دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره منگنز (Mn)
منگنز، (به انگلیسی : Manganese) با علامت اختصاری Mn و عدد اتمی ۲۵، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزهای واسطه است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
عنصر منگنز در دوره چهارم جدول تناوبی و در گروه فلزات واسطه قرار دارد. منگنز در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی‌شود و معمولاً در مجاورت آهن است. کانی اصلی منگنز، پیرولوزیت است. یکی از کاربردهای مهم منگنر، آلیاژهای فلزی و به‌ویژه فولاد ضد زنگ است.
منگنز ماده معدنی ضروری برای بدن است. اگر به صورت افراطی مصرف شود می‌تواند سمی باشد. این ماده معدنی در سبزیجات برگ‌دار همچون کلم و اسفناج و همچنین در چای، آناناس و خشکبار وجود دارد.
شناسنامه عنصر منگنز
عدد اتمی: ۲۵
عدد جرمی : ۵۴.۹۳۸۰۴۹
نقطه ذوب: C°۱۲۴۴
نقطه جوش : C°۱۹۶۲
شعاع اتمی : Å ۱.۷۹
رنگ: خاکستری مایل به صورتی
حالت استاندارد: جامد
الکترونگاتیوی: ۱.۵۵
تاریخچه منگنز
اولين استفاده ها از منگنز به عصر حجر باز مي گردد . آنجا كه انسان ها در حدود ۱۷۰۰۰ سال پيش براي نقاشي بر روي ديوارها از MnO2 استفاده مي كردند . بعد ها در يونان باستان از آلياژهای استيل حاوی منگنز در توليد سلاح استفاده مي شد .
در مصر و روم نيز از منگنز در صنعت شيشه سازي استفاده مي كردند . در قرن هفدهم يك شيميدان آلماني به نام Glauber پرمنگنات را به عنوان اولين نمک قابل استفاده منگنز كشف كرد . در پايان اين قرن منگنز اساس توليد كلر به شمار مي رفت . در سال ۱۷۷۱ منگنز بوسيله يك شيميدان آلماني شناخته شد و سرانجام در سال ۱۷۷۴ بوسيله يك دانشمند سوئدي به نام Gohann Gahn ايزوله شد و فلز منگنز به صورت منفرد بدست آمد .
پیدایش منگنز
منابع زمینی منگنز ، بسیار زیاد اما بطور نامنظمی پراکنده شده‌اند؛ منابعی که در آمریکا واقع شده‌اند، نامرغوب بوده و تهیه آن گران است. آفریقای جنوبی و اوکراین بیش از ۸۰% منابع شناخته شده جهان را دارا هستند؛ آفریقای جنوبی بدون در نظر گرفتن چین و اوکراین بیش از ۸۰% کل آن را تولید می‌کند.
منابع واردات آمریکا ( ۲۰۰۱- ۱۹۹۸) : سنگ معدن منگنز : گابن ۷۰% ، آفریقای جنوبی ۱۰% ، استرالـیا ۹%، مکزیک ۵% و سایر کشورها ۶%. فرومنگنز : آفریقای جنوبی ۴۷% ، فرانسه ۲۲%، مکزیک ۸%، استرالیا ۸% و سایر کشورها ۱۵%. منگنز موجود در کل واردات منگنز: آفریقای جنوبی ۳۱% ، گابن ۲۱%، استرالیا ۱۳% ، مکزیک ۸% و سایر کشورها ۲۷%.
منگنز در بورکینوفاسو استخراج می‌شود. مقادیر بسیار زیادی منگنز در سختگاه های منگنز واقع در کف اقیانوس ها وجود دارد. در سال ۱۹۷۰، تلاشهایی که برای یافتن روشهای عملی و اقتصادی بهره‌برداری از سختگاه های منگنز انجام می‌شد، متوقف گشت.
ویژگی های منگنز
منگنز ، مانند آهن ، فلزی خاکستری‌رنگ است. فلزی است سخت و بسیار شکننده که به‌سختی ذوب اما به‌راحتی اکسیده می‌شود. فلز منگنز فقط پس از پردازش خاصی فرومغناطیس می‌گردد. کلی‌ترین حالتهای اکسیداسیون منگنز ، ۶+ ، ۴+ ، ۳+ ،۲+ و ۷+ است، اگرچه حالتهای اکسیداسیون از ۷+ تا ۱+ مشاهده می‌شـود. ترکیبات منگنزی که درآنها منگنز دارای حالت اکسیداسیـــون ۷+ می‌باشند، عامل های اکسید کننده‌ای قوی هستند.
منگنز، فلزی نقره‌ای رنگ و مشابه آهن است. سخت و شکننده است. به سختی جوش‌پذیر است، ولی به راحتی اکسید می‌شود. منگنز و یون‌های اصلی آن، پارامغناطیس هستند. منگنز مانند آهن، در هوا به کندی کدر می‌شود و زنگ تولید می‌کند.
ایزوتوپ‌های منگنز
منگنز تنها یک ایزوتوپ پایدار با نام منگنز-۵۵ دارد. همچنین ۱۸ ایزوتوپ پرتوزای آن تاکنون شناخته شده‌اند که پایدارترین ایزوتوپ آن، منگنز-۵۳ با نیمه‌عمر ۳٫۷ میلیون سال است. به جز دو ایزوتوپ دیگر (منگنز-۵۴ و منگنز-۵۲)، سایر ایزوتوپ‌های منگنز نیمه‌عمر کمتر از سه ساعت دارند.
منگنز یکی از اعضای گروه آهن است که گمان می‌شود در ستاره‌های بزرگ پیش از انفجار ابرنواختر ساخته شده‌اند. واپاشی عمده در ایزوتوپ‌های سبک‌تر از منگنز-۵۵، گیراندازی الکترون و در ایزوتوپ‌های سنگین‌تر، واپاشی بتا است.
کاربردهای منگنز
منگنز به خاطر خصوصیات ثابت کنندگی گوگرد ، اکسیژن‌زدائی و آلیاژ سازی برای تولید آهن و فولاد ضروری است. فولادسازی ، ازجمله بخش تولید آهن آن ، بیشترین مقدار منگنز داخلی را نیاز دارد که اخیرا” بین ۹۰% تا ۸۵% مقدار مورد نیاز است. از بین کاربردهای مختلف دیگر آن ، منگنز بخش اصلی فرمولهای فولادضد زنگ ارزان قیمت و آلیاژهای آلومینیم پرکاربرد را تشکیل می‌دهد.
از اکسید منگنز ، در انواع پیل های خشک جدید استفاده می‌شود. انتظار می‌رود ماهیت و سطح کلی کاربرد منگنز در آمریکا در آینده ای نزدیک تقریبا” یکسان باقی بماند. هیچ گونه فن‌آوری عملی برای جایگزینی مواد دیگر به جای منگنز یا استفاده از مقادیر داخلی و سایر ذخائر جهت خودکفایی آمریکا نسبـت به کانی منگنز سایر کشورها وجود ندارد.
ترکیبات منگنز
پرمنگنات پتاسیم که آنرا بلورهای کاندی هم می‌نامند، به‌علت خصوصیات اکسیداسیون آن ، یک معرف آزمایشگاهی متداول است و بعنوان یک داروی محلی کاربرد دارد؛ ( مثلا” برای درمان بیماریهای ماهی ). دی‌اکسید منگنز در پیلهای خشک کاربرد داشته ، نیز می‌توان از آن برای کلر زدایی شیشه‌هایی که با مقادیر کمی آهن ، سبز رنگ شده‌اند، استفاده نمود. با ترکیبات منگنز ، می‌توان شیشه‌ها را ارغوانی کرد و عامل رنگ ارغوانی واقعی می‌باشد. علاوه بر این‌ها ، از دی‌اکسید منگنز برای تولید اکسیژن ، کلر و رنگهای سیاه جامد استفاده می‌گردد.
منگنز در گیاهان
عنصر منگنز در تنفس انسان نقش ضروری دارد و آنزیمهایی مانند نیتریت ردوکتاز را فعال می کند . لازم است بدانید که منگنز در خاک به شکل کاتیون دو ظرفیتی Mm+2 جذب می شود . از علایم کمبود منگنز در گیاهان زرد شدن رگ برگ هایشان است . مخصوصا این اتفاق برای سرشاخه های بالاتر بیشتر یافت می شود .
در زمین بعد از آهن منگنز فراوانی وجود دارد . هرچه خاک pH کمتری داشته باشد میزان حلالیت منگنز در آن افزایش خواهد یافت و نقش آن در واکنش های انتقال الکترون مرحله فتوسنتز و تولید کلروفیل می‌باشد و بخش عمده منگنز در برگها و ساقه گیاهان ذخیره می شود. گیاهان اگر کمبود منگنز داشته باشند علایم خاصی نشان می دهند . غلات ، سیب زمینی و درختان میوه بیشترین حساسیت را دارند و پنبه کمترین حساسیت را نسبت به کمبود منگنز دارد .
منابع غذایی منگنز
مهم ترین منابع منگنز تمشک، آناناس ، سیر ، انگور، چغندر ، لوبیا سبز ، برنج، نعناع ، جو، آجیل ، شاهی ، سبزی خردل، توت فرنگی ، میوه‌های گرمسیری ، کاهو، اسفناج ، ملاس ، میخک ، زردچوبه، تره فرنگی ، سویا، گندم سبوس‌دار ، موز ، خیار ، کیوی، انجیر و هویج است.بهترین منابعی که به طور طبیعی حاوی منگنز بالایی هستند شامل سبزیجاتی با برگ سبز؛ برنج قهوه‌ای، نارگیل، بادام، و فندق می‌باشد.
علایم کمبود منگنز
علائم کمبود منگنز در بدن شامل فشار خون بالا، بیماریهای قلبی، انقباضات عضلانی،ناهنجاری‌های استخوانی، کلسترول بالا، دید و بینایی ضعیف، مشکل در شنوایی، از دست دادن شدید حافظه و لرزش است. اگرچه برخی از متخصصان پزشکی بر این باورند که کمبود منگز بسیار نادر است اما بیش از ۳۵ درصد جمعیت جهان با این کمبود دست و پنجه نرم می‌کنند.
عادت‌های غذایی ضعیف یکی از دلایل اصلی این نوع کمبودهاست. در برخی از موارد باورها بر این است که کلسیم و آهن با جذب و استفاده صحیح منگنز در بدن انسان تداخل دارد. مشکلات مرتبط با بینایی، عرق کردن، ضربان سریع قلب، خستگی و درد شدید نشان دهنده کمبود منگنز در بدن است. کمبود شدید ممکن است باعث ناباروری در زنان ، آسیب پانکراس ، بیماری قلبی و پوکی استخوان شود.
هشدار درباره منگنز
مقدار بیش از حد منگنز ، سمی است و به‌علت میزان مسمومیت‌زایی این عنصر تماس با گرده ، بخار و ترکیبات منگنز حتی برای زمانهای کوتاه نباید از حداکثـــر mg/m 35 فراتر رود. محلولهای پرمنگنات اسیدی کلیه مواد معدنی را که با آنها در تماس هستند، ازبین خواهند برد و قادر به سوزاندن آنها می‌باشند.
درباره‌ی اتم‌ها مطلبی بخوانیدعنصر منگنز _ دانشچی
