Mangan (nguyên tố hóa học): tính chất, ứng dụng, chỉ định, trạng thái oxy hóa, sự thật thú vị. Công thức hóa học cấu trúc mangan

SỰ ĐỊNH NGHĨA

Mangan- nguyên tố thứ 25 của Bảng tuần hoàn. Chỉ định - Mn từ "manganum" trong tiếng Latin. Nằm ở thời kỳ 4, nhóm VIIB. Đề cập đến kim loại. Điện tích lõi là 25.

Mangan là nguyên tố khá phổ biến, chiếm 0,1% (khối lượng) vỏ trái đất. Trong số các hợp chất chứa mangan, khoáng chất phổ biến nhất là pyrolusite, đó là mangan dioxide MnO 2. Các khoáng chất hausmannite Mn 3 O 4 và braunite Mn 2 O 3 cũng có tầm quan trọng lớn.

Ở dạng đơn giản, mangan là một kim loại cứng, giòn màu trắng bạc (Hình 1). Mật độ của nó là 7,44 g/cm 3, nhiệt độ nóng chảy 1245 o C.

Cơm. 1. Mangan. Vẻ bề ngoài.

Khối lượng nguyên tử và phân tử của mangan

Trọng lượng phân tử tương đối của chất(M r) là số cho thấy khối lượng của một phân tử nhất định lớn hơn 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon bao nhiêu lần, và khối lượng nguyên tử tương đối của một nguyên tố(A r) - khối lượng trung bình của các nguyên tử của một nguyên tố hóa học lớn hơn 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon bao nhiêu lần.

Vì ở trạng thái tự do mangan tồn tại ở dạng phân tử Mn đơn nguyên tử nên giá trị khối lượng nguyên tử và phân tử của nó trùng nhau. Chúng bằng 54,9380.

Sự biến đổi đẳng hướng và biến đổi đẳng hướng của mangan

Có bốn biến thể tinh thể đã biết của mangan, mỗi biến thể ổn định về mặt nhiệt động trong một phạm vi nhiệt độ nhất định. Dưới 707 o C, α-mangan ổn định và có cấu trúc phức tạp - ô đơn vị của nó chứa 58 nguyên tử. Sự phức tạp về cấu trúc của mangan ở nhiệt độ dưới 707 o C quyết định tính dễ vỡ của nó.

Đồng vị mangan

Được biết, trong tự nhiên mangan có thể được tìm thấy ở dạng đồng vị ổn định duy nhất 55 Mn. Số khối là 55, hạt nhân nguyên tử chứa 25 proton và 30 neutron.

Có các đồng vị nhân tạo của mangan với số khối từ 44 đến 69, cũng như bảy trạng thái đồng phân của hạt nhân. Đồng vị tồn tại lâu nhất trong số các đồng vị trên là 53 Mn với chu kỳ bán rã 3,74 triệu năm.

Ion mangan

Ở mức năng lượng bên ngoài của nguyên tử mangan có bảy electron, đó là hóa trị:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 .

Do sự tương tác hóa học, mangan nhường các electron hóa trị của nó, tức là là chất cho của chúng và biến thành ion tích điện dương:

Mn 0 -2e → Mn 2+ ;

Mn 0 -3e → Mn 3+ ;

Mn 0 -4e → Mn 4+ ;

Mn 0 -6e → Mn 6+ ;

Mn 0 -7e → Mn 7+ .

Phân tử và nguyên tử mangan

Ở trạng thái tự do, mangan tồn tại ở dạng phân tử Mn đơn nguyên tử. Dưới đây là một số tính chất đặc trưng của nguyên tử và phân tử mangan:

Hợp kim mangan

Mangan được sử dụng chủ yếu trong sản xuất thép hợp kim. Thép mangan chứa tới 15% Mn có độ cứng và độ bền cao. Các bộ phận làm việc của máy nghiền, máy nghiền bi và đường ray xe lửa được chế tạo từ nó. Ngoài ra, mangan còn là thành phần của hợp kim gốc magie; nó làm tăng khả năng chống ăn mòn của chúng. Một hợp kim của đồng với mangan và niken - manganin có hệ số điện trở ở nhiệt độ thấp. Mangan được tìm thấy với số lượng nhỏ trong nhiều hợp kim nhôm.

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

Bài tập Mangan thu được bằng cách khử oxit mangan(III) bằng silicon. Oxit kỹ thuật nặng 20 g (tỷ lệ tạp chất là 5,2%) đã bị khử thành kim loại. Tính khối lượng mangan thu được.
Giải pháp Chúng ta hãy viết phương trình phản ứng khử mangan (III) oxit với silicon thành mangan:

2Mn 2 O 3 + 3Si = 3SiO 2 + 4Mn.

Hãy tính khối lượng mangan (III) oxit không có tạp chất:

ω nguyên chất (Mn 2 O 3) = 100% - ω tạp chất;

ω nguyên chất (Mn 2 O 3) = 100% - 5,2 = 94,8% = 0,984.

m nguyên chất (Mn 2 O 3) = m tạp chất (Mn 2 O 3) × ω nguyên chất (Mn 2 O 3) / 100%;

m nguyên chất (Mn 2 O 3) = 20 × 0,984 = 19,68 g.

Hãy xác định hàm lượng chất mangan (III) oxit (khối lượng mol - 158 g/mol):

n (Mn 2 O 3) = m (Mn 2 O 3) / M (Mn 2 O 3);

n (Mn 2 O 3) = 19,68 / 158 = 0,12 mol.

Theo phương trình phản ứng n(Mn 2 O 3) : n(Si) = 2:3, nghĩa là

n(Si) = 3/2×n(Mn 2 O 3) = 3/2×0,12 = 0,2 mol.

Khi đó khối lượng silicon sẽ bằng nhau (khối lượng mol - 28 g/mol):

m (Si) = n (Si) × M (Si);

m(Si) = 0,2 × 28 = 5,6 g.
Trả lời Khối lượng silicon 5,6 g

VÍ DỤ 2

Bài tập Tính khối lượng kali pemanganat cần thiết cho quá trình oxy hóa kali sunfit nặng 7,9 g trong môi trường trung tính.
Giải pháp Chúng ta hãy viết phương trình phản ứng oxy hóa kali sulfite bằng thuốc tím trong môi trường trung tính:

2KMnO 4 + 3K 2 SO 3 + H 2 O = 2MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2KOH.

Hãy tính số mol kali sulfite (khối lượng mol - 158 g/mol):

n (K 2 SO 3) = m (K 2 SO 3) / M (K 2 SO 3);

n (K 2 SO 3) = 7,9 / 158 = 0,05 mol.

Theo phương trình phản ứng n(K 2 SO 3) : n(KMnO 4) = 3:2, nghĩa là

n(KMnO 4) = 2/3 × n(K 2 SO 3) = 2/3 × 0,05 = 0,03 mol.

Khối lượng thuốc tím cần thiết cho quá trình oxy hóa kali sulfite trong môi trường trung tính bằng (khối lượng mol - 158 g/mol):

m (KMnO 4) = n (KMnO 4) × M (KMnO 4);

m (KMnO 4) = 0,03 × 158 = 4,74 g.
Trả lời Khối lượng thuốc tím là 4,74 g

Mangan là nguyên tố hóa học có khối lượng nguyên tử 54,9380 và số nguyên tử 25, màu trắng bạc, khối lượng lớn và tồn tại trong tự nhiên dưới dạng đồng vị ổn định 35 Mn. Lần đầu tiên đề cập đến kim loại này được ghi lại bởi nhà khoa học La Mã cổ đại Pliny, người gọi nó là “đá đen”. Vào thời đó, mangan được sử dụng làm chất tăng trắng thủy tinh; mangan pyrolusite MnO2 được thêm vào chất tan chảy trong quá trình nấu chảy.

Ở Georgia, mangan pyrolusite từ lâu đã được sử dụng làm chất phụ gia trong quá trình sản xuất sắt, được gọi là magie đen và được coi là một trong những loại magnetite (quặng sắt từ tính). Chỉ đến năm 1774, nhà khoa học Thụy Điển Scheele mới chứng minh được đây là hợp chất của một kim loại mà khoa học chưa biết đến, và vài năm sau, Yu. Gan, khi đun nóng hỗn hợp than và pyrolusite, đã thu được mangan đầu tiên bị nhiễm nguyên tử carbon.

Sự phân bố tự nhiên của mangan

Trong tự nhiên, nguyên tố hóa học mangan rất hiếm, nó chỉ chứa 0,1% trong vỏ trái đất, trong dung nham núi lửa 0,06–0,2%, kim loại trên bề mặt ở trạng thái phân tán, ở dạng Mn 2+. Trên bề mặt trái đất, dưới tác dụng của oxy, oxit mangan nhanh chóng được hình thành, các khoáng chất Mn 3+ và Mn 4+ phổ biến rộng rãi, trong sinh quyển kim loại không hoạt động trong môi trường oxy hóa. Mangan là một nguyên tố hóa học di chuyển tích cực khi có điều kiện khử; kim loại này rất linh hoạt trong các hồ chứa tự nhiên có tính axit của vùng lãnh nguyên và cảnh quan rừng, nơi môi trường oxy hóa chiếm ưu thế. Vì lý do này, cây trồng có hàm lượng kim loại dư thừa; các nốt sần, đầm lầy và hồ có tỷ lệ quặng thấp được hình thành trong đất.

Ở những vùng có khí hậu khô, môi trường oxy hóa kiềm chiếm ưu thế, làm hạn chế tính di động của kim loại. Thiếu mangan trong cây trồng; sản xuất nông nghiệp không thể thực hiện được nếu không sử dụng các chất phụ gia vi lượng phức tạp đặc biệt. Nguyên tố hóa học này không phổ biến ở các con sông, nhưng tổng lượng bị loại bỏ có thể đạt giá trị lớn. Mangan đặc biệt có nhiều ở vùng ven biển dưới dạng mưa tự nhiên. Dưới đáy đại dương có những mỏ kim loại lớn được hình thành từ thời kỳ địa chất cổ đại khi đáy là đất khô.

Tính chất hóa học của mangan

Mangan thuộc loại kim loại hoạt động; ở nhiệt độ cao, nó phản ứng tích cực với các phi kim loại: nitơ, oxy, lưu huỳnh, phốt pho và các loại khác. Kết quả là các oxit mangan đa hóa trị được hình thành. Ở nhiệt độ phòng, mangan là nguyên tố hóa học có hoạt tính thấp; khi hòa tan trong axit, nó tạo thành muối hóa trị hai. Khi đun nóng trong chân không đến nhiệt độ cao, một nguyên tố hóa học có thể bay hơi ngay cả từ các hợp kim ổn định. Các hợp chất mangan về nhiều mặt tương tự như các hợp chất của sắt, coban và niken, chúng có cùng trạng thái oxy hóa.

Có sự tương đồng mạnh mẽ giữa mangan và crom; phân nhóm kim loại cũng có độ ổn định cao hơn ở trạng thái oxy hóa cao hơn khi số nguyên tử của nguyên tố này tăng lên. Perenate là chất oxy hóa kém mạnh hơn permanganat.

Dựa trên thành phần của các hợp chất mangan (II), cho phép tạo thành kim loại có trạng thái oxy hóa cao hơn; những biến đổi như vậy có thể xảy ra cả trong dung dịch và muối nóng chảy.
Ổn định trạng thái oxy hóa mangan Sự tồn tại của một số lượng lớn trạng thái oxy hóa trong nguyên tố hóa học mangan được giải thích là do trong các nguyên tố chuyển tiếp, trong quá trình hình thành liên kết với các quỹ đạo d, mức năng lượng của chúng bị phân chia theo sự sắp xếp của các phối tử tứ diện, bát diện và vuông. Dưới đây là bảng trạng thái oxy hóa hiện đã biết của một số kim loại trong giai đoạn chuyển tiếp đầu tiên.

Đáng chú ý là trạng thái oxy hóa thấp xảy ra ở một số lượng lớn các phức chất. Bảng này chứa danh sách các hợp chất trong đó phối tử là các phân tử trung hòa về mặt hóa học CO, NO và các phân tử khác.

Do sự tạo phức, trạng thái oxy hóa cao của mangan được ổn định; các phối tử thích hợp nhất cho việc này là oxy và flo. Nếu chúng ta tính đến số phối trí ổn định là sáu, thì mức ổn định tối đa là năm. Nếu nguyên tố hóa học mangan tạo thành phức hợp oxo thì trạng thái oxy hóa cao hơn có thể được ổn định.

Ổn định mangan ở trạng thái oxy hóa thấp hơn

Lý thuyết về axit và bazơ mềm và cứng giúp giải thích sự ổn định của các trạng thái oxy hóa khác nhau của kim loại do sự hình thành phức tạp khi tiếp xúc với phối tử. Các nguyên tố mềm ổn định thành công trạng thái oxy hóa thấp của kim loại, trong khi các nguyên tố cứng ổn định tích cực trạng thái oxy hóa cao.

Lý thuyết giải thích đầy đủ các liên kết kim loại với kim loại, về mặt hình thức các liên kết này được coi là tương tác axit-bazơ.

Hợp kim mangan Tính chất hóa học tích cực của mangan cho phép nó tạo thành hợp kim với nhiều kim loại, trong khi một số lượng lớn kim loại có thể hòa tan trong các biến đổi riêng lẻ của mangan và ổn định nó. Đồng, sắt, coban, niken và một số kim loại khác có khả năng ổn định biến tính γ; nhôm và bạc có khả năng mở rộng vùng β và σ của magie trong hợp kim nhị phân. Những đặc điểm này đóng một vai trò quan trọng trong luyện kim. Mangan là nguyên tố hóa học giúp tạo ra các hợp kim có độ dẻo cao; chúng có thể được dập, rèn và cán.

Trong các hợp chất hóa học, hóa trị của mangan thay đổi trong khoảng từ 2–7; sự gia tăng mức độ oxy hóa sẽ làm tăng các đặc tính oxy hóa và axit của mangan. Tất cả các hợp chất Mn(+2) đều là chất khử. Mangan oxit có tính khử, màu xanh xám, không tan trong nước và kiềm nhưng tan hoàn toàn trong axit. Mangan hydroxit Mn(OH) 3 không tan trong nước và là chất màu trắng. Sự hình thành Mn(+4) có thể vừa là chất oxy hóa (a) vừa là chất khử (b).

MnO 2 + 4HCl = Cl 2 + MnCl 2 + 2H 2 O (a)

Phản ứng này được sử dụng khi cần sản xuất clo trong phòng thí nghiệm.

MnO 2 + KClO 3 + 6KOH = KCl + 3K 2 MnO 4 + 3H 2 O (b)

Phản ứng xảy ra trong quá trình nung chảy kim loại. MnO 2 (mangan oxit) có màu nâu, hydroxit tương ứng có màu hơi đậm hơn.
Tính chất vật lý của mangan Mangan là nguyên tố hóa học có mật độ 7,2–7,4 g/cm 3, nhiệt độ nóng chảy +1245°C, sôi ở nhiệt độ +1250°C. Kim loại có bốn biến thể đa hình:

  1. α-Mn. Nó có mạng tinh thể lập phương tâm, với 58 nguyên tử trong một ô đơn vị.
  2. β-Mn. Nó có mạng tinh thể lập phương tâm, với 20 nguyên tử trong một ô đơn vị.
  3. γ-Mn. Nó có mạng tứ giác, có 4 nguyên tử trong một ô.
  4. δ-Mn. Nó có một mạng tinh thể lập phương tập trung vào.

Nhiệt độ chuyển hóa mangan: α=β ở t°+705°C; β=γ tại t°+1090°С; γ=δ tại t°+1133С. Biến thể dễ vỡ nhất, α, hiếm khi được sử dụng trong luyện kim. Biến thể γ có các chỉ số dẻo quan trọng nhất; nó thường được sử dụng nhất trong luyện kim. Biến thể β có tính dẻo một phần và hiếm khi được sử dụng trong công nghiệp. Bán kính nguyên tử của nguyên tố hóa học mangan là 1,3 A, bán kính ion, tùy thuộc vào hóa trị, nằm trong khoảng 0,46–0,91. Mangan có tính thuận từ, hệ số dãn nở nhiệt là 22,3×10 -6 độ -1. Các tính chất vật lý có thể thay đổi một chút tùy thuộc vào độ tinh khiết của kim loại và hóa trị thực tế của nó.
Phương pháp thu được mangan Ngành công nghiệp hiện đại sản xuất mangan bằng phương pháp do nhà điện hóa V.I. Agladze phát triển bằng cách điện phân dung dịch nước của kim loại với việc bổ sung (NH 4) 2SO 4; trong quá trình này, độ axit của dung dịch phải nằm trong khoảng pH = 8,0–8,5. Cực dương và cực âm chì làm bằng hợp kim gốc titan AT-3 được ngâm trong dung dịch; có thể thay thế cực âm titan bằng cực âm không gỉ. Ngành công nghiệp sử dụng bột mangan, sau khi quá trình hoàn tất sẽ được loại bỏ khỏi cực âm và kim loại lắng xuống dưới dạng vảy. Phương pháp sản xuất được coi là tiêu tốn nhiều năng lượng, có tác động trực tiếp đến việc tăng chi phí. Nếu cần thiết, mangan thu được sau đó sẽ được nấu chảy, giúp sử dụng dễ dàng hơn trong luyện kim.

Mangan là một nguyên tố hóa học có thể thu được bằng quá trình halogen bằng cách clo hóa quặng và tiếp tục khử các halogenua thu được. Công nghệ này cung cấp cho ngành công nghiệp mangan với lượng tạp chất công nghệ nước ngoài không vượt quá 0,1%. Một kim loại bị ô nhiễm nhiều hơn thu được trong phản ứng nhiệt nhôm:

3Mn 3 O 4 + 8Al = 9Mn + 4A l2 O 3

Hoặc nhiệt điện. Để loại bỏ khí thải độc hại, hệ thống thông gió cưỡng bức mạnh mẽ được lắp đặt trong xưởng sản xuất: ống dẫn khí PVC, quạt ly tâm. Tỷ giá trao đổi không khí được điều chỉnh theo quy định và phải đảm bảo an toàn cho người dân tại khu vực làm việc.
Công dụng của mangan Người tiêu dùng chính của mangan là luyện kim màu. Kim loại này cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm. Đối với một tấn thép được nấu chảy, cần 8–9 kg; trước khi đưa nguyên tố hóa học vào hợp kim mangan, trước tiên nó được nung chảy với sắt để thu được sắt mangan. Trong hợp kim, tỷ lệ nguyên tố hóa học mangan lên tới 80%, carbon lên tới 7%, phần còn lại là sắt và các tạp chất công nghệ khác nhau. Thông qua việc sử dụng các chất phụ gia, các đặc tính cơ lý của thép được luyện trong lò cao được tăng lên đáng kể. Công nghệ này cũng phù hợp để sử dụng phụ gia trong các lò luyện thép điện hiện đại. Do việc bổ sung ferromanganese có hàm lượng carbon cao, quá trình khử oxy và khử lưu huỳnh của thép xảy ra. Bằng cách thêm ferromanganese có hàm lượng carbon trung bình và thấp, ngành luyện kim sẽ tạo ra thép hợp kim.

Thép hợp kim thấp chứa 0,9–1,6% mangan, thép hợp kim cao chứa tới 15%. Thép chứa 15% mangan và 14% crom có ​​độ bền vật lý và khả năng chống ăn mòn cao. Kim loại có khả năng chống mài mòn, có thể hoạt động trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt và không sợ tiếp xúc trực tiếp với các hợp chất hóa học mạnh. Đặc tính cao như vậy cho phép sử dụng thép để sản xuất các kết cấu quan trọng nhất và các đơn vị công nghiệp hoạt động trong điều kiện khó khăn.

Mangan là một nguyên tố hóa học cũng được sử dụng trong quá trình nấu chảy các hợp kim không chứa sắt. Trong quá trình sản xuất cánh tuabin công nghiệp tốc độ cao, người ta sử dụng hợp kim đồng-mangan và đồng chứa mangan được sử dụng làm cánh quạt. Ngoài các hợp kim này, mangan là nguyên tố hóa học còn có trong nhôm và magie. Nó cải thiện đáng kể các đặc tính hiệu suất của hợp kim màu, làm cho chúng có khả năng biến dạng cao, chống lại quá trình ăn mòn và chống mài mòn.

Thép hợp kim là nguyên liệu chính cho công nghiệp nặng và không thể thiếu trong quá trình sản xuất các loại vũ khí. Được sử dụng rộng rãi trong đóng tàu và chế tạo máy bay. Sự hiện diện của nguồn dự trữ mangan chiến lược là điều kiện cho khả năng phòng thủ cao của bất kỳ quốc gia nào. Về vấn đề này, sản xuất kim loại tăng hàng năm. Ngoài ra, mangan còn là nguyên tố hóa học được sử dụng trong quá trình sản xuất thủy tinh, nông nghiệp, in ấn, v.v.

Mangan trong thực vật và động vật

Trong tự nhiên sống, mangan là nguyên tố hóa học có vai trò quan trọng trong sự phát triển. Nó ảnh hưởng đến đặc điểm tăng trưởng, thành phần máu và cường độ của quá trình quang hợp. Ở thực vật, số lượng của nó là mười phần nghìn phần trăm và ở động vật là một phần trăm nghìn phần trăm. Nhưng ngay cả những nội dung nhỏ như vậy cũng có tác động đáng chú ý đến hầu hết các chức năng của chúng. Nó kích hoạt hoạt động của các enzyme, ảnh hưởng đến chức năng insulin, chuyển hóa khoáng chất và tạo máu. Thiếu mangan gây ra nhiều bệnh khác nhau, cả cấp tính và mãn tính.

Mangan là một nguyên tố hóa học được sử dụng rộng rãi trong y học. Thiếu mangan làm giảm sức bền thể chất, gây ra một số loại bệnh thiếu máu và làm gián đoạn quá trình trao đổi chất trong mô xương. Đặc tính khử trùng của mangan được biết đến rộng rãi; dung dịch của nó được sử dụng trong quá trình điều trị mô hoại tử.

Lượng mangan trong thức ăn chăn nuôi không đủ sẽ làm giảm khả năng tăng cân hàng ngày. Đối với thực vật, tình trạng này gây ra đốm, bỏng, nhiễm clo và các bệnh khác. Nếu phát hiện dấu hiệu ngộ độc, điều trị bằng thuốc đặc biệt được quy định. Ngộ độc nặng có thể gây ra hội chứng bệnh parkinson mangan, một căn bệnh khó điều trị và có tác động tiêu cực đến hệ thần kinh trung ương của con người.

Nhu cầu mangan hàng ngày lên tới 8 mg, lượng chính mà một người nhận được từ thực phẩm. Trong trường hợp này, chế độ ăn nên được cân bằng tất cả các chất dinh dưỡng. Với khối lượng công việc tăng lên và không đủ ánh sáng mặt trời, liều mangan được điều chỉnh dựa trên xét nghiệm máu tổng quát. Một lượng đáng kể mangan được tìm thấy trong nấm, hạt dẻ nước, bèo tấm, động vật thân mềm và động vật giáp xác. Hàm lượng mangan trong chúng có thể đạt tới vài phần mười phần trăm.

Khi mangan xâm nhập vào cơ thể với liều lượng quá mức có thể xảy ra các bệnh về cơ và mô xương, đường hô hấp bị ảnh hưởng, gan và lá lách bị tổn thương. Phải mất một thời gian dài để loại bỏ mangan ra khỏi cơ thể; trong giai đoạn này, các đặc tính độc hại tăng lên theo hiệu ứng tích lũy. Nồng độ mangan cho phép trong không khí của cơ quan quản lý vệ sinh phải ≤ 0,3 mg/m 3; các thông số được theo dõi trong phòng thí nghiệm đặc biệt bằng cách lấy mẫu không khí. Thuật toán lựa chọn được quy định bởi các quy định của nhà nước.

MANGAN (nguyên tố hóa học)

MANGANES (lat. Manganum), Mn, nguyên tố hóa học có số nguyên tử 25, khối lượng nguyên tử 54,9380. Ký hiệu hóa học của nguyên tố Mn được phát âm giống như tên của nguyên tố đó. Mangan tự nhiên chỉ bao gồm các hạt nhân (cm. NUCLIDE) 55 triệu. Cấu hình của hai lớp điện tử bên ngoài của nguyên tử mangan là 3s 2 p 6 d 5 4s 2. Trong hệ thống tuần hoàn của D.I. Mendeleev, mangan được xếp vào nhóm VIIB, nhóm này cũng bao gồm cả technetium. (cm. KỸ THUẬT) và rheni (cm. RHENIUM), và nằm ở chu kì 4. Nó tạo thành các hợp chất ở trạng thái oxy hóa từ +2 (hóa trị II) đến +7 (hóa trị VII), các hợp chất ổn định nhất là những hợp chất trong đó mangan thể hiện trạng thái oxy hóa +2 và +7. Mangan, giống như nhiều kim loại chuyển tiếp khác, cũng có các hợp chất chứa nguyên tử mangan ở trạng thái oxy hóa 0.
Bán kính của nguyên tử mangan trung tính là 0,130 nm, bán kính của ion Mn 2+ là 0,080-0,104 nm, ion Mn 7+ là 0,039-0,060 nm. Năng lượng ion hóa liên tiếp của nguyên tử mangan là 7,435, 15,64, 33,7, 51,2, 72,4 eV. Theo thang Pauling, độ âm điện của mangan là 1,55; mangan là một trong những kim loại chuyển tiếp. Mangan ở dạng nhỏ gọn là một kim loại cứng, màu trắng bạc.
Lịch sử khám phá
Một trong những nguyên liệu chính của mangan là pyrolusite (cm. PYROLUSIT)- được biết đến từ xa xưa dưới tên magie đen và được sử dụng trong nấu chảy thủy tinh để làm sáng nó. Nó được coi là một loại quặng sắt từ tính, và việc nó không bị nam châm hút đã được Pliny the Elder giải thích là do giới tính nữ của magie đen, mà nam châm “thờ ơ”. (cm. Năm 1774, nhà hóa học người Thụy Điển K. Scheele SCHEELE Karl Wilhelm) (cm. cho thấy quặng có chứa một kim loại chưa biết. Anh ta đã gửi mẫu quặng cho bạn mình là nhà hóa học Yu Gan GAN Johan Gottlieb)
, người bằng cách nung pyrolusite với than trong bếp đã thu được mangan kim loại. Vào đầu thế kỷ 19. cái tên "manganum" đã được sử dụng cho nó (từ Manganerz của Đức - quặng mangan).
Ở trong tự nhiên (cm. Trong lớp vỏ trái đất, hàm lượng mangan chiếm khoảng 0,1% trọng lượng. Mangan không được tìm thấy ở dạng tự do. Các loại quặng phổ biến nhất là pyrolusite MnO 2 (chứa 63,2% mangan), manganite MANGANIT) (cm. MnO 2 Mn(OH) 2 (62,5% mangan), braunite màu nâu) (cm. Mn 2 O 3 (69,5% mangan), rhodochrosit RHODOCHROSIT) (cm. MnCo 3 (47,8% mangan), psilomelane mMnO · MnO 2 · nH 2 O (45-60% mangan). Mangan có trong các nốt mangan, được tìm thấy với số lượng lớn (hàng trăm tỷ tấn) dưới đáy Thái Bình Dương, Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương. Nước biển chứa khoảng 1,0·10–8% mangan. Những trữ lượng mangan này chưa có ý nghĩa công nghiệp do khó nâng các nốt sần lên bề mặt.
Biên lai
Sản xuất mangan công nghiệp bắt đầu bằng việc khai thác và làm giàu quặng. Nếu sử dụng quặng mangan cacbonat thì trước tiên nó phải được rang. Trong một số trường hợp, quặng tiếp tục bị rửa trôi bằng axit sulfuric. Mangan trong chất cô đặc thu được sau đó thường được khử bằng cách sử dụng than cốc (khử cacbon nhiệt). Đôi khi nhôm hoặc silicon được sử dụng làm chất khử. Vì mục đích thực tế, ferromanganese thu được trong quá trình lò cao thường được sử dụng nhiều nhất (xem bài viết Sắt (cm. SẮT)) trong quá trình khử quặng sắt và mangan bằng than cốc (cm. than cốc). Ferromanganese chứa 6-8% carbon tính theo trọng lượng. Mangan tinh khiết thu được bằng cách điện phân dung dịch mangan sunfat MnSO 4, được thực hiện với sự có mặt của amoni sunfat (NH 4) 2 SO 4.
Tính chất vật lý và hóa học
Mangan là kim loại cứng, giòn. Bốn biến thể khối của mangan kim loại đã được biết đến. Ở nhiệt độ từ nhiệt độ phòng đến 710°C, alpha-Mn ổn định, thông số mạng a = 0,89125 nm, mật độ 7,44 kg/dm 3. Ở khoảng nhiệt độ 710-1090°C có beta-Mn, thông số mạng a = 0,6300 nm; ở nhiệt độ 1090-1137°C - gamma-Mn, tham số mạng a = 0,38550nm. Cuối cùng, ở nhiệt độ từ 1137°C đến điểm nóng chảy (1244°C), delta-Mn với thông số mạng a = 0,30750 nm là ổn định. Các biến thể alpha, beta và delta dễ gãy, gamma-Mn dễ uốn. Điểm sôi của mangan là khoảng 2080°C.
Trong không khí, mangan bị oxy hóa, do đó bề mặt của nó được bao phủ bởi một màng oxit dày đặc, giúp bảo vệ kim loại khỏi quá trình oxy hóa thêm. Khi nung trong không khí ở nhiệt độ trên 800°C, mangan bị bao phủ bởi lớp cặn, bao gồm lớp ngoài là Mn 3 O 4 và lớp trong có thành phần MnO. Mangan tạo thành một số oxit: MnO, Mn 3 O 4, Mn 2 O 3, MnO 2 và Mn 2 O 7. Tất cả chúng, ngoại trừ Mn 2 O 7, là chất lỏng màu xanh lá cây dạng dầu ở nhiệt độ phòng với nhiệt độ nóng chảy 5,9 ° C, đều là chất rắn kết tinh. Mangan monoxit MnO được hình thành trong quá trình phân hủy muối mangan hóa trị hai (cacbonat và các muối khác) ở nhiệt độ khoảng 300°C trong môi trường trơ:
MnCO 3 = MnO + CO 2
Oxit này có đặc tính bán dẫn. Khi phân hủy MnOOH người ta thu được Mn 2 O 3. Ôxít mangan tương tự được hình thành khi MnO 2 được nung nóng trong không khí ở nhiệt độ khoảng 600°C:
4MnO 2 = 2Mn 2 O 3 + O 2
Mn 2 O 3 oxit bị hydro khử thành MnO, và dưới tác dụng của axit sulfuric và nitric loãng, nó biến thành mangan dioxide MnO 2. Nếu nung MnO 2 ở nhiệt độ khoảng 950°C thì quan sát thấy sự loại bỏ oxy và tạo thành mangan oxit có công thức Mn 3 O 4:
3MnO2 = Mn3O4 + O2
Oxit này có thể được biểu diễn dưới dạng MnO·Mn 2 O 3, và theo tính chất của Mn 3 O 4, nó tương ứng với hỗn hợp của các oxit này. Mangan dioxide MnO 2 là hợp chất mangan tự nhiên phổ biến nhất trong tự nhiên, tồn tại ở nhiều dạng đa hình. Cái gọi là biến đổi beta của MnO 2 chính là khoáng vật pyrolusite đã được đề cập. Sự biến đổi trực thoi của mangan dioxide, gamma-MnO 2, cũng xảy ra trong tự nhiên. Đây là khoáng vật ramsdelite (tên gọi khác là polyanite).
Mangan dioxide là chất không cân bằng hóa học; luôn có sự thiếu hụt oxy trong mạng lưới của nó. Nếu mangan oxit tương ứng với trạng thái oxy hóa thấp hơn +4 là bazơ thì mangan dioxide có tính chất lưỡng tính. Ở 170°C, MnO 2 có thể bị khử bằng hydro thành MnO. Nếu cho axit sunfuric đậm đặc vào thuốc tím KMnO4 thì tạo thành oxit axit Mn2O7, có tính oxi hóa mạnh:
2KMnO 4 + 2H 2 SO 4 = 2KHSO 4 + Mn 2 O 7 + H 2 O.
Mn 2 O 7 là một oxit axit; nó tương ứng với axit mangan mạnh НMnO 4, không tồn tại ở trạng thái tự do. Khi mangan tương tác với halogen sẽ tạo thành dihalua MnHal 2. Trong trường hợp flo, cũng có thể hình thành các florua có công thức MnF 3 và MnF 4, và trong trường hợp clo, cũng có thể hình thành triclorua MnCl 3. Phản ứng của mangan với lưu huỳnh dẫn đến sự hình thành sunfua có công thức MnS (tồn tại ở ba dạng đa hình) và MnS 2. Toàn bộ nhóm mangan nitrit được biết đến: MnN 6, Mn 5 N 2, Mn 4 N, MnN, Mn 6 N 5, Mn 3 N 2.
Với phốt pho, mangan tạo thành photphua có công thức MnP, MnP 3, Mn 2 P, Mn 3 P, Mn 3 P 2 và Mn 4 P. Một số cacbua mangan và silicua đã được biết đến. Mangan phản ứng rất chậm với nước lạnh, nhưng khi đun nóng, tốc độ phản ứng tăng lên đáng kể, Mn(OH) 2 được hình thành và hydro được giải phóng. Khi mangan phản ứng với axit, muối mangan(II) được hình thành:
Mn + 2HCl = MnCl2 + H 2.
Từ dung dịch muối Mn 2+ có thể tạo ra bazơ Mn(OH) 2 tan kém trong nước:
Mn(NO 3) 2 + 2NaOH = Mn(OH) 2 + 2NaNO 3
Một số axit tương ứng với mangan, trong đó quan trọng nhất là axit permanganat không ổn định mạnh H 2 MnO 4 và axit permanganic HMnO 4, muối của chúng là mangan (ví dụ, natri manganate Na 2 MnO 4) và thuốc tím (ví dụ, kali). permanganat KMnO 4), tương ứng. Manganate (chỉ biết đến kim loại kiềm và bari manganate) có thể biểu hiện các đặc tính như tác nhân oxy hóa (thường xuyên hơn)
2NaI + Na 2 MnO 4 + 2H 2 O = MnO 2 + I 2 + 4NaOH,
và chất khử
2K 2 MnO 4 + Cl 2 = 2KMnO 4 + 2KCl.
Trong dung dịch nước, mangan được phân chia không cân đối thành các hợp chất mangan(+4) và mangan(+7):
3K 2 MnO 4 + 3H 2 O = 2KMnO 4 + MnO 2 ·H 2 O + 4KOH.
Trong trường hợp này, màu của dung dịch thay đổi từ xanh lục sang xanh lam, sau đó sang tím và đỏ thẫm. Về khả năng thay đổi màu sắc của dung dịch, K. Scheele đã gọi kali manganate là tắc kè hoa khoáng chất. Permanganat là chất oxy hóa mạnh. Ví dụ, thuốc tím KMnO 4 trong môi trường axit sẽ oxy hóa sulfur dioxide SO 2 thành sunfat:
2KMnO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O = K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 2H 2 SO 4. Ở áp suất khoảng 10 MPa, MnCl 2 khan với sự có mặt của các hợp chất hữu cơ kim loại sẽ phản ứng với cacbon monoxit (II) CO tạo thành cacbonyl hai nhân Mn 2 (CO) 10.
Ứng dụng
Hơn 90% mangan sản xuất được dùng để luyện kim màu. Mangan được sử dụng làm chất phụ gia cho thép để khử oxy. (cm. KHAI THÁC), khử lưu huỳnh (cm. Khử lưu huỳnh)(trong trường hợp này, các tạp chất không mong muốn được loại bỏ khỏi thép - oxy, lưu huỳnh), cũng như để tạo hợp kim (cm. DOPING) thép, tức là cải thiện tính chất cơ học và ăn mòn của chúng. Mangan cũng được sử dụng trong các hợp kim đồng, nhôm và magie. Lớp phủ mangan trên bề mặt kim loại giúp bảo vệ chống ăn mòn. Để áp dụng các lớp phủ mangan mỏng, decacarbonyl Mn 2 (CO) 10 nhị phân rất dễ bay hơi và không ổn định nhiệt được sử dụng. Các hợp chất mangan (cacbonat, oxit và các chất khác) được sử dụng trong sản xuất vật liệu ferritic; chúng đóng vai trò là chất xúc tác. (cm. Chất xúc tác) nhiều phản ứng hóa học là một phần của phân bón vi lượng.
Vai trò sinh học
Mangan - nguyên tố vi lượng (cm. VI NGUYÊN TỐ), liên tục hiện diện trong các sinh vật sống và cần thiết cho hoạt động bình thường của chúng. Hàm lượng mangan trong thực vật là 10 -4 -10 -2%, ở động vật là 10 -3 -10 -5%, một số thực vật (hạt dẻ nước, bèo tấm, tảo cát) và động vật (kiến, hàu, một số loài giáp xác) có khả năng tập trung mangan. Cơ thể một người trung bình (trọng lượng cơ thể 70 kg) chứa 12 mg mangan. Mangan cần thiết cho động vật và thực vật để phát triển và sinh sản bình thường. Nó kích hoạt một số enzyme, tham gia vào quá trình hô hấp và quang hợp (cm. quang tổng hợp), ảnh hưởng đến sự thông gió và chuyển hóa khoáng chất.
Một người nhận được 0,4-10 mg mangan mỗi ngày từ thực phẩm. Việc thiếu mangan trong cơ thể có thể dẫn đến bệnh tật ở người. Để đảm bảo cây phát triển bình thường, phân bón vi lượng mangan được thêm vào đất (thường ở dạng dung dịch kali permanganat pha loãng). Tuy nhiên, mangan dư thừa có hại cho cơ thể con người. Khi bị nhiễm độc các hợp chất mangan, hệ thống thần kinh bị tổn thương và cái gọi là bệnh parkinson mangan phát triển. (cm.ĐẠI HỌC PARKINSON) Nồng độ mangan tối đa cho phép trong không khí là 0,03 mg/m3. Liều độc (đối với chuột) - 10-20 mg.


Từ điển bách khoa. 2009 .

Xem "MANGANESE (nguyên tố hóa học)" là gì trong các từ điển khác:

    - ( Manganè se tiếng Pháp và tiếng Anh; Mangan tiếng Đức; Mn = 55,09 [Trung bình 55,16 (Dewar và Scott, 1883) và 55,02 (Marimac, 1884)]. Người xưa đã biết về sự tồn tại của quặng chính M., pyrolusite, khoáng chất này đã được sử dụng để điều chế thủy tinh (Pliny ... ...

    Mangan (lat. Manganum), Mn, nguyên tố hóa học nhóm VII của hệ thống tuần hoàn Mendeleev; số nguyên tử 25, khối lượng nguyên tử 54,9380; kim loại nặng màu trắng bạc. Trong tự nhiên, nguyên tố này được biểu thị bằng một đồng vị ổn định 55Mn. Lịch sử... ... Bách khoa toàn thư vĩ đại của Liên Xô

    - (Clor Pháp, Clo Đức, Clo Anh) một nguyên tố thuộc nhóm halogen; dấu của nó là Cl; trọng lượng nguyên tử 35,451 [Theo tính toán của Clarke từ dữ liệu Stas.] tại O=16; Hạt Cl 2, rất phù hợp với mật độ của nó được tìm thấy bởi Bunsen và Regnault liên quan đến... ... Từ điển bách khoa F.A. Brockhaus và I.A. Efron

    Nguyên tố hóa học mangan. Ngoài ra, từ “mangan” còn có thể mang nghĩa: Manganese là một thành phố thuộc vùng Dnepropetrovsk của Ukraine. Thuốc tím là tên gọi chung của thuốc tím (KMnO4) ... Wikipedia

    - (tiếng Latin mới), marganesium, từ hư hỏng, được sản xuất. từ nam châm magneg, giống với nó). Kim loại này có màu xám, khó nóng chảy và giòn, được tìm thấy trong quặng mangan màu đen. Từ điển các từ nước ngoài có trong tiếng Nga.... ... Từ điển từ nước ngoài của tiếng Nga

    - ( Manganum), Mn, nguyên tố hóa học nhóm VII của hệ tuần hoàn, số nguyên tử 25, khối lượng nguyên tử 54,9380; kim loại, điểm nóng chảy 1244shC. Mangan được sử dụng để hợp kim hóa thép và sản xuất hợp kim dựa trên nó, trong sản xuất phân bón vi lượng. Mở... ... Bách khoa toàn thư hiện đại

    - (lat. Manganum) Mn, nguyên tố hóa học nhóm VII của bảng tuần hoàn, số nguyên tử 25, khối lượng nguyên tử 54,9380. Tên từ quặng mangan Manganerz của Đức. Kim loại màu trắng bạc; mật độ 7,44 g/cm³, điểm nóng chảy 1244.C. Khoáng vật pyrolusite... Từ điển bách khoa lớn

    Mangan- ( Manganum), Mn, nguyên tố hóa học nhóm VII của hệ tuần hoàn, số nguyên tử 25, khối lượng nguyên tử 54,9380; kim loại, nhiệt độ nóng chảy 1244°C. Mangan được sử dụng để hợp kim hóa thép và sản xuất hợp kim dựa trên nó, trong sản xuất phân bón vi lượng. Mở... ... Từ điển bách khoa minh họa

    MANGANETS, nca, chồng. Nguyên tố hóa học, kim loại màu trắng bạc. | tính từ mangan, aya, ồ và mangan, aya, ồ. Quặng mangan. Từ điển giải thích của Ozhegov. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992… Từ điển giải thích của Ozhegov

    Một nguyên tố hóa học, một kim loại màu trắng hồng dễ bị oxy hóa trong không khí. Việc đưa muối M vào đất (trong các thí nghiệm về thực vật), ngay cả với số lượng nhỏ, đi kèm với việc tăng năng suất của một số loại cây. Khả năng sử dụng M. làm phân bón.... ... Từ điển nông nghiệp-tham khảo

Mangan là một nguyên tố thuộc nhóm phụ của nhóm thứ bảy thuộc chu kỳ thứ tư của hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D.I. Mendeleev, với số nguyên tử 25. Nó được ký hiệu là Mn (lat. Mangan).

Lịch sử phát hiện mangan

Nhà tự nhiên học và nhà văn nổi tiếng của La Mã cổ đại, Pliny the Elder, đã chỉ ra khả năng kỳ diệu của bột đen trong việc làm sáng kính. Chất này tạo ra bột màu đen khi nghiền, từ lâu đã được gọi là pyrolusite, hay mangan dioxide. Vanocchio Biringuccio cũng viết về khả năng làm sạch kính của pyrolusite vào năm 1540. Pyrolusite là quặng quan trọng nhất để sản xuất mangan, kim loại được sử dụng chủ yếu trong luyện kim.

Mangan và magie có tên từ chữ “magiê”. Nguồn gốc tên của hai nguyên tố hóa học từ cùng một từ được giải thích là do pyrolusite trong một thời gian dài trái ngược với magie trắng và được gọi là magie đen. Sau khi thu được kim loại ở dạng nguyên chất, mangan được đổi tên. Cái tên này được đặt theo từ tiếng Hy Lạp "mangan", có nghĩa là làm sạch (ám chỉ đến việc sử dụng cổ xưa của nó như một "chất tẩy rửa" thủy tinh). Một số nhà nghiên cứu tin rằng tên của nguyên tố này xuất phát từ từ tiếng Latin "magnes" - nam châm, vì pyrolusite, từ đó mangan được chiết xuất, vào thời cổ đại được coi là một loại chất mà ngày nay được gọi là quặng sắt từ tính.

Mangan được phát hiện vào năm 1774 bởi nhà hóa học người Thụy Điển Carl Wilhelm Scheele. Đúng, Scheele không phân lập được mangan, molypden hay vonfram ở dạng nguyên chất; ông chỉ chỉ ra rằng những khoáng chất mà ông kiểm tra có chứa những nguyên tố mới này. Nguyên tố số 25 được phát hiện trong khoáng vật pyrolusite MnO 2 · H 2 O, được Pliny the Elder biết đến. Pliny coi nó là một loại quặng sắt từ tính, mặc dù pyrolusite không bị nam châm hút. Pliny đã đưa ra lời giải thích cho sự mâu thuẫn này.

Trong các bản viết tay của nhà giả kim nổi tiếng Albertus Magnus (thế kỷ 13), khoáng chất này được gọi là “magnesia”. Vào thế kỷ 16 Cái tên “mangan” đã được tìm thấy, có thể do các nhà sản xuất thủy tinh đặt và xuất phát từ từ “manganidzein” - để làm sạch.

Khi Scheele đang nghiên cứu pyrolusite vào năm 1774, ông đã gửi mẫu khoáng chất này cho bạn mình là Johan Gottlieb Hahn. Hahn, sau này là giáo sư và nhà hóa học xuất sắc cùng thời, đã cuộn pyrolusite thành những quả bóng, thêm dầu vào quặng và đun nóng nhiệt phân mạnh trong nồi nấu có lót than củi. Những quả bóng kim loại thu được có trọng lượng nhẹ hơn ba lần so với những quả bóng quặng. Đây là mangan. Kim loại mới lần đầu tiên được gọi là “magiê”, nhưng vì magie trắng, magie oxit, đã được biết đến vào thời điểm đó nên kim loại này được đổi tên thành “magie”; cái tên này được Ủy ban Danh pháp Pháp thông qua vào năm 1787. Nhưng đến năm 1808, Humphry Davy đã phát hiện ra magie và còn gọi nó là “magie”; sau đó, để tránh nhầm lẫn, mangan bắt đầu được gọi là “manganum”. »

Ở Nga, mangan từ lâu đã được gọi là pyrolusite, cho đến năm 1807 A.I. Scherer không đề xuất gọi kim loại thu được từ mangan pyrolusite, và bản thân khoáng chất này trong những năm đó được gọi là mangan đen.

Sự xuất hiện tự nhiên của mangan

Mangan là nguyên tố phổ biến thứ 14 trên Trái đất và sau sắt, nó là kim loại nặng thứ hai được tìm thấy trong vỏ trái đất (0,03% tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất). Trong sinh quyển, Mangan di chuyển mạnh mẽ trong điều kiện khử và không hoạt động trong môi trường oxy hóa. Mangan di động nhất trong vùng nước có tính axit của vùng lãnh nguyên và cảnh quan rừng, nơi nó được tìm thấy ở dạng Mn 2+. Hàm lượng Mangan ở đây thường tăng cao và cây trồng ở một số nơi bị thừa Mangan. Khối lượng mangan tăng dần từ đá axit (600 g/tấn) đến đá bazơ (2,2 kg/tấn). Nó đi cùng với sắt trong nhiều loại quặng của nó, nhưng cũng có các mỏ mangan độc lập. Có tới 40% quặng mangan tập trung ở mỏ Chiatura (vùng Kutaisi). Mangan nằm rải rác trong đá bị nước cuốn trôi và đưa vào Đại dương Thế giới. Đồng thời, hàm lượng của nó trong nước biển không đáng kể (10 −7 -10 −6%), và ở những nơi sâu trong đại dương, nồng độ của nó tăng lên 0,3% do quá trình oxy hóa bởi oxy hòa tan trong nước cùng với sự hình thành nước- oxit mangan không hòa tan, ở dạng ngậm nước (MnO2 x H 2 O) và chìm xuống các tầng dưới của đại dương, tạo thành cái gọi là các nốt sần sắt-mangan ở đáy, trong đó lượng mangan có thể lên tới 45% (chúng cũng chứa tạp chất đồng, niken và coban). Những nốt sần như vậy có thể trở thành nguồn mangan cho ngành công nghiệp trong tương lai.

Kim loại này phổ biến như lưu huỳnh hoặc phốt pho. Các mỏ quặng mangan phong phú được tìm thấy ở Ấn Độ, Brazil, Tây và Nam Phi.

Ở Nga, nó là một loại nguyên liệu thô cực kỳ khan hiếm; các mỏ sau đây được biết đến: “Usinskoye” ở vùng Kemerovo, “Polunochnoe” ở vùng Sverdlovsk, “Porozhinskoye” ở Lãnh thổ Krasnoyarsk, “Nam-Khinganskoye” ở Khu tự trị Do Thái Vùng, khu vực “Rogachevo-Taininskoye” và cánh đồng “Severo-Taininskoye” trên Novaya Zemlya.

Thu được mangan

Mangan kim loại đầu tiên thu được bằng cách khử pyrolusite bằng than củi: MnO 2 + C → Mn + 2CO. Nhưng đó không phải là mangan nguyên tố. Giống như những người hàng xóm của nó trong bảng tuần hoàn - crom và sắt, mangan phản ứng với cacbon và luôn chứa hỗn hợp cacbua. Điều này có nghĩa là mangan nguyên chất không thể thu được bằng carbon. Hiện nay, ba phương pháp được sử dụng để thu được mangan kim loại: nhiệt silic (khử bằng silicon), nhiệt nhôm (khử bằng nhôm) và điện phân.

Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất là phương pháp nhiệt nhôm, được phát triển vào cuối thế kỷ 19. Trong trường hợp này, tốt hơn là sử dụng mangan oxit Mn 3 O 4 thay vì pyrolusite làm nguyên liệu mangan. Pyrolusite phản ứng với nhôm, giải phóng nhiều nhiệt đến mức phản ứng có thể dễ dàng trở nên không thể kiểm soát được. Do đó, trước khi khử pyrolusite, nó sẽ bị đốt cháy và oxit-oxit thu được được trộn với bột nhôm và đốt cháy trong một thùng chứa đặc biệt. Phản ứng 3Mn 3 O 4 + 8Al → 9Mn + 4Al 2 O 3 bắt đầu - khá nhanh và không cần bổ sung năng lượng. Chất tan chảy thu được được làm nguội, xỉ giòn được cắt nhỏ và thỏi mangan được nghiền nát và gửi đi xử lý tiếp.

Tuy nhiên, phương pháp nhiệt nhôm, giống như phương pháp nhiệt silic, không tạo ra mangan có độ tinh khiết cao. Mangan nhiệt nhôm có thể được tinh chế bằng phương pháp thăng hoa, nhưng phương pháp này không hiệu quả và tốn kém. Do đó, các nhà luyện kim từ lâu đã tìm kiếm những phương pháp mới để thu được mangan kim loại nguyên chất và chủ yếu dựa vào tinh chế điện phân. Nhưng không giống như đồng, niken và các kim loại khác, mangan lắng đọng trên các điện cực không nguyên chất: nó bị nhiễm tạp chất oxit. Hơn nữa, kim loại thu được rất xốp, dễ vỡ và bất tiện khi gia công.

Nhiều nhà khoa học nổi tiếng đã cố gắng tìm ra chế độ tối ưu để điện phân các hợp chất mangan nhưng không thành công. Vấn đề này cũng đã được giải quyết vào năm 1919 bởi nhà khoa học Liên Xô R.I. Agladze (hiện là thành viên chính thức của Viện Hàn lâm Khoa học Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Xô viết Gruzia). Sử dụng công nghệ điện phân do ông phát triển, một kim loại khá đậm đặc chứa tới 99,98% nguyên tố số 25 thu được từ muối clorua và axit sunfuric. Phương pháp này hình thành cơ sở cho việc sản xuất mangan kim loại trong công nghiệp.

Bên ngoài, kim loại này tương tự như sắt, chỉ cứng hơn. Nó bị oxy hóa trong không khí, nhưng, giống như nhôm, một màng oxit nhanh chóng bao phủ toàn bộ bề mặt kim loại và ngăn chặn quá trình oxy hóa thêm. Mangan phản ứng nhanh với axit, tạo thành nitrua với nitơ và cacbua với cacbon. Nói chung là kim loại điển hình.

Tính chất vật lý của mangan

Mật độ Mangan là 7,2-7,4 g/cm3; tpl 1245 °C; sôi ở 2150°C. Mangan có 4 dạng đa hình: α-Mn (mạng lập phương tập trung vào cơ thể với 58 nguyên tử trên một đơn vị tế bào), β-Mn (khối lập phương tập trung vào cơ thể với 20 nguyên tử trên một đơn vị tế bào), γ-Mn (tứ giác với 4 nguyên tử trên một đơn vị tế bào) và δ-Mn (lập khối lập phương). Nhiệt độ biến nạp: α=β 705 °C; β=γ 1090 °С và γ=δ 1133 °С; Sự sửa đổi α rất mong manh; γ (và một phần β) là chất dẻo, rất quan trọng khi tạo ra hợp kim.

Bán kính nguyên tử của Mangan là 1,30 Å. bán kính ion (tính bằng Å): Mn 2+ 0,91, Mn 4+ 0,52; Mn 7+ 0,46. Các tính chất vật lý khác của α-Mn: nhiệt dung riêng (ở 25°C) 0,478 kJ/(kg K) [t. ví dụ: 0,114 kcal/(g°C)]; hệ số nhiệt độ giãn nở tuyến tính (ở 20°C) 22,3·10 -6 độ -1; độ dẫn nhiệt (ở 25 °C) 66,57 W/(m K) [t. e. 0,159 cal/(cm·giây·°C)]; điện trở thể tích cụ thể 1,5-2,6 μΩ m (tức là 150-260 μΩ cm): hệ số nhiệt độ của điện trở (2-3) 10 -4 độ -1. Mangan có tính thuận từ.

Tính chất hóa học của mangan

Mangan khá hoạt động; khi đun nóng, nó tương tác mạnh mẽ với các phi kim loại - oxy (hỗn hợp các oxit Mangan có hóa trị khác nhau được hình thành), nitơ, lưu huỳnh, cacbon, phốt pho và các chất khác. Ở nhiệt độ phòng, Mangan không biến đổi trong không khí: nó phản ứng rất chậm với nước. Nó hòa tan dễ dàng trong axit (hydrochloric, sulfuric loãng), tạo thành muối mangan hóa trị hai. Khi đun nóng trong chân không, Mangan dễ dàng bay hơi ngay cả từ hợp kim.

Bị động trong quá trình oxy hóa trong không khí. Mangan dạng bột cháy trong oxy (Mn + O 2 → MnO 2). Khi đun nóng, mangan phân hủy nước, thay thế hydro (Mn + 2H 2 O → (t) Mn(OH) 2 + H 2 ), mangan hydroxit thu được làm chậm phản ứng.

Mangan hấp thụ hydro và khi nhiệt độ tăng độ hòa tan của nó trong mangan tăng. Ở nhiệt độ trên 1200 °C, nó phản ứng với nitơ, tạo thành nitrua với nhiều thành phần khác nhau.

Carbon phản ứng với mangan nóng chảy để tạo thành cacbua Mn 3 C và các loại khác. Nó cũng tạo thành silicua, borit và photphua.

Phản ứng với axit clohiđric và axit sunfuric theo phương trình:

Mn + 2H + → Mn 2+ + H 2

Với axit sunfuric đậm đặc, phản ứng diễn ra theo phương trình:

Mn + 2H 2 SO 4 (kết hợp) → MnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

Mangan ổn định trong dung dịch kiềm.

Mangan tạo thành các oxit sau: MnO, Mn 2 O 3, MnO 2, MnO 3 (không phân lập ở trạng thái tự do) và mangan anhydrit Mn 2 O 7.

Mn 2 O 7 trong điều kiện bình thường là chất lỏng nhờn màu xanh đậm, rất không ổn định; khi trộn với axit sunfuric đậm đặc, nó đốt cháy các chất hữu cơ. Ở 90°C Mn 2 O 7 phân hủy mạnh. Các oxit ổn định nhất là Mn 2 O 3 và MnO 2, cũng như oxit kết hợp Mn 3 O 4 (2MnO·MnO 2, hoặc muối Mn 2 MnO 4).

Khi mangan (IV) oxit (pyrolusite) được nung chảy với kiềm với sự có mặt của oxy, manganat được hình thành:

2MnO 2 + 4KOH + O 2 → 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O

Dung dịch mangan có màu xanh đậm. Khi axit hóa, phản ứng xảy ra:

3K 2 MnO 4 + 3H 2 SO 4 → 3K 2 SO 4 + 2HMnO 4 + MnO(OH) 2 ↓ + H 2 O

Dung dịch chuyển sang màu đỏ thẫm do sự xuất hiện của anion MnO 4- và kết tủa mangan (IV) hydroxit màu nâu từ nó kết tủa.

Axit mangan rất mạnh nhưng không ổn định, không thể cô đặc quá 20%. Bản thân axit và muối của nó (thuốc tím) là những tác nhân oxy hóa mạnh. Ví dụ, thuốc tím, tùy thuộc vào độ pH của dung dịch, oxy hóa các chất khác nhau, bị khử thành các hợp chất mangan có mức độ oxy hóa khác nhau. Trong môi trường axit - với các hợp chất mangan (II), trong môi trường trung tính - với các hợp chất mangan (IV), trong môi trường kiềm mạnh - với các hợp chất mangan (VI).

Khi nung, thuốc tím phân hủy và giải phóng oxy (một trong những phương pháp trong phòng thí nghiệm để sản xuất oxy tinh khiết). Phản ứng diễn ra theo phương trình (sử dụng ví dụ về thuốc tím):

2KMnO 4 →(t) K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2

Dưới tác dụng của các tác nhân oxy hóa mạnh, ion Mn 2+ chuyển hóa thành ion MnO 4−:

2MnSO 4 + 5PbO 2 + 6HNO 3 → 2HMnO 4 + 2PbSO 4 + 3Pb(NO 3) 2 + 2H 2 O

Phản ứng này được sử dụng để xác định định tính Mn 2+

Khi dung dịch muối Mn(II) được kiềm hóa, kết tủa mangan(II) hydroxit kết tủa, chất này nhanh chóng chuyển sang màu nâu trong không khí do quá trình oxy hóa.

Ứng dụng mangan trong công nghiệp

Mangan được tìm thấy trong tất cả các loại thép và gang. Khả năng mangan tạo thành hợp kim với hầu hết các kim loại đã biết được sử dụng để sản xuất không chỉ các loại thép mangan khác nhau mà còn sản xuất một số lượng lớn các hợp kim không chứa sắt (manganin). Trong số này, hợp kim mangan với đồng (đồng mangan) đặc biệt đáng chú ý. Nó, giống như thép, có thể được làm cứng và đồng thời bị từ hóa, mặc dù cả mangan và đồng đều không thể hiện các đặc tính từ tính đáng chú ý.

Vai trò sinh học của mangan và hàm lượng của nó trong cơ thể sống

Mangan được tìm thấy trong cơ thể của tất cả các loài thực vật và động vật, mặc dù hàm lượng của nó thường rất nhỏ, ở mức một phần nghìn phần trăm, nhưng nó có ảnh hưởng đáng kể đến sự sống, tức là nó là một nguyên tố vi lượng. Mangan ảnh hưởng đến sự tăng trưởng, hình thành máu và chức năng của tuyến sinh dục. Lá củ cải đặc biệt giàu mangan - lên tới 0,03%, và một lượng lớn cũng được tìm thấy trong cơ thể kiến ​​đỏ - lên tới 0,05%. Một số vi khuẩn chứa tới vài phần trăm mangan.

Manganảnh hưởng tích cực đến quá trình chuyển hóa protein, carbohydrate và chất béo. Khả năng mangan tăng cường hoạt động của insulin và duy trì mức cholesterol nhất định trong máu cũng được coi là quan trọng. Khi có mangan, cơ thể sử dụng chất béo đầy đủ hơn. Ngũ cốc (chủ yếu là bột yến mạch và kiều mạch), đậu, đậu Hà Lan, gan bò và nhiều loại bánh nướng tương đối giàu nguyên tố vi lượng này, thực tế đáp ứng nhu cầu mangan hàng ngày của con người - 5,0-10,0 mg.

Đừng quên rằng các hợp chất mangan có thể gây độc cho cơ thể con người. Nồng độ mangan tối đa cho phép trong không khí là 0,3 mg/m3. Trong trường hợp ngộ độc nặng, tổn thương hệ thần kinh được quan sát thấy với hội chứng đặc trưng của bệnh Parkinson mangan.

Khối lượng sản xuất quặng mangan ở Nga

Marganets GOK – 29%

Mỏ quặng mangan được phát hiện vào năm 1883. Năm 1985, mỏ Pokrovsky bắt đầu khai thác quặng trên cơ sở trữ lượng này. Khi mỏ phát triển và các mỏ đá mới xuất hiện, Marganets GOK được thành lập.
Cơ cấu sản xuất của nhà máy bao gồm: hai mỏ khai thác quặng mangan lộ thiên, năm mỏ khai thác ngầm, ba nhà máy chế biến cũng như các xưởng và dịch vụ phụ trợ cần thiết, bao gồm cả nhà máy. sửa chữa cơ khí, vận tải, v.v.

Ordzhonikidze GOK – 71%

Loại sản phẩm chủ yếu được sản xuất là mangan đậm đặc các loại với hàm lượng mangan nguyên chất từ ​​26% đến 43% (tùy loại). Sản phẩm phụ là đất sét trương nở và bùn.

Doanh nghiệp khai thác quặng mangan tại mỏ quặng được giao. Dự trữ quặng sẽ kéo dài hơn 30 năm. Tổng trữ lượng quặng mangan ở Ukraine tại các nhà máy khai thác và chế biến Ordzhonikidze và Mangan lên tới 1/3 tổng trữ lượng thế giới.

Mangan (tiếng Latin – Manganum, Mn) được tìm thấy với số lượng nhỏ trong cơ thể chúng ta. Vì vậy, nó được phân loại là một nguyên tố vi lượng. Hàm lượng của nguyên tố vi lượng này trong cơ thể chúng ta thấp. Tuy nhiên, mangan cùng với các chất khác có liên quan đến quá trình chuyển hóa chất béo, carbohydrate và protein.

Mangan được phát hiện vào thế kỷ 18, cách đây không lâu theo tiêu chuẩn lịch sử. Tuy nhiên, con người đã quen thuộc với hợp chất mangan từ xa xưa. Một trong những hợp chất này là mangan dioxide hoặc pyrolusite, MnO 2. Nó được sử dụng trong sản xuất thủy tinh và da. Vào thời điểm đó, nhiều hợp chất khoáng được gọi là magie. Vì vậy MnO 2 có tên là magie đen do nó giống với một khoáng chất khác là magnetit.

Tuy nhiên, những khoáng chất này có sự khác biệt. Magnetite là một oxit của sắt, Fe 3 O 4, bị nam châm hút. Ngược lại, nam châm không tác dụng lên magie đen và không thể tách sắt ra khỏi nó. Do đó, khoáng chất này nhận được một tên khác - mangan từ tiếng Hy Lạp cổ đại lừa dối. Thuật ngữ này đã di chuyển sang nhiều ngôn ngữ châu Âu.

Trong tiếng Đức, khoáng chất này được gọi là Mangan hoặc Manganerz. Đây là nơi mà tên tiếng Nga mangan bắt nguồn. Tuy nhiên, mangan chỉ được khai thác vào năm 1778. Sau đó, nhà hóa học Thụy Điển Scheele kết luận rằng thay vì sắt, pyrolusite chứa một kim loại khác mà cho đến nay vẫn chưa được biết đến. Cùng năm đó, Gan

cũng là một nhà khoa học Thụy Điển, đã phân lập được mangan từ pyrolusite.

Của cải

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev, Mn nằm ở nhóm VII của kỷ IV và được liệt kê ở số 25. Điều này có nghĩa là có 25 electron quay xung quanh hạt nhân nguyên tử của Mn, và 7 trong số chúng nằm ở quỹ đạo bên ngoài.

Khi tương tác với các chất khác nhau, mangan có khả năng nhường các electron này hoặc thu được các electron khác. Theo đó, hóa trị của nó thay đổi và nằm trong khoảng từ 1 đến 7. Thông thường nó bằng 2, 4 và 7. Ở hóa trị tối thiểu, tính chất của mangan là chất khử chiếm ưu thế và ở mức tối đa, là chất oxy hóa. .

Trong nhiều đặc điểm của nó, mangan tương tự như sắt và cùng với sắt, nó được phân loại là kim loại màu. Nó là kim loại màu trắng bạc, có khối lượng nguyên tử 55. Kim loại này khá nặng, mật độ 7,4 g/cm3. Điểm nóng chảy và sôi cũng cao - 1245 0 C và 2150 0 C. Mangan dễ dàng phản ứng với oxy tạo thành oxit.

Vì hóa trị của mangan thay đổi nên các oxit của nó khác nhau. Một trong số đó là pyrolusite đã đề cập ở trên. Một màng oxit hình thành trên bề mặt mangan kim loại, giúp bảo vệ nó khỏi quá trình oxy hóa thêm. Vì mangan, tùy thuộc vào hóa trị của nó, có thể vừa là chất oxy hóa vừa là chất khử, nó phản ứng với cả kim loại và phi kim loại, và các hợp chất của nó rất đa dạng.

Cùng với oxy, nó tạo thành dư lượng axit của axit permanganic. Dư lượng này là một phần của muối của axit này, mangan. Một trong những muối này là thuốc tím, KMnO 4, thuốc tím nổi tiếng. Nhìn chung, các hợp chất mangan khá phổ biến trong tự nhiên. Đặc biệt có rất nhiều trong số chúng ở dưới đáy đại dương, nơi mangan kết hợp với sắt. Mangan chiếm khoảng 0,1% khối lượng vỏ trái đất. Theo chỉ số này, nó đứng thứ 11 trong số tất cả các nguyên tố trong bảng tuần hoàn Mendeleev.

Hành động sinh lý

Hàm lượng mangan trong cơ thể người trưởng thành thấp, 10-20 mg. Con số này ít hơn nhiều so với hàm lượng của các kim loại khác - kali, canxi, sắt, natri, đồng, kẽm. Do đó, Mn ban đầu không được coi là yếu tố quan trọng và người ta tin rằng sự hiện diện của nó trong cơ thể là không cần thiết. Thật vậy, không phải tất cả các loại nguyên tố vi lượng này đều được chúng tôi quan tâm. Mangan hóa trị hai và hóa trị ba, Mn (II) và Mn (III), tham gia vào các quá trình sinh lý.

Giá trị sinh lý của mangan là nó điều chỉnh sự hấp thu của nhiều chất có lợi (chất dinh dưỡng) khác. Trong số các chất dinh dưỡng này có đồng, vitamin B, đặc biệt là vit. B 1 (Thiamin) và vit. B4 (Cholin). Ngoài ra, mangan còn có tác dụng tích cực đến việc hấp thụ vit. E (Tocopherol) và vit. C (axit ascorbic). Những vitamin này là chất chống oxy hóa mạnh.

Theo đó, mangan còn có tác dụng chống oxy hóa. Là một chất chống oxy hóa, nó liên kết các gốc tự do và ngăn ngừa chúng gây tổn hại tế bào. Nhờ đó, mangan tăng cường hệ thống miễn dịch và ngăn ngừa sự hình thành các khối u ác tính.

Ngoài ra, mangan còn là một phần của nhiều hệ thống enzyme. Hầu hết nguyên tố vi lượng này được tìm thấy trong ty thể, nơi nó tham gia vào quá trình tích lũy năng lượng dưới dạng phân tử ATP. Ngoài ra, mangan còn đảm bảo quá trình trao đổi chất (trao đổi chất) carbohydrate, protein và lipid (chất béo). Nó kích thích quá trình dị hóa với sự phân hủy các chất và tăng tốc các phản ứng trao đổi chất.

Trong quá trình sử dụng protein dưới ảnh hưởng của mangan, chúng bị phân hủy và tạo thành các sản phẩm chứa nitơ cuối cùng là urê và creatinine. Kết quả là năng lượng được giải phóng. Quá trình này có tầm quan trọng thực tế lớn khi thực hiện công việc thể chất.

Mangan thúc đẩy quá trình tổng hợp axit béo, tạo điều kiện cho sự hấp thụ lipid và tham gia vào quá trình phân hủy chúng. Lipid là hợp chất tiêu tốn nhiều năng lượng và nhờ mangan nên chúng được tiêu thụ hết, giải phóng lượng năng lượng tối đa. Đồng thời, mangan ngăn ngừa sự tích tụ các khối mỡ ở lớp dưới da dẫn đến tình trạng béo phì.

Với việc tiêu thụ chất béo, việc sản xuất cholesterol mật độ thấp sẽ giảm và nó không lắng đọng trên thành mạch máu dưới dạng mảng xơ vữa động mạch. Ngoài ra, mangan ngăn ngừa đáng kể sự xâm nhập của mỡ vào gan (gan nhiễm mỡ). Nhờ có Mn, chức năng liên kết và bài tiết nhiều hợp chất độc hại cùng với mật của gan được cải thiện.

Ngoài ra, Mn tích tụ và tích lũy glycogen ở gan và cơ xương. Nhìn chung, tác dụng của mangan đối với quá trình chuyển hóa carbohydrate rất đa dạng. Mangan có tác dụng giống insulin, thúc đẩy quá trình vận chuyển glucose vào tế bào và sau đó phân hủy nó để hình thành ATP. Đó là lý do tại sao nó tập trung ở ty thể.

Đồng thời, theo một số dữ liệu, trong trường hợp thiếu glucose, nó có khả năng kích hoạt các quá trình tân tạo glucose, tổng hợp glucose từ các hợp chất protein và lipid. Mangan còn thúc đẩy sự lan truyền các xung thần kinh, bởi vì tham gia tổng hợp các chất dẫn truyền thần kinh.

Kích thích quá trình trao đổi chất trong mô cơ bằng mangan dẫn đến tăng sức mạnh và sức bền của cơ. Ngoài ra, mangan còn giúp xương chắc khỏe. Nó cũng hình thành sụn và điều chỉnh thành phần của dịch trong khớp hoặc hoạt dịch. Do đó, Mn cải thiện tình trạng và chức năng của khớp và ngăn ngừa sự phát triển của quá trình thoái hóa và viêm ở chúng.

Cùng với đồng, mangan tham gia vào quá trình tạo máu và kích thích đông máu. Nguyên tố vi lượng này cũng có tác dụng trẻ hóa. Dưới ảnh hưởng của nó, làn da trở nên săn chắc và đàn hồi. Các quá trình tự nhiên liên quan đến lão hóa chậm lại. Ngoài ra, mangan còn làm tăng sức đề kháng của da với tia cực tím và ngăn ngừa sự phát triển của bệnh ung thư da ác tính.

Ảnh hưởng của mangan đến trạng thái của các cơ quan và hệ thống được thể hiện ở mức độ lớn thông qua hệ thống nội tiết. Nó tăng cường hoạt động của insulin. Nhờ đó mà glucose được hấp thụ và giảm nguy cơ mắc bệnh đái tháo đường. Nguyên tố vi lượng này cũng có tác dụng kích thích hệ thống tuyến yên-tuyến thượng thận. Mangan làm tăng sản xuất hormone tuyến giáp.

Mn tác động tương tự lên các hormone sinh dục nam và nữ. Nó kích hoạt quá trình sinh tinh ở nam giới, tham gia điều hòa chu kỳ kinh nguyệt ở phụ nữ và ngăn ngừa vô sinh ở cả hai giới. Khi thai kỳ phát triển, mangan cùng với các chất dinh dưỡng khác sẽ hình thành nên các cơ quan và mô của thai nhi. Sau khi sinh con, mangan kích thích tiết sữa.

Yêu cầu hàng ngày

Nhu cầu Mn không chỉ phụ thuộc vào độ tuổi mà còn phụ thuộc vào một số yếu tố khác.

Trong quá trình hoạt động thể chất và bệnh nặng, nhu cầu mangan tăng lên 11 mg mỗi ngày.

Nguyên nhân và dấu hiệu thiếu hụt

Thiếu mangan được cho là xảy ra trong trường hợp lượng chất này đưa vào cơ thể người trưởng thành hàng ngày ít hơn 1 mg. Nguyên nhân chính là do hàm lượng thực phẩm tự nhiên chứa mangan trong khẩu phần ăn thấp, ưu thế là thực phẩm tinh chế hoặc thực phẩm chứa hàm lượng lớn thành phần tổng hợp.

Ngoài ra, với nhiều bệnh về đường tiêu hóa (đường tiêu hóa) thì khả năng hấp thu mangan ở ruột non sẽ kém đi. Điều này cũng được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách dùng thuốc có chứa canxi và sắt. Thực tế là hai khoáng chất này làm giảm khả năng hấp thụ mangan. Theo tuổi tác, sự hấp thụ mangan trở nên tồi tệ hơn và sự thiếu hụt nguyên tố vi lượng này thường được quan sát thấy ở người lớn tuổi.

Một số điều kiện đi kèm với việc tăng tiêu thụ mangan:

  • hoạt động thể chất (làm việc chăm chỉ, thể thao)
  • căng thẳng tinh thần và tinh thần
  • đái tháo đường
  • nhiễm độc mãn tính trong các ngành công nghiệp độc hại, sống ở vùng môi trường không thuận lợi
  • chứng nghiện rượu
  • mang thai
  • thời kỳ tăng trưởng nhanh
  • bệnh “phụ nữ” làm gián đoạn chức năng sản xuất hormone của buồng trứng.

Bản thân những điều kiện này không phải lúc nào cũng dẫn đến thiếu hụt mangan. Tuy nhiên, nếu chúng kết hợp với nhau, đồng thời với tình trạng dinh dưỡng kém, mắc các bệnh về đường tiêu hóa thì rất có thể hàm lượng mangan trong cơ thể sẽ bị giảm đi.

Các dấu hiệu thiếu hụt mangan không đặc hiệu và về nhiều mặt tương tự như các dấu hiệu thiếu chất dinh dưỡng khác. Có điểm yếu chung, suy giảm chức năng tâm thần và tinh thần không ổn định. Bệnh nhân phàn nàn về chóng mặt và phối hợp cử động kém. Trương lực cơ giảm và trong một số trường hợp có hiện tượng chuột rút cơ.

Những thay đổi xảy ra ở mô xương tương tự như những thay đổi do thiếu canxi. Mật độ xương giảm, bệnh loãng xương phát triển và nguy cơ gãy xương tăng lên. Viêm khớp phát triển ở khớp do thoái hóa sụn khớp. Các tình trạng bệnh lý khác liên quan đến thiếu mangan bao gồm thiếu máu, xơ vữa động mạch và giảm khả năng miễn dịch.

Nguy cơ mắc bệnh tiểu đường, bệnh tim mạch và ung thư, phản ứng dị ứng với phát ban trên da, sưng tấy và co thắt phế quản tăng lên. Dấu hiệu lão hóa xuất hiện sớm; da nhăn nheo, đồi mồi, rụng tóc, móng mọc chậm. Vô sinh thường xảy ra do mất cân bằng nội tiết tố.

Ở trẻ em, thiếu mangan thường có tính chất dinh dưỡng và thường kết hợp với thiếu các chất dinh dưỡng khác. Những đứa trẻ như vậy tụt hậu trong sự phát triển về tinh thần và thể chất. Họ thường mắc các bệnh truyền nhiễm và dị ứng. Đôi khi có hội chứng co giật.

Nguồn thu nhập

Mangan đến với chúng ta chủ yếu từ các sản phẩm thực vật. Số lượng của nó trong thức ăn động vật là nhỏ.

Sản phẩm Hàm lượng, mg/100 g
mầm lúa mì 12,3
bánh mì nguyên hạt 1,9
hạt phỉ 4,9
hạnh nhân 1,92
quả hồ trăn 3,8
Đậu nành 1,42
Cơm 1,1
Đậu phộng 1,93
Hạt cacao 1,8
chấm bi 0,3
quả óc chó 1,9
Rau chân vịt 0,9
Tỏi 0,81
Quả mơ 0,2
Quả dứa 0,75
củ cải đường 0,66
mì ống 0,58
Bắp cải trắng 0,35
Khoai tây 0,35
hoa hồng hông 0,5
nấm 0,7

Cần lưu ý rằng trong quá trình tinh chế, một lượng mangan đáng kể sẽ bị mất đi. Điều tương tự cũng áp dụng cho xử lý nhiệt, đặc biệt là nấu ăn. Vì vậy, nên ưu tiên những thực phẩm sống có chứa mangan.

Chất tương tự tổng hợp

Dược phẩm có chứa mangan nổi tiếng nhất là thuốc tím, KMnO 4, hay đơn giản là thuốc tím. Đúng vậy, thuốc tím chỉ được sử dụng như một chất khử trùng bên ngoài để điều trị vết thương, bỏng da và rửa họng khi bị cảm lạnh.

Đôi khi thuốc tím được dùng làm thuốc gây nôn khi rửa dạ dày đối với một số trường hợp ngộ độc. Mặc dù việc sử dụng thuốc trong khả năng này còn gây nhiều tranh cãi. Thứ nhất, rất khó tìm được nồng độ tối ưu. Thuốc tím đậm đặc có thể gây bỏng màng nhầy của miệng, thực quản và dạ dày. Và thứ hai, một số mangan được hấp thụ khi uống và có thể xảy ra ngộ độc mangan.

Đối với các chế phẩm có chứa mangan dùng để uống dưới dạng viên nang và viên nén, đây không phải là dược phẩm mà là thực phẩm bổ sung.

Ở đây, hợp chất mangan thường được kết hợp với các khoáng chất và vitamin khác. Những loại thuốc này được dùng làm thuốc bổ trợ cho tình trạng suy giảm miễn dịch, loãng xương, thiếu máu, mệt mỏi về tinh thần và thể chất cũng như các tình trạng khác liên quan đến nhu cầu mangan tăng lên.

Trao đổi chất

Sự hấp thu Mn(II) ăn vào xảy ra ở khắp ruột non. Thông thường độ hấp thụ thấp, khoảng 5%. Phần còn lại được bài tiết qua phân. Mangan được hấp thụ đi vào gan qua tĩnh mạch cửa, nơi nó được tìm thấy ở dạng tự do hoặc liên kết với protein huyết tương bằng globulin.

Một lượng Mn (II) nhất định bị oxy hóa thành Mn (III) và kết hợp với protein vận chuyển được vận chuyển đến các cơ quan và mô. Ở đây nội dung của nó có thể thay đổi đáng kể. Mangan tối đa có trong các mô của các cơ quan có tế bào chứa một lượng lớn ty thể. Đó là gan, tuyến tụy, thận.

Cấu trúc cơ tim và não cũng chứa một lượng mangan đáng kể. Trong khi đó nồng độ của nó trong huyết tương lại thấp vì mangan được vận chuyển khá nhanh từ máu đến các mô. Mangan được bài tiết chủ yếu qua phân và ở mức độ thấp hơn qua nước tiểu. Nó đi vào ruột chủ yếu bằng mật. Trong trường hợp này, một phần có thể được tái hấp thu ở ruột.

Ngoài ra, Mn từ huyết tương có thể được bài tiết trực tiếp vào ruột. Trong các bệnh kèm theo ứ mật (ứ đọng mật), việc giải phóng mangan trở nên khó khăn. Trong những trường hợp này, nó được tiết vào tá tràng cùng với dịch tụy. Một lượng nhỏ nguyên tố vi lượng bị mất qua sữa mẹ trong thời kỳ cho con bú.

Tương tác với các chất khác

Mn cải thiện sự hấp thụ nhiều vitamin B, cũng như vit. E và C. Nó tăng cường tác dụng của đồng và kẽm. Cùng với đồng và sắt, mangan tham gia vào quá trình tạo máu. Tuy nhiên, với số lượng lớn sẽ gây khó khăn cho việc hấp thụ sắt. Đổi lại, sắt làm suy yếu sự hấp thụ mangan. Điều tương tự cũng xảy ra với canxi và phốt pho. Trong số các sản phẩm thực phẩm, hàm lượng Mn bị ảnh hưởng tiêu cực bởi đồ ngọt, caffeine và rượu. Chúng làm giảm sự hấp thụ của nó hoặc tăng mức tiêu thụ.

Dấu hiệu thừa

Chúng ta có thể nói về lượng mangan dư thừa nếu liều lượng hàng ngày của nó vượt quá 40 mg. Sẽ là không thực tế nếu chỉ ăn thực phẩm giàu mangan để đạt được điều này. Quá liều các sản phẩm có chứa mangan - quá. Xét cho cùng, Mn được thể hiện bằng các chất bổ sung trong chế độ ăn uống và hàm lượng nguyên tố vi lượng trong chúng thấp.

Tuy nhiên, trong một số ít trường hợp, có thể xảy ra ngộ độc cấp tính với thuốc tím. Về cơ bản, ngộ độc mangan là mãn tính. Nguyên nhân chính là do ngộ độc qua đường hô hấp công nghiệp, khi hít phải các hợp chất có chứa mangan. Nếu bạn uống nước bị ô nhiễm hợp chất mangan, bạn cũng có thể bị nhiễm độc.

Nhiễm độc mangan được biểu hiện bằng tình trạng suy nhược chung, giảm trương lực cơ và rối loạn phối hợp. Thiếu máu thường phát triển. Chán ăn, tiêu hóa kém, gan to. Rối loạn thần kinh có tính chất tương tự như bệnh Parkinson. Trong trường hợp ngộ độc nghiêm trọng, cái gọi là bệnh điên mangan – thiếu hụt, khó chịu và ảo giác kèm theo kích động vận động.

Một đặc điểm đặc trưng khác của nhiễm độc mangan mãn tính là bệnh còi xương do mangan. Nó được hình thành do thực tế là mangan, với lượng dư thừa trong mô xương, sẽ chiếm chỗ canxi từ đó. Tình trạng này được điều trị bằng Vit. Bổ sung canxi và D.

Chúng tôi cố gắng cung cấp những thông tin phù hợp và hữu ích nhất cho bạn và sức khỏe của bạn. Các tài liệu được đăng trên trang này mang tính chất thông tin và nhằm mục đích giáo dục. Khách truy cập trang web không nên sử dụng chúng như lời khuyên y tế. Xác định chẩn đoán và lựa chọn phương pháp điều trị vẫn là đặc quyền của bác sĩ điều trị cho bạn! Chúng tôi không chịu trách nhiệm về những hậu quả tiêu cực có thể xảy ra phát sinh từ việc sử dụng thông tin đăng trên website