Марганец (город)

Содержание марганца в различных соединениях

Основной источник марганца для производства удобрений – оксидные марганцевые руды осадочного происхождения. Их подразделяют, в зависимости от содержания железа и основного вещества, на три класса:

1. марганцевые – 40 % марганца и менее 10 % железа;
2. железомарганцевые – 5–40 % марганца и 10–35 % железа;
3. марганцовистые железные – менее 5 % марганца.

В оксидных рудах соединения марганца плохо растворяются в кислотах. Поэтому наиболее эффективным считается использовать для производства удобрений карбонатные марганцевые руды и промышленные отходы.

Последние должны проходить стадию восстановительного обжига и содержать марганец в форме MnO. Обычно это отходы предприятий марганцево-рудной промышленности, содержащие 10–18 % марганца.

Роль марганца для человека

О марганце (Mn) заговорили в 30-х годах прошлого столетия, когда исследователи пришли к выводу, что человеческий организм ежедневно нуждается в некотором количестве этого минерала. В частности, для нормального функционирования нервной системы и мозга. Было рассчитано, что в теле взрослого человека содержится примерно 15-20 мг марганца. Концентрируется он в почках, поджелудочной железе, печени и костях.

Функции Mn:

• от него зависит здоровье костной ткани и активность метаболических процессов;
• участвует в формировании соединительных тканей;
• способствует усвоению кальция;
• усиливает работоспособность гормонов щитовидной железы и половых органов;
• регулирует уровень сахара в крови.

Но, наверное, наиболее важное свойство марганца в человеческом организме – борьба со свободными радикалами. Этот мощный антиоксидант отыскивает в теле и нейтрализует вредные частицы, тем самым предотвращая потенциальные угрозы, которые они несут

Марганцевые руды пригодные для коммерческого использования

Марганцевые руды разделяются по содержанию марганца, железа и различных примесей. Основными типами являются:

• Металлургические руды – содержат более 35% марганца, некоторые до 50%. Руды высокого сорта содержат более 48% марганца.
• Железистые руды –содержат 15-35% марганца и большое количество железа .
• Марганцовистые руды –по сути, это железные руды с 5-10% содержанием Mn.

Металлургические руды чаще всего используются для производства высокоуглеродистого ферромарганца и силикомарганца., а остальные 2 типа руд, в основном, применяются в домнах для регулирования количества марганца при производстве чугуна.

Металлургические руды добываются как в открытых, так и закрытых месторождениях при помощи обычных методов разработки. Поскольку количество высокосортных руд сократилось, степень переработки руд увеличилась. На практике все металлургические руды подвергаются обогащению. Руды дробятся, просеиваются и промываются (в случае необходимости); иногда используется обогащение в тяжелой среде для руд с высоким содержанием кремния и алюминия. Среднее количество марганца, которое удается восстановить в результате этой операции составляет между 60% и 75%.

Металлургические руды содержат от 40% до 50% марганца. Другим важным параметром является соотношение марганца к железу. Для производства стандартного ферромарганцевого сплава с содержанием марганца 78% требуется весовое соотношение Mn/Fe=7.5. Также есть ограничения по количеству примесей кремния и алюминия, поскольку чрезмерное образование шлака в печи увеличивает потребление электроэнергии. Руды, содержащие более 10% SiO₂ пригодны для производства силикомарганца. Поскольку большая часть фосфора (P), содержащегося в руде, переходит в готовый продукт, количество фосфора в исходном материале является ключевым параметром при выборе марганцевой руды. Руде может быть присвоен высший сорт при содержании фосфора менее 0.1%. Марганцевые руды из Южной Африки отличаются низким содержанием фосфора. Важны и другие физические и химические свойства, такие как содержание летучих веществ и избыточного кислорода. Сера не представляет проблемы ни для металлургического процесса, ни для окружающей среды поскольку образует сульфид марганца, который выходит вместе со шлаком.

Большинство шахт имеют предприятия по агломерации руд, на которых мелкие фракции подвергаются агломерации. Такие материалы находят широкое применение в железномарганцевых печах, поскольку они механически прочны и термически устойчивы, что позволяет газу равномерно распределяться в зоне предварительного нагрева и восстановления. Агломерация также способствует экономии электроэнергии в случае с карбонатными рудами. Если же агломерируются оксидные руды, большая часть полезного тепла, выделяющегося в результате экзотермического предвосстановления, теряется и потребление энергии возрастает.

В тех случаях, когда марганцевые ферросплавы производятся либо в электродуговых печах с погруженной дугой, либо в домнах, используется смесь разных типов руд. Выбор руд зависит как от хим и физического состава, так и от экономических соображений. Часто производители марганцевых ферросплавов используют компьютерные программы для определения оптимальной комбинации руд. Таблица 3.2 показывает усредненный анализ некоторых из используемых смесей металлургических руд. Из таблицы видно, что между рудами есть существенные различия в хим составе.

Пищевой дефицит

Типичный рацион «мясоедов» содержит примерно 2-7 мг марганца в сутки. А вот «травоядные» способны обеспечивать себя почти 10 мг элемента ежедневно (норма – 5-10 мг/сутки). Поэтому весьма трудно обрести дефицит Mn, соблюдая разнообразное меню, богатое овощами. И большинство продуктов из нашего ежедневного стола – отличные источники марганца.

Но не стоит исключать возможность развития Mn-дефицита, причиной которого могут стать самые разные проблемы со здоровьем (наиболее распространенная – нарушение всасывания полезных веществ).

Скорее всего, человек получает недостаточно марганца с пищей, если:

• появились признаки гипертонии;
• ухудшилась работа сердца;
• болят кости;
• повысился холестерин;
• ухудшились зрение, слух и память.

Марганец в судебно-медицинском отношении

В суд.-мед. практике отравления М. встречаются чрезвычайно редко и носят обычно характер несчастных случаев. Экспертное значение имеют особенности клин, картины: у пострадавших появляется жжение во рту и кровотечение из ротовой полости, затрудненное глотание, сиплость голоса, хриплое дыхание, судороги. Быстро нарастают явления общей слабости, отека легких и мозга. При суд.-мед

исследовании внимание прежде всего привлекает характерная темная окраска кожи и слизистых оболочек. Губы, слизистые оболочки рта, глотки, гортани и пищевода гиперемированы и покрыты характерным «дифтеритическим» налетом

Слизистая оболочка желудка черно-коричневого цвета с кровоизлияниями и полосками некроза, слизистая оболочка кишечника гиперемирована. В подслизистой оболочке лейкоцитарные инфильтраты в виде полос. Иногда развиваются трахеобронхит, очаговая пневмония. В печени мелкокапельная жировая дистрофия, в почках ограниченные некрозы. В селезенке умеренная гиперплазия ретикулоэндотелиальной ткани. В надпочечниках мелкие некротические очаги в ретикулярном слое.

При подостром отравлении М. отмечается резкое полнокровие всех внутренних органов, обширные кровоизлияния в надпочечниках, тромбоз мелких легочных сосудов, паренхиматозная дистрофия и жировая инфильтрация печени и почек, вакуолизация и набухание пирамидальных нейроцитов коры головного мозга, деструкция глиозных околососудистых мембран и периваскулярная лимфоидная инфильтрация.

Выявленные морфологические изменения свидетельствуют о высокой токсичности М.

Суд.-мед. диагностика отравлений М. базируется на клин, картине заболевания, патологоанатомических данных и результатах судебно-химических исследований внутренних органов с учетом и следственных данных.

При суд.-хим. исследовании для обнаружения М. производят минерализацию навесок органов трупа в смеси концентрированных серной и азотной к-т, а затем определяют М. дробным методом по Крыловой (1966).

Чувствительность метода 0,02— 20 М. на 100 г органа.

Библиография Бабенко Г. А. и Решеткина Л. П. Применение микроэлементов в медицине, Киев, 1971, библиогр.; Вредные вещества в промышленности, под ред. It. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной, ч. 3, с. 507 и др., Л., 1977; Крыжановская И. В. Смертельное отравление кристаллами марганцево-кислого калия, Труды Науч. об-ва суд. медиков и криминалистов, в. 5, с. 103, Алма-Ата, 1963; Крылова А. Н. Дробное определение марганца в трупном материале, Труды Ленингр, ин-та усоверш. врачей, в. 49, с. 162, 1966; Лаврухина А. К. и Юкина Л. В. Аналитическая химия марганца, М., 1974, библиогр.; Макарченко А. Ф. Изменения нервной системы при интоксикации марганцем, Киев, 1956, библиогр.; Михайлов В. А. Некоторые актуальные вопросы патогенеза и терапии манганотоксикоза, Гиг. труда и проф. заболев., № 6, с. 14, 1971, библиогр.; Навроцкий В. К. Гигиена труда, с. 198, М., 1974; Нормы радиационной безопасности (НРБ-76), М., 1978; Профессиональные болезни, под ред. А. А. Летавета и др., с. 149, М., 1973; Рапопорт С. М. Медицинская биохимия, пер. с нем., М., 1966, библиогр.; P ы ж к о-ваМ. Н. и Тарасова Л. А. О патогенезе и лечении марганцевого паркинсонизма, Гиг. труда и проф.заболев., № 11, с. 31, 1975, библиогр.; E m а г а А. М. Chronic manganese poisoning in the dry battery industry, Brit. J. industr. Med., v. 28, p. 78, 1971; The Merck index, ed. by P. G. Stecher, N. Y., 1968; Whitlock С. M. a. o. Chronic neurological disease in twomanganese steel workers, Amer, industr. Hyg. Ass. J., v. 27, p. 454, 1966.

О. Д. Лопина; Г. А. Аврунина (рад.), E. И. Воронцова, H. В. Прядилова (гиг.), М. Н. Рыжкова (клиника), К. И. Хижнякова (суд.).

Биологическая роль и функции марганца в организме

Для чего нужен марганец организму? Как мы уже упоминали в начале, Mn важен для образования крови, метаболизма различных веществ, активации ферментов. Правда, именно биологическая роль марганца в организме выполняется только его двухвалентной Mn (II) и трехвалентной Mn (III) формами.

Всасывание Mn происходит в тонком кишечнике, откуда он в количестве 5% поступает в кровь, и по воротной вене достигает печени – главное депо элемента в теле. Остальные 95% марганца выводятся с калом и немного с мочой. Кроме печени, значительные отложения Mn присутствуют в почках, поджелудочной железе, печени, миокарде, мозге.

Количество марганца в тканях взрослого среднестатистического человека составляет от 10 до 20 мг.

Марганец выполняет и множество других полезных функций, среди которых:

Важен для усваивания организмом кальция – одного из главных строительных элементов костной ткани. Так, ученые заметили, что при дефиците Mn плотность кости становится меньшей, что повышает риск развития остеопороза и появления переломов от небольших ударов/падений. Страдают при этом и зубы.

А еще марганец входит в состав синовиальной жидкости и хрящей, тем самым, в сочетании с полезной функцией в образовании костей, этот элемент в край необходим для здоровья всего опорно-двигательного аппарата, в т.ч. и для его восстановления после травмы.

Важен для всасывания витаминов группы В, С, Е, меди и многих других нутриентов. Некоторые из них – сильные антиоксиданты, а это значит, что Mn косвенно защищает организм от свободных радикалов, а соответственно, от развития онкологических болезней, преждевременного старения, тормозит разрушение полезных веществ, поступаемых с пищей, укрепляет иммунную систему.

Антиоксидантная активность комплекса вышеприведенных витаминов с марганцем придает эластичность и упругость коже, силу волосам, здоровье ногтям. Снижает негативное воздействие на кожу ультрафиолетовых лучей (солнца).

Входит в состав митохондрий, которые, «питаясь» кислородом (О₂) вырабатывают молекулы АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), являющихся энергией для различных биохимических процессов в организме. Также помогает проникать в клетки глюкозы, с последующим ее расщеплением и образованием АТФ. Все эти процессы увеличивают физическую силу и выносливость человека.

Играет важную роль в катаболизме. Необходим для нормального метаболизма белков, жиров и углеводов. В частности, при расщеплении белков, Mn способствует образованию креатинина, мочевины и азотистых продуктов. Участвует в синтезе жирных кислот.

За счет регулирования липидного обмена, предупреждает отложение атеросклеротических бляшек на стенках кровеносных сосудов, жировому перерождению печени и жировым подкожным отложениям, что минимизирует риск развития ожирения и целлюлита.

Кроме предупреждения жирового гепатоза, Mn и в целом благотворно влияет на функцию печени – помогает лучше выполнять фильтративную функцию, способствует накоплению в мышечных и печеночных тканях гликогена.

Участвует в образовании нейромедиаторов, за счет чего является неотъемлемой единицей в передаче нервных импульсов и управлении головным мозгом всего организма. А это в свою очередь залог хорошей памяти, когнитивной функции, предупреждение стресса, раздражительности.

В сочетании с медью и железом берет участие в кроветворении и свертываемости крови.

Важен для работы эндокринной системы. Усиливает действие инсулина, повышает выработку гормонов щитовидной железы, половых гормонов. Регулирует менструальный цикл.

Предупреждает бесплодие, помогает в формировании плода, улучшает лактацию.

Применение марганца в других сферах человеческой жизни

• Используется для изготовления перманганата калия (марганцовки), обладающей антисептическим действием. Высококонцентрированный раствор марганцовки можно использовать для прижигания ран.
• Используется для изготовления высокопрочной стали и прочих отраслях черной металлургии.
• Входит в состав манганина (Mn+Cu+Ni), использующегося в изготовлении высокоточных измерительных электроприборов.
• Вместе с медью, используется для изготовления манометров.
• Для изготовления пиротехники;
• Также применяется в самолетостроении и прочих сферах человеческой жизни.

Физические и химические свойства

Марганец – химический элемент VII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер 25, атомная масса 54,9381. Состоит из одного устойчивого изотопа Mn 55.

В природе в чистом виде элемент не встречается. Содержание марганца в земной коре составляет 0,09 %.

Компактный марганец – металл серебристого белого цвета, хрупкий, подвержен окислению и на воздухе быстро покрывается тонкой пленкой окислов. Эта пленка предохраняет его даже в условиях нагревания. В мелкораздробленном состоянии Mn окисляется достаточно легко. С кислородом способен образовывать ряд окислов (основных, амфотерных и кислотных).

Известны четыре кристаллических модификации, существующие при высоких температурных показателях – более 700 °C. Модификация марганца при комнатной температуре обладает температурой плавления 1244°C, температура кипения 2095°C.

Плюсы и минусы

Рассмотрим характеристики сплавов марганца.

Достоинства	Недостатки
Химическая активность металла дает возможность получать множество соединений с различными свойствами	Высокая твердость в сочетании с хрупкостью ограничивает применение металла
Марганец образует сплавы практически со всеми металлами	Низкая электропроводность не позволяет использовать элемент в электротехнике
В сталелитейной промышленности сплавы с углеродом и кремнием незаменимы	Высокая температура кипения затрудняет работу с металлом
Соединения железа и марганца в любом соотношении образуют твердые растворы	Недостатки металла — следствие особенностей его структуры

Трудно переоценить значение металла, как лигатуры.

Физико-химические свойства марганца и его соедине­ний

Марганец — металл серебристого цвета, переходный элемент VIIB группы периодической системы, обладаю­щий следующими свойствами:

• Атомная масса: 57,94
• Плотность, г/см3: 7,4
• Температура плавления: 1244°С
• Температура кипения: 2095°С
• Теплота плавления, кал/г·атом: 3500

В жидком состоянии железо и марганец взаимно ра­створимы, химических соединений они не образуют (рис. 52). Сплавы железа с 75—85% Mn легкоплавки, температура плавления их ~1380° С. С углеродом мар­ганец образует ряд карбидов: Mn₆C₃, Mn₃C и др. Извест­ны силициды марганца: Mn₂Si, MnSi, Mn₂Si₃. Наиболее прочным из них является MnSi (рис. 53). Поскольку си­лицид марганца прочнее карбида, то с увеличением со­держания кремния в сплаве содержание углерода снижа­ется.

 

С кислородом марганец образует четыре ок­сида: MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄ и MnO. Из них наиболее прочен MnO, температура диссоциации которого выше 3000° С. Известны несколько фосфидов марганца, в том числе Mn₅P₂, а также сульфиды MnS и MnS2. Сульфид марганца MnS — прочное химическое соединение и имеет очень малую растворимость в твердом и жидком мар­ганце. С азотом марганец образует нитрид MnN.

Роль в растении

Биохимические функции

Марганец поглощается растениями и распределяется по их органам в результате метаболических процессов. Имеет место и пассивная адсорбция, особенно при высоких и токсичных уровнях его содержания в растворе. Марганец отличается высокой степенью активности поглощения и быстрым переносом в растениях.

В растительных жидкостях и экстрактах он присутствует в виде свободных катионных форм и транспортируется в растениях в виде Mn2+, но во флоэмных экссудатах обнаруживаются комплексные соединения марганца с органическими молекулами. Более низкая концентрация марганца во флоэмном экссудате по сравнению с листовой тканью и слабое перемещение элемента во флоэмных сосудах становится причиной низкого содержания марганца в семенах, фруктах и корнеплодах.

Марганец переносится в основном в меристематических тканях, и его значительные концентрации обнаруживаются в молодых органах растений.

Марганец нужен всем растениям без исключения. Одна из наиболее важных его функций – участие в окислительно-восстановительных реакциях. Mn2+ является компонентом двух ферментов: фосфотрансферазы и аргиназы. Кроме того, он может замещать в других ферментах магний и повышает активность некоторых оксидаз. Последнее происходит, вероятно, вследствие изменения валентности марганца.

Марганец активно участвует в процессе фотосинтеза, а именно, в его кислородообразующей системе, и играет основную роль в переносе электронов. Слабо связанная в хлоропластах форма марганца участвует непосредственно в выделении кислорода, а прочно связанная форма – в переносе электронов.

Роль марганца в восстановлении NO₂ не вполне прояснена. Однако существует косвенная связь между активностью описываемого элемента и ассимиляцией азота растениями.

Число истинных марганецсодержащих ферментов ограничено. На сегодняшний день известно более 35 ферментов, активируемых марганцем. Большинство из них являются катализаторами реакций окисления – восстановления, декарбоксилирования, гидролиза.

Марганец активирует некоторые ферменты, катализирующие превращение шикимовой кислоты, биосинтез ароматических аминокислот (тирозин) и прочих вторичных продуктов (лигнина, флавоноидов).

Марганцевозависимые ферменты принимают участие в биосинтезе каротиноидов и стеролов. Ионы марганца активно влияют на структуру и функции хроматина. Марганец оказывает влияние на увеличение содержания негистоновых белков и РНК в диффузной фракции хроматина. Марганец остро необходим для репликации и функционирования ДНК- и РНК-полимераз.

Недостаток (дефицит) марганца в растениях

Симптомы недостатка марганца чаще всего наблюдаются на карбонатных и кислых известкованных почвах. Критическая минимальная концентрация данного элемента в зрелых листьях варьирует от 10 до 25 мг/кг сухой массы.

В условиях недостатка марганца в первую очередь снижается продуцирование фотосинтетического кислорода. Между тем, содержание хлорофилла и сухой массы листа меняется незначительно, но изменяется структура мембран тилакоидов.

При жестком дефиците марганца значительно снижается содержание хлорофилла в листьях, содержание липидов в хлоропластах тоже уменьшается.

Нарушение системы фотосинтеза приводит к резкому уменьшению содержания углеводов в растении, особенно в корневой части. Это является ключевым фактором замедления роста корневой системы в условиях дефицита марганца.

При недостатке марганца содержание белка в растениях почти не изменяется, одновременно увеличивается содержание растворимых форм азота.

Визуально симптомы недостатка марганца у различных видов растений несколько отличаются. Так, у двудольных это межжилковый хлороз, у трав – зеленовато-серые пятна на базальных листочках (серая пятнистость), у свеклы – темно-красный цвет листовой пластинки с пораженными бурыми участками.

При остром недостатке марганца может наблюдаться полное отсутствие плодоношения у капусты, редиса, гороха, томата и других культур. Марганец способствует ускорению общего развития растений.

Данные в таблице представлены согласно:

Огурец

• Молодые жилки листа желтеют, с обратной стороны на жилках – темные точки фиолетового оттенка;
• Такими же точками покрываются черешки листа и побеги;
• При усилении избытка элемента лист желтеет, жилки – темно-фиолетовые;
• На плодах темно-фиолетовые пятна;

Томат

• Рост приостанавливается;
• Молодые листья мельчают;
• На листьях раннего возраста – хлороз. На старых – некротические пятна и коричневые жилки.

Применение в промышленности

Применение в металлургии

Марганец в виде ферромарганца применяется для раскисления стали при её плавке, то есть для удаления из неё кислорода. Кроме того, он связывает серу, что также улучшает свойства сталей. Введение до 12—13 % Mn в сталь (так называемая сталь Гадфильда), иногда в сочетании с другими легирующими металлами, сильно упрочняет сталь, делает её твёрдой и сопротивляющейся износу и ударам (т. н. «наклёп»). Такая сталь используется для изготовления шаровых мельниц, землеройных и камнедробильных машин, броневых элементов и т. д. В «зеркальный чугун» вводится до 20 % Mn.

В 1920—1940-х годах применение марганца позволяло выплавлять броневую сталь. В начале 1950-х годов в журнале «Сталь» возникла дискуссия по вопросу о возможности снижения содержания марганца в чугуне, и тем самым отказа от поддержки определённого содержания марганца в процессе мартеновской плавки, в которой вместе с В. И. Явойским и В. И. Баптизманским принял участие Е. И. Зарвин, который на основе производственных экспериментов показал нецелесообразность существовавшей технологии. Позже он показал возможность ведения мартеновского процесса на маломарганцовистом чугуне. С пуском ЗСМК началась разработка передела низкомарганцовистых чугунов в конвертерах.

Сплав 83 % Cu, 13 % Mn и 4 % Ni (манганин) обладает высоким электросопротивлением, мало изменяющимся с изменением температуры. Поэтому его применяют для изготовления реостатов и пр.

Марганец вводят в бронзы и латуни.

Применение в химии

Значительное количество диоксида марганца потребляется при производстве марганцево-цинковых гальванических элементов, MnO₂ используется в таких элементах в качестве окислителя-деполяризатора.

Соединения марганца также широко используются как в тонком органическом синтезе (MnO₂ и KMnO₄ в качестве окислителей), так и промышленном органическом синтезе (компоненты катализаторов окисления углеводородов, например, в производстве терефталевой кислоты окислением p-ксилола, окисление парафинов в высшие жирные кислоты).

Арсенид марганца обладает гигантским магнитокалорическим эффектом, усиливающимся под давлением.

Теллурид марганца — перспективный термоэлектрический материал (термо-ЭДС 500 мкВ/К).

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Вследствие окисления растворённым в воде кислородом с образованием нерастворимого в воде оксида марганца, который в гидратированной форме (MnO₂·xH₂O) и опускается в нижние слои океана, формируя так называемые железо-марганцевые конкреции на дне, в которых количество марганца может достигать 45 % (также в них имеются примеси меди, никеля, кобальта). Такие конкреции могут стать в будущем источником марганца для промышленности.

В России является остродефицитным сырьём, известны месторождения: «Усинское» в Кемеровской области, «Полуночное» в Свердловской, «Порожинское» в Красноярском крае, «Южно-Хинганское» в Еврейской автономной области, «Рогачёво-Тайнинская» площадь и «Северо-Тайнинское» поле на Новой Земле.

Избыток марганца

Передозировка этим полезным микроэлементом также возможна, но только не из пищи, т.к. получить отравляющую дозу марганца из еды фактически невозможно, быстрее живот треснет.

Важно! Симптоматика появляется при суточной дозировке нутриента в 40 мг!

Отравление марганцем сопровождается следующими симптомами:

• Нарушение в работе головного мозга – заторможенность, раздражительность, компульсии;
• Нарушение аппетита, тошнота, приступы рвоты;
• Развитие паркинсонизма;
• Развитие рахита.

Причины переизбытка Mn в организме

• Злоупотребление препаратами, в которых нутриент содержится, в т.ч. марганцовки, БАДов;
• Сварочные работы – вдыхание паров, в которых содержится вещество;
• Употребление отравленной простым веществом воды, главным образом, протекающей в местах марганцевых руд;
• Вдыхание загрязненного воздуха – проживание в промышленных регионах;
• Употребление наркотиков, в которых содержатся соли марганца.

История открытия

История открытия тянется со времен Античности. Плиний упоминал о «черной магнезии» (пиролюзите), но считал ее разновидностью магнитного железняка. То, что черная магнезия не притягивается магнитом, ученый объяснял просто. Античные ученые наделяли женскими и мужскими свойствами не только людей.

Электролитический марганец

При широте античных сексуальных предпочтений, Плиний объявил, что магнит «имеет мужскую природу, а женская природа черной магнезии его не вдохновляет».

Считается, что новый элемент обнаружил Шееле, работая с браунштейном (пиролюзитом). Новый металл называли браунштейном. Современное название металл марганец носит с XIX века.

Свойства

чёрным металлам

Химические свойства марганца:

1. На воздухе поверхность покрывается слоем оксида, который ее пассивирует.
2. Со щелочами практически не реагирует.
3. При нагреве взаимодействует с кислотами-окислителями, образуя соли.
4. В виде мелкого порошка проявляет пирофорность.
5. Степени окисления: 0, +2, +3, +4, +6, +7; это сильный окислитель.
6. Марганец образует многочисленные соли и бинарные соединения.

Свойства атома
Название, символ, номер	Марганец / Manganum (Mn), 25
Атомная масса (молярная масса)	54,938045 (5) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	3d5 4s2
Радиус атома	127 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	117 пм
Радиус иона	(+7e) 46 (+2e) 80 пм
Электроотрицательность	1,55 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	−1,180 В
Степени окисления	7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0
Энергия ионизации (первый электрон)	716,8 (7,43) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	7,21 г/см³
Температура плавления	1 517 K
Температура кипения	2 235 K
Уд. теплота плавления	13,4 кДж/моль
Уд. теплота испарения	221 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,3 Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,35 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая
Параметры решётки	8,890 Å
Температура Дебая	400 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 6,87 Вт/(м·К)
Номер CAS	7439-96-5

Радиоактивный марганец

Известно 10 радиоактивных изотопов М. с массовыми числами 49, 50, 51, 52m (метастабильный), 52, 53, 54m, 54, 56, 57 и периодами полураспада (T_1/2) от 0,4 сек. до 2*106 лет (53Mn). Практическое применение в качестве радиоактивной метки нашли 52Mn, 64Mn, 56Mn. 52Mn (T_1/2 5,7 сут.) обладает позитронным (Е = 0,58 МэВ) и гамма-излучением (E1 = 0,73 МэВ, Е2 = 0,94 МэВ, Е3 = 1,46 МэВ). 34Mn (T_1/2 312,3 сут.) распадается с захватом орбитального электрона (K-захват) и излучением гамма-кванта с энергией 0,84 МэВ. 56Mn (T_1/2 2,6 часа) представляет собой бета- и гамма-излучатель со сложной схемой распада. Применение этих изотопов позволило изучить в эксперименте всасывание, распределение и выведение М. в животном организме. Именно так было установлено, что М. концентрируется в органах, клетки которых богаты митохондриями. 54Mn в незначительных количествах обнаружен в пищевых продуктах, преимущественно растительного происхождения, в телах моллюсков и слизней и т. п.

Минимально значимая активность радиоизотопных источников на рабочем месте, не требующая регистрации или получения разрешения от сан.-эпидемиол. службы, для всех трех применяемых изотопов М. равна 10 мккюри. Среднегодовые допустимые концентрации некоторых изотопов марганца в воздухе производственной зоны, атмосферном воздухе и воде представлены в таблице.

Таблица.  Среднегодовые допустимые концентрации некоторых изотопов марганца в воздухе производственной зоны, атмосферном воздухе и воде (кюри/л)

Изотоп	Концентрация в воздухе рабочих помещений, допустима я для лиц, работающих с изотопом	Концентрация, допустимая для населения
в атмосферном воздухе	в воде
52Mn	1,4*10-10	4,8*10-12	3,0 * 10-8
54Mn	3,7*10-11	1,2*10-12	1,2*10-7
56Mn	5,2*10-10	1,8*10-11	1,0 * 10-7

Как составить меню, насыщенное марганцем

Источников Mn среди натуральных продуктов питания не так уж и мало. Поэтому даже при остром дефиците микровещества нетрудно составить меню из пищи, насыщенной полезным элементом. Желаете повысить концентрацию минерала в организме? Тогда рекомендации диетологов помогут правильно подобрать продукты для дневного рациона.

Примерное меню

Завтрак. Отличным вариантом для утренней трапезы послужит овсянка со свежей малиной. Оба продукта содержат в себе высокое количество марганца.

Обед. Приготовить сытный и вкусный обед, богатый марганцем, – не проблема, так как почти все овощи содержат в себе этот элемент. В качестве первого горячего блюда подойдет суп из зеленой фасоли или свекольник (свекла – богатейший Mn-источник). Этот нутриент содержится в ингредиентах большинства супов: в моркови, луке, чесноке и других. На второе в качестве гарнира приготовить рис (в идеале – коричневый) с говядиной и салат из листовых овощей с соевым соусом. Завершить трапезу десертом – свежим соком из клубники или винограда.

Ужин. На завершение дня можно побаловать себя витаминным шпинатом с гречкой, либо же овощным или фруктовым салатом. Перед сном выпить чашку чая из мяты или мелиссы.

На протяжении всего дня в качестве полезных перекусов подойдут разные виды орехов (миндаль, фундук, арахис, фисташки, кокос), фрукты и ягоды (инжир, киви, бананы, ананасы и все тропические фрукты, ежевика, клубника).

Таблица содержания марганца в продуктах питания

Название продукта	Количество продукта	Количество марганца (мг)
Фундук	200 г	8,4
Фисташки	200 г	7,6
Арахис	200 г	3,82
Соя	200 г	2,84
Ячмень	200 г	2,39
Пшеница	200 г	2,22
Шпинат	200 г	1,82
Свекольная ботва	200 г	1,48
Ананас	200 г	1,46
Грибы	200 г	1,22
Мангольд	200 г	1,16
Свекла	200 г	1,1
Шиповник (сушеный)	200 г	1
Картофель	200 г	0,76
Брюссельская капуста	200 г	0,7
Лук	200 г	0,64
Брокколи	200 г	0,6
Клубника	200 г	0,56
Спаржа	200 г	0,56
Капуста	200 г	0,54
Абрикос	200 г	0,44
Помидоры	200 г	0,42
Морковь	200 г	0,34
Цветная капуста	200 г	0,32
Баклажан	200 г	0,22
Сельдерей	200 г	0,2
Огурец	200 г	0,16
Коричневый рис	1 стакан	1,76
Нут	1 стакан	1,69
Чечевица	1 стакан	0,98
Малина	1 стакан	0,82
Зеленый горошек	1 стакан	0,72
Гречка	1 стакан	0,68
Черника	1 стакан	0,50
Просо	1 стакан	0,47
Зеленая фасоль	1 стакан	0,36
Клюква	1 стакан	0,36
Рожь	0,5 стакана	1,44
Базилик	0,5 стакана	0,24
Укроп	0,5 стакана	0,06
Овес	0,25 стакана	1,92
Семена тыквы	0,25 стакана	1,74
Грецкие орехи	0,25 стакана	1,02
Кунжут	0,25 стакана	0,89
Семена подсолнечника	0,25 стакана	0,68
Орехи кешью	0,25 стакана	0,66
Миндаль	0,25 стакана	0,53
Мята	2 ст. л.	0,9
Соевый соус	1 ст. л.	0,09
Гвоздика	2 ч. л.	2,53
Корица	2.ч. л.	0,91
Черный перец	2 ч. л.	0,74
Чеснок	6 зубчиков	0,30
Банан	1 средний	0,32
Кукуруза	1 кочан	0,13
Инжир	1 средний	0,06

Минералогия

Марганец встречается в природе в форме минералов. Более 300 наименований минералов содержат какое-то количество марганца, но лишь незначительное число минералов содержит его в большом количестве и эти минералы являются основным компонентом перспективных для разработки руд. Минералогия марганца сложна, поскольку марганец встречается в двухвалетной, трехвалетной и четырехвалентной форме. Наиболее часто встречающимися марганцевыми минералами являются оксиды, карбонаты, а также более редкие силикаты и сульфиды. Другие минералы также присутствуют в руде, например фосфаты, арсенаты, бораты и т.д. В связи с различной степенью окисления, часть оксидов марганца включает крупные щелочные и щелочноземельные ионы (K+ , Ba2+) в своей пространственной решетке. В результате этого, промышленные руды содержат большое количество примесей и нежелательных элементов. Некоторые элементы невозможно удалить при добыче и обогащении руды.

В большинстве руд марганец находится в четырехвалентном состоянии в качестве оксидов и гидроокисей. При их образовании происходит поглощение кислорода из воздуха и, в связи с этим, расположение месторождений этого типа руд привязано к определенным геологическим явлениям, которые происходят вблизи земной поверхности, такими как эрозия, осаждение и вулканизм. Пиролюзит (MnO₂) и криптомелан (KMn₈O_ie) являются наиболее важными из четырехвалентных марганцевых минералов. Далее следует псиломелан (=романешит). Это аморфный гидроксид со смешанной валентностью марганца, а также с варьируемым содержанием оксидов бария и калия.

Описание марганцевых минералов, залежи которых достаточны для промышленной разработки и пригодны к дальнейшей переработке представлены в таблице 3.1. Браунит и браунит II являются широко распространенными силикатными минералами, встречающимися вместе с биксбиитом, гаусманитом и пиролюзитом в таких месторождениях как Постмасбург (Postmasburg) и месторождение Калахари в Южной Африке, где браунит является основным марганцевым минералом. Родохрозит (марганцевый шпат) является типичным углеродосодержащим минералом в различных рудах.