Pengertian dan Mamfaat Mineral Mangan

                                                                         LOGAM MANGAN

Logam mangan reaktif terhadap oksigen maka unsur ini tidak ditemui dalam keadaan bebas dialam. Batu-batuan kerak bumi mengandung mangan kira-kira 0,11% massa atau ~1066ppm. Mangan merupakan unsur terbanyak yang ke duabelas, dan ke tiga untuk unsur-unsur transisi setelah besi dan titanium.

Mangan juga terdapat sebagai nodul, yaitu endapan mirip batuan dengan komposisi kira-kira 15-30 % Mn yang dalam bentuk oksidanya bersama-sama dengan oksida-oksida Fe, Co, Cu, dan Ni. Nodul ini berupa butiran-butiran bola dengan diameter dari beberapa millimeter sampai dengan 15cm, dan terakumulasi pada dasar larutan, dan yang terbanyak terdapat di daerah bagian tenggara kepulauan Hawai. Logam mangan dalam mineral pirolusit sudah dikenal sejak zaman peradaban Mesir kuno (raja Firaun), merupakan mineral utama sebagai sumber mangan.

            Mangan adalah logam yang kurang tahan korosi dibandingkan kromium, karena oksidanya tidak melindungi. Bilangan oksidasi mangan adalah +2 s/d +7, tetapi yang stabil dalam larutan adalah +2, berupa ion kompleks Mn(H2O)62+. [1] Mangan terdapat relatif cukup melimpah di kulit Bumi (0,1% massa). Terutama ditemukan sebagai batu kawi atau pirolusite (MnO2), dan rodocrosite (MnCO3).[2]

B.     SIFAT – SIFAT LOGAM MANGAN

1.      Sifat Fisika

Karakteristik	25
Konfigurasi elektronik	[18Ar] 3d5 4s2
Elektronegativitas	1,5
Kelimpahan / ppm (dalam kerak bumi)	1050
Densitas / g cm-3 (200C)	7,43
IE1 (kJ mol-1)	717
IE2 (kJ mol-1)	1509
Jari-jari (A0)	1,37
∆H0f (M(g)) (kJ mol-1)	281
Titik didih (0C)	1962
Titik leleh (0C)	1244
∆Hhid(M2+)+ (kJ mol-1)	-2740

2.        Sifat Kimia

Mangan  merupakan unsur yang cukup melimpah, menyusun sekitar 1% dari kerak bumi. Biji utamanya adalah pirolusit, MnO2, seperti halnya V dan Cr, Mn paling penting dalam produksi baja, biasanya sebagai aloi besi mangan, fero mangan. Fero mangan dapat diperoleh melalui reduksi campuran biji pirolusit dan biji besi hematit dengan karbon

MnO2 + Fe2O3 + 5C à Mn + 2Fe + 5CO

Mn berpartisifasi dalam pemurnian besi melalui reaksi dengan sulfur dan oksigen dan menyingkirkannya melalui pembentukan kerak. Selain itu, Mn menaikkan kekerasan baja. Baja yang mengandung proporsi Mn yang tinggi sngat ulet dan tahan aus dalam aplikasi seperti rel kereta api, bulldozer, dan penggaruk jalan.

Mangan dioksida digunakan dalam batrai sel kering, pada kaca dan glasir kramik, dan sebagai katalis; mangan dioksida juga merupakan sumber utama senyawa mangan. Bila MnO2 dipanaskan dengan kehadiran alkaki dan bahan pengoksidasi, dihasilkan garam manganat.

            3MnO2+ 6KOH+KClO3à 3K2MnO4+KCl+3H2O

1.    EKSTRAKSI LOGAM MANGAN

Mangan pertama kali diisolasi pada tahun 1774 oleh C.W. Scheele dan J.G Gahn (dari Swedia) dari pemanasan MnO2 batu bara (charcoal) dan minyak, meskipun kemurnian hasilnya masih rendah. Reduksi pirolusit yang biasanya bercampur dengan oksida besi Fe2O3 dengan batubara (kokas) dalam tanur listrik menghasilkan feromangan, yang mengandung kira-kira 80%  Mn.

MnO2(s) + Fe2O3(s) + 5 C(s) → Mn (s) + 2 Fe(s) Mn(s) + 2 Fe(s) + 5 CO(g)

Jika mineral pirolusit mengandung silikon, maka unsur ini dapat dihilangkan dengan penambahan air kapur Ca(OH)2, sehingga silikon akan diubah menjadi kalsium silikatnya.[4]

Sebagian besar baja mengandung ion mangan. Terlibatnya logam ini dalam proses pembuatan baja sangat menguntungkan  karena mangan dapat mengikat belerang, sehingga mencegah terjadinya FeS yang dapat merapuhkan baja. Selain itu, mangan juga mampu mengikat oksigen sehingga dapat mencegah terjadinya rongga-rongga (gelembung) pada baja yang terbentuk setelah proses pendingin dilakukan.

Untuk memperoleh logam mangan murni, pirolusit diolah menurut proses termit. Dalam proses ini pirolusit (MnO2) dipanaskan agar mengalami reduksi sebagian menjadi Mn3O4. Reduksi lebih lanjut dengan logam aluminium menghasilkan logam mangan yang dapat dipisahkan sebagai lelehannya (ingat bahwa Al2O3 mempunyai titik leleh yang jauh lebih tinggi ~2045 0C). Pemurnian logam mangan  lebih lanjut dilakukan secara destilasi. Persamaan reaksi utama yang terjadi dalam proses ini adalah:

2 MnO2(s) → Mn3O4(s) + O2(g)

3 Mn3O4(s)  + 8 Al(s)  → 4 Al2O3(s) + 9 Mn(l)

Logam Mn dengan kemurniannya yang tinggi (~99,9 %) telah dapat diisolasi sejak tahun 1930 dengan cara elektrolisis larutan Mn2+.[5]

Bijih mangan dapat diekstraksi dengan penambahan zat pereduksi yang diikuti oleh leaching asam (Sahoo dan Srinivasa, 1989) atau langsung oleh leaching asam reduktif menggunakan zat pereduksi asam yang berbeda, yang meliputi asam klorida dan pirit (Kanungo, 1999), campuran larutan metanol dengan asam sulfat (Momade and Momade, 1999), campuran alkohol dengan asam klorida (Jana, et al., 1995), asam sulfat dengan oksalat (Sahoo, et al., 2001), campuran asam sulfat dengan sukrosa (Veglio dan Toro, 1994), dan larutan glukosa dalam media asam (Trifoni, et al., 2000; Furlani, et al., 2006). [6]

2.    SENYAWA OKSIDA MANGAN

Mangan, teknesium, dan renium ketiganya membentuk heptoksida, M2O7. Tetapi, pembentukan Mn2O7 memerlukan oksidasi lebih  dahulu hingga +7. Mangan heptoksida berupa minyak berwarna hijau dengan titik leleh 5,9°C, yang memiliki sifat yang mudah meledak dan juga dapat diperoleh melalui reaksi garam manganat(VII) dengan H2SO4 pekat. Mn2O7 secara perlahan dapat melepaskan oksigen dan membentuk MnO2 yang bersifat eksplosif, serta dapat mengoksidasi hampir semua material organik. Molekul Mn2O7 tersusun oleh dua bangun tetrahedron MnO4 yang bersekutu pada salah satu sudutnya dan membentuk jembatan bengkok Mn-O-Mn.

Dari ketiga logam tersebut, hanya mangan yang mempunyai tingkat oksidasi dibawah +4 dalam senyawa oksidanya. Mn3O4 adalah mineral berwarna hitam, yang dapat di buat dari semua oksida mangan dengan pemanasan hingga suhu ~ 1000°C di udara. Oksida ini mempunyai struktur spinel, dan supaya lebih informatif dapat diformulasikan sebagai (Mn2+) (2Mn3+) (O2-)4 atau (Mn2+)t (2Mn3+)o (O2-)4; dalam spinel ini ion-ion Mn2+ menempati rongga tetrahedral dan Mn3+ menempati rongga oktahedral dari suatu kemas rapat kubus pusat muka.[7] Bilangan oksidasi mangan adalah +2 s/d +7, tetapi stabil dalam larutan adalah +2 yakni berupa ion kompleks Mn(H2O)62+.[8]

Enam oksida mangan yang biasa dikenal banyak orang adalah MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3, Mn2O7, dan Mn3O4. Lima dari oksida-oksida ini mempunyai keadaan oksidasi masing-masing +2, +3, +4, +6 dan +7, sedangkan yang terakhir Mn3O4 merupakan mangan (II) – mangan (III) oksida, (MnO.Mn2O3).[9]

Tabel Karakteristik oksida, hidroksid mangan dan beberapa turunannya

Tingkat oksidasi	Oksida	Hidroksida	Sifat	Ion	Nama	Warna Ion
+2	MnO	Mn(OH)2	Basa moderat	Mn2+	Mangan(II)	pink
+3	Mn2O3	Mn(OH)3	Basa lemah	Mn3+	Mangan(III)	violet
+4	MnO2	Mn(OH)2 atau H2MnO3	Amfoterik/ asam lemah	MnO3-	Manganit	coklat
+6	MnO3	H2MnO4	Asam moderat	MnO42-	Manganat	hijau
+7	Mn2O7	HMnO4	Asam kuat	MnO4-	Permanganat	ungu

1.    MnO : Mangano-oksida tergolong oksid-basa. Dari oksida ini berasal persenyawaan-persenyawaan mangano, seperti MnSO4, dll. Jika pada garam Mn2+ ditambahkan basa kuat, maka terbentuklah endapan putih dari Mn(OH)2 dimana O2 dari udara mudah dioksidasi menjadi MnO2.nH2O yang berwarna coklat.

2.    Mn2O3 : manganioksida bersifat juga sebagai oksida-basa, tetapi agak lemah. Dari oksida ini dapat dianggap berasal persenyawaan-persenyawaan mangani, seperti Mn2(SO4)3, dan sebagainya.

3.    MnO2 :mangandioksida atau batu kawi sesungguhnya adalah oksida indifferen, meskipun persenyawaan-persenyawaan manganit dapat dianggap berasal dari padanya.

4.    MnO3 : mangantrioksida adalah oksida-asam. Dengan basa maka membentuk persenyawaan manganat, seperti K2MnO4 (berwarna hijau karena ion MnO42- hijau warnanya).

5.    Mn2O7 : manganheptoksida tergolong oksida-asam dari persenyawaan permanganat, seperti KMnO4 (violet disebabkan warna violet dari ion MnO4).[11]

Beberapa Ion dari Mangan:

·        A. Ion Mangan (II)

Beradasarkan nilai potensial reduksinya, mangan (II) merupakan spesies yang paling stabil. Mangan (II) dalam senyawa garamnya seperti garam klorida, sulfat dan nitrat, dalam larutan dapat dinyatakan sebagai ion Mn+2. Penambahan alkali hidroksida kedalam larutan Mn+2 menghasilkan endapan gelatin putih hingga pink pucat, yang akan segera teroksidasi dalam udara terbuka menjadi mangan (III) hidroksi , MnO(OH) yang berwarna coklat gelap.

              Mn+2 (aq) + 2OH- (aq) à Mn(OH)2 (s)

              4Mn(OH)2 (s) + O2(g) à 4MnO(OH) (s) +2H2O

Penambahan SH- memberikan MnS hidrat, yang juga teroksidasi menjadi coklat dalam udara pada pendidihan tanpa udara materi yang merah muda (salmon pink) berubah menjadi MnS Kristal hijau. Sulfatnya MnSO4 sangat stabil digunakan untuk analisis Mn, seperti dapat diperoleh pada penguapan larutan asam sulfat sampai kering. [12]

·           B. Ion Mangan (III)

Mangan (III) terdapat sebagai oksidasinya yaitu Mn2O3 dan MnO(OH) yang terjadi secara alamiah dialam, tetapi ion Mn3+ dalam larutan tidak stabil mudah tereduksi menjadi Mn+2. Garam MnCl3 (hitam) misalnya, dapat diperoleh dalam larutannya dari reaksi MnO2 dengan asam klorida pada temperature tetapi akan terurai pada temperatur diatas 40oC, menurut persamaan reaksi.

             MnO2(s) + 4HCl (aq) à MnCl3 (aq) + 2H2O + ½ Cl2 (g)

            MnCl3 (aq) à MnCl2 (aq) + 1/2Cl2(g)

·         C. Ion Mangan(VI)

Mangan(VI) hanya dikenal sebagai spesies manganat, MnO42-, dengan bangun tetrahedron dan berwarna hijau gelap. Kalium manganat dapat diperoleh dari reaksi lelehan MnO2 dan basa alkali dengan hadirnya oksidator misalnya udara atau KNO3, menurut persamaan reaksi berikut:

2 MnO2(s) + 4 KOH (s) + O2 (g) → 2 K2MnO4 (s) + 2 H2O (g)

Dalam larutannya, ion manganat hanya stabil dalam suasana basa sedangkan dalam air ataupun dalam suasana asam, ion ini akan mengalami disproporsionasi menjadi ion permanganat dan MnO2.

·        D. Ion Mangan(VII)

            Mangan heptoksida, Mn2O7 berupa cairan seperti minyak berwarna hijau yang mudah meledak dan dapat diperoleh dari reaksi garam manganat(VI) dengan H2SO4 pekat.[13] Mangan (VII) paling baik dikenal dalam bentuk garam dari ion permanganate. KMnO4 diproduksi melalui oksidasi elektrofilik larutan basa K2MnO4. Ionnya memilki warna lembayung yang tajam, dan garam kristalnya hampir tampak hitam. Larutan permanganat tidak stabil secara hakiki, terurai lambat namun cukup teramati dalam larutan asam.[14]

3MnO4- + 4 H+ → 3 O2 (g) + 2 H2O + 4 MnO2 (s)

3.     MANFAAT LOGAM MANGAN

1.      Ditambahkan pada baja untuk memperkuatnya dan membuatnya lebih tahan saat dipakai dan dibasahi ia juga ditambahkan pada perunggu.

2.      Mangan dioksida digunakan pada sel kering, keramik, dan bahan celupann. Ia juga digunakan dalam industry sebagai katalis dan alat oksidasi.

3.      Mangan sulfat digunakan pada cat,pernis,dan pupuk. [15]

4.      Digunakan untuk batu kawi (MnO2).

5.      Digunakan untuk pembuatan batu baterai.

6.      Untuk menghilangkan warna hijau pada gelas yang disebabkan oleh pengotor besi.

7.      Mangan sendiri bermanfaat memberi warna lembayung pada kaca.

8.      Dioksidanya berguna untuk pembuatan oksigen dan klorin, dan dalam pengeringan cat hitam.

Mangan sangat berguna bagi kesehatan tulang. Mangan sangat efektif dalam meningkatkan densitas mineral dalam tulang belakang dimana fungsi ini sangat berpengaruh bagi wanita dalam masa monopause. Mangan juga berperan menjaga atau memonitor aktifitas radikal bebas dalam tubuh manusia dalam kadar tertentu mangan yang ada dalam tubuh kita bisa memperkecil efek negatif yang disebabkan oleh radikal bebas da mencegah yang merusak sel-sel jaringan tubuh ataupun kanker.

Namun mangan juga memiliki bahaya bagi kesehatan, beberapa gejala gangguan kesehatan bisa di akibatkan oleh berlebihnya kadar mangan, contohnya gangguan ginjal, gangguan mental, kejang-kejang dan penuruan tingkat intelegens.