MANGANEZ

(fr. manganese; ital. manganese’üen). Demirle yakın benzer­likler gösteren, daha çok alaşım halinde kullanılan, geçiş metalleri grubundan me­tal. (Simgesi Mn olan kimyasal element.)  (Eşanlamı MANGAN.) —Anorg. kim. Manganez II, ikideğerli manganezin oksidi ve tuzları için kullanı­lır. || Manganez III, üçdeğerli manganezin oksidi ile tuzlarına denir. —Toksikol. Manganez zehirlenmesi, man­ganez işçilerinde görülen zehirlenme.

Scheele’nin 1774’te siyah magnezyada (proluzit; manganez [mangan] dioksit) varlığını saptadığı manganezi, ilk kez J. G. Gahn aynı mineralden karbonla indirgeyerek elde etti. Manganez, beyaz -gri renkte, parlak bir katıdır. Sıcakta, ame­tallerin çoğuyla bileşir; demirden daha ko­lay yükseltgenir, bu özelliğinden dolayı de­mir metalürjisinde çeşitli katışkı maddele­rini uzaklaştırmada kullanılır 100 °C’ta su­yu ayrıştırır, asitlerde çözünür.

Manganez, ayırtedici kimyasal özellik­lerini taşıdığı geçiş metalleri grubunda yer alır; bu nedenle birçok yükseltgenme de­recesi gösterir ve hidratlı iyonlar oluşturur. Oldukça tepkin olan manganez, daha çok demire benzer. 1 ve 7 arasındaki tüm de­ğerlikleri gösterir. 2 ve 3 değerlikli oksitle­ri bazik, 4, 6 ve 7 değerlikli oksitleri, asit anhidritleri niteliği taşır. • Manganez bileşikleri. Manganezin pek çok oksidi vardır. MnCI₂ ya da MnS0₄ gi­bi manganez II tuzları’na (manganez bu bileşiklerde ikideğerlidir) denk düşen pro-toksit ya da başka bir deyişle manganez II oksit, 1 650 °C’ta eriyen, bazik özellik­te, yeşil bir katıdır. Kararlı olan bu tuzların sulu çözeltileri pembedir.

Atom numarası: 25 Atom kütlesi; 54,938 Özgül kütlesi: 7,43 g/cm³ Erime sıcaklığı: 1 244 °C Kaynama sıcaklığı: 1 962 °C Yükseltgenme durumları:

+2, +3, +4, +7 Elektron biçimlenmesi:

[2, 8, 8] 3dMs²

İzotopları: 50-57

Doğal manganez: ⁵⁵Mn % 100

 

Mangan III oksit (Mn₂0₃) doğada bu­lunur (braunit, manganit), zayıfça bazik­tir. Buna denk düşen manganez III tuzla­rı (bu bileşiklerde manganez üçdeğerlidir) yeşil renkli ve az kararlıdır; suyla şiddetli bir şekilde ayrışırlar.

Manganez II, III oksit (karmaşık oksit, Mn₃0₄), toprakta bulunur ve manyetik demir okside benzer (hausmannit).

Manganez dioksit (MnCy, manganezin en önemli cevheridir (piroluzit). Ortorom-bik sistemde koyu gri prizmalar biçimin­de kristallenir. Kızıl dereceye dek ısıtıldı­ğında oksijen ve Mn₃0₄ verir. Sülfürik asitle, kuvvetli yükseltgen bir karışım, hid-roklorik asitle klor meydana getirir. Bazla­ra karşı asit rolü oynayarak kristalleşmiş tuzlar olan manganifien verir. Yükseltgen özelliklerinden dolayı Leclanche pillerin­de kutuplanma giderici, cam sanayisinde “camcı sabunu” adıyla karbonlu madde­ler yüzünden kararmış olan camları be­yazlatmada kullanılır.

Manganezin tuzları olan manganat’\a-rın bilinmesine karşın, bu tuzlara denk dü­şen oksidi bilinmemektedir. Kristalleşmiş katılar olan manganatlar, sülfat ve kromat-larla eşyapılıdır. Manganez dioksidin po­tasyum hidroksit eşliğinde yükseltgenmesi sonunda elde edilen potasyum manga-nat (K₂Mn0₄), yeşil renkli bir katıdır. Asit­lerin etkimesi sonunda tersinir olarak manganez II tuzu ve permanganata dö­nüşür, çözeltisinin rengi de yeşilden mo­ra döner.

Manganez VII oksit (Manganez hepta-oksit, Mn₂0₇), ısıtıldığında patlayan kah-verengi-yeşil bir sıvıdır. Buna denk düşen asidi (HMn0₄), yalnız çözelti halinde bili­nir; ama potasyum permanganat (KMn0₄) koyu mor renkli, kristalleşmiş bir katıdır. Perkloratla eşyapılı olan bu bileşik, suyla mor renkli güzel bir çözelti verir. Sül­fürik asitli çözeltisi, organik ya da indirgen maddelerle temas ettiğinde oksijenini ko­layca vererek manganez II sülfata dönü­şür; renk kaybıyla birlikte gerçekleşen bu dönüşüm yardımıyla, pek çok maddenin niceliği belirlenebilir Permanganat ayrıca etkili bir dezenfektandır.

• Manganeze, pek çok cev­herde, özellikle oksitli cevherlerde rastla­nır: piroluzit, manganez dioksit (Mn0₂); braunit, susuz manganez oksit (Mn₂0₃j; manganit, hidratlı manganez ili oksit (MnOOH); hausmannit (Mn₃0₄).
• Üretimi. Manganez arı olarak şu yön­temlerle elde edilir:

 

1. alüminotermi yöntemiyle indirgeme: bu teknikte oksit, alüminle korunan bir pota içinde toz alüminyumla karıştırılarak indir­genir (Goldschmidt yöntemi); böylece kar­bon içermeyen an bir manganez elde edi­lir;
2. elektroliz yöntemi: manganez klorür ya da sülfat, çözünmeyen kurşun ya da gra­fit bir anot ve yükseltgenmeyen çelik bir katot kullanılarak elektroliz edilir; işlem so­nunda °/o 99,8 arılıkta bir metal elde edi­lir;
3. vakum altında damıtma: alüminotermi yöntemiyle hazırlanan manganez, vakum altında damıtıldığında % 99,98 arılıkta bir metal kazanılır.

Manganez, en çok çeliğin mekanik özelliklerini geliştirmede kullanılır. Hemen hemen tüm çelik türleri belli oranlarda manganez içerir. Manganez, kükürtle MnS biçiminde bileşir; manganez bulun­madığı zaman kükürt, demirle FeS biçi­minde bileşir ve bu da çeliğin sıcakta kı­rılgan olmasına yol açar. Manganez sül­für (MnS), haddeleme ve dövmeyle çeli­ğin özelliklerini geliştiren zararsız kalıntı­lar oluşturur. Çeliğin içinde dağılan bu ka­lıntılar, metal eritildiğinde oksit giderici ola­rak davranır ve katılaşmayı izleyen sıcak işlem sırasında metalin direncini, sertliği­ni yükselterek davranışını geliştirir.

Piroluzit ile demir oksit karışımı, yüksek fırında kokla indirgenerek tonlarca demir–manganez alaşımları hazırlanabilir. Nite­kim % 30-80 oranında manganez ve % 7-8 oranında karbon içeren ferromanga-nez alaşımları ile °/o 5 karbon ve % 25’ten düşük oranlarda manganez içeren spie-gel alaşımları bu yolla elde edilir.

• Kullanım alanları. Manganezin metal olarak herhangi bir kullanımı yoktur. Özel­likle demirli ve bakirli alaşımların üretimin­de, ferromanganez ya da spiegel alaşım­ları halinde yüksek fırında dökme demi­rin kükürdünü gidermede, ayrıca dökme demirin konverter ya da elektrik fırınında çeliğe dönüştürülmesi sırasında çelikten kükürdü uzaklaştırmada kullanılır. Böyle­ce manganez, olağan ya da hafif alaşım­lı çeliklerin bileşimine °/o 0,60 oranında gi­rer. .

Manganezli çelikler, türlerine göre % 1 -1,5 oranında manganez ile % 0,20-0,40 oranında karbon içerir. Daha yüksek oran­da karbon içeren (% 0,8-1) krom ve tung­sten katılmış manganezli çelikler, “suver-meyle biçim değiştirmeyen” çelikler ola­rak nitelenir ve bu malzemelerden takım­ların, işlem sırasında biçim değişikliğine uğramaması gereken parçaların yapımın­da geniş ölçüde yararlanılır.

Manganez ve silisyumlu çelikler, yüksek esneklik sınırları nedeniyle yaprak yayla­rın, çeşitli millerin yapımında kullanılır. Ay­rıca manganez-silisyum-krom çelikleri ile manganez-krom çelikleri de bilinmektedir.

Hadfield çeliği’nde, manganez oranı, % 13-14’e kadar çıkar; ani soğutma işle­mi sonunda darbeye ve özellikle aşınma­ya karşı yüksek dayanım özellikleri kaza­nır. İşlenmesi zor olduğundan kalıplana­rak makas ağızlarının, öğütücü parçala­rın ya da kırıcı çenelerin, zırh plakaları vb’nin yapımında kullanılır.

Manganezli paslanmaz çelikler, nikel kıtlığı yüzünden ikinci Dünya savaşı sıra­sında üretilmiş ve sac olarak kullanılmış­tır (% 8-15 krom, % 10-15 manganez). Gü­nümüzde buhar kazanları ile yüksek ba­sınç altında çalışan aygıtların yapımında kullanılan austenitli paslanmaz bir tür çe­lik, °/o 6,5-8,5 oranında manganez içerir.

Bakır-mangan alaşımları. Bu alaşımlar arasında en çok kullanılanı, % 80-85 ba­kır, °/o 15-20 manganez, % 2-5 nikel içe­ren manganindir; geniş bir sıcaklık alanın­da değişmeyen elektrik iletkenliğinin dü­şük olması nedeniyle duyarlı elektrik di­rençleri ile ısıtıcı rezistansların yapımında kullanılır. Manganez ayrıca, deniz suyu korozyonuna karşı yüksek bir direnç gös­termesiyle tanınan bakır-alüminyum, ba-kır-nikel alaşımlarının pek çoğunun bile­şimine girer.

Manganez, özellikle alüminyum meta­lürjisinde kullanılır. Alüminyuma manga­nezle birleşmiş ya da birleşmemiş olarak % 1-1,5 oranında magnezyum katıldığın­da, bir alüminyum alaşımları ailesi elde edilir; bu alaşım ailesi, alaşımsız alümin­yuma göre ayırtedici üstün mekanik özel­likler taşır; ayrıca biçimlendirilmeleri kolay­dır, kaynak yapılabilir ve korozyona karşı yüksek bir direnç gösterirler. Alüminyum -magnezyum alaşımlarına % 1’den az oranda manganez katıldığında, bu ala­şımların kaynaklanabilme özelliği, ısıya karşı dayanımı ve korozyona karşı direnci büyük oranda artar. Aynı şekilde alü-minyum-silisyum-magnezyum alaşımları­nın tokluğunu artırmak için de gene man­ganezden yararlanılır.