + 5C Mn + 2Fe + 5CO

Pada produksi baja, Mn berpartisipasi pada pemurnian besi melalui reaksi dengan belerang dan oksigen dan memindahkannya melalui pembentukan kerak. Fungsi yag lain adalah untuk meningkatkan kekerasan baja. Baja mengandung Mn dengan proporsi yang besar, sangat keras dan tahan lama, digunakan sebagai kereta api dan mesin-mesin buldoser^.

2. Penggunaan kalium manganat(VII) sebagai agen pengoksidasi dalam kimia organik

Kalium manganat(VII) biasa digunakan dalam larutan netral atau larutan yang bersifat basa dalam kimia organik. Pengasaman kalium manganat(VII) cenderung untuk lebih meningkatkan kekuatan destruktif agen pengoksidasi, memecah ikatan-ikatan karbon-karbon.

Larutan kalium manganat(VII) biasa dibuat sedikit basa dengan larutan natrium karbonat, dan perubahan warna yang khas adalah sebagai berikut:

3. Pada pengujian untuk ikatan rangkap C=C

Kalium manganat(VII) mengoksidasi ikatan rangkap karbon-karbon, dan berlangsung melalui perubahan warna diatas.

Etana, sebagai contoh, di oksidasi menjadi etana-1,2-diol.

Oksigen dalam tanda kurung persegi berarti ”oksigen dari agen pengoksidasi”. Ini merupakan singkatan dari persamaan yang banyak digunakan dalam kimia organik. Kamu pasti sangat tidak menyukai untuk menulis persamaan ion yang lengkap untuk reaksi tersebut pada tingkatan ini.

Sejujurnya, pengujian ini bukanlah suatu tes yang baik untuk ikatan rangkap karbon-karbon, karena semua yang mengalami reduksi dapat memiliki efek yang sama pada larutan kalium manganat(VII).

Akan tetapi, kamu dapat menggunakan reaksi sederhana ini sebagai cara untuk membuat diol.

Pada oksidasi rantai cabang aromatik

Larutan kalium menganat(VII) yang bersifat basa mengoksidasi semua rantai cabang yang melekat pada pada cincin benzen menjadi satu grup -COOH. Pemanasan yang lama sangat diperlukan pada tahap ini. Sebagai contoh:     

Pada kasus rantai cabang etil, kamu juga akan memperoleh karbon dioksida. Dengan rantai cabang yang lebih panjang, kamu dapat memilah campuran produk yang lain – tetapi pada tiap kasus, produk utama adalah asam benzoat.

4. Penggunaan kalium manganat(VII) sebagai agen pengoksidasi dalam titrasi

Latar belakang

Larutan kalium manganat(VII) digunakan untuk menentukan konsentrasi semua agen pengoksidasi yang dipilah. Kalium manganat(VII) selalu digunakan dalam larutan asam.

Sebagai contoh, kalium manganat(VII) mengoksidasi

• Ion besi(II) menjadi ion besi(III)

Fe2+ → Fe3+ + e-

• Larutan hidrogen peroksida menjadi oksigen

H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-

• Asam etandioat (asam oksalat) menjadi karbon dioksida (reaksi ini berlangsung dalam kondisi panas).

• Ion sulfit (ion sulfat(IV)) menjadi ion sulfat (ion sulfat(VI))

Pada setiap kasus, persamaan setengah reaksi untuk ion manganat(VII) daalm larutan asam adalah:

Persamaan tersebut dapat digabungkan untuk memberikan kamu persamaan ion secara keseluruhan untuk setiap kemungkinan reaksi. Hal ini, tentunya, juga memberikan kepada kamu suatu perbandingan reaksi.

Sebagai contoh, ketika persamaan digabungkan, kamu menemukan bahwa 1 mol ion MnO₄^- bereaksi dengan 5 mol ion Fe²⁺. Melalui informasi yang diperoleh tersebut, perhitungan titrasi sama seperti yang lain.

5. Melakukan titrasi

Larutan kalium manganat(VII) selalu dimasukkan ke dalam buret, dan larutan yang lain ditempatkan dalam labu yang diasamkan dengan asam sulfat encer terlebih dahulu.

Larutan kalium manganat(VII) menetes kedalam labu dan menjadikannya tidak berwarna. Titik akhir adalah warna merah muda permanen yang muncul pertama kali dalam larutan yang menunjukkan adanya sedikit ion manganat(VII) berlebih.

Efek Mangan Bagi Kehidupan:

Dalam konsentrasi tinggi mangan merupakan senyawa beracun tapi tidak lebih beracun dari besi, nikel dan tembaga. Debu dan uap mangan tidak boleh melebihi batas 5mg/m3 untuk dihirup dalam waktu yang singkat. Keracunan mangan dapat mengakibatkan gangguan motorik dan gangguan kognitif.

Ion-ion dari mangan berfungsi sebagai faktor-faktor penunjang untuk beberapa enzim-enzim dalam makhluk-makhluk hidup bertingkat tinggi, dimana mereka berfungsi sebagai hal-hal penting dalam detoksifikasi radikal-radikal bebas. Elemen tersebut adalah jejak mineral yang diperlukan untuk semua makhluk-makhluk hidup bertingkat tinggi yang diketahui. Dalam kwantitas besar, dan rupanya dengan aktivitas-aktivitas dengan cara penghirupan, mangan dapat menyebabkan sindrom peracunan dalam binatang-binatang menyusui, dengan kerusakan sistem deteksi detak jantung yang kadang-kadang tidak dapat diubah.