منگنز

نام منگنز از يك كلمه لاتين به نام mangnes گرفته شده است .
تاريخچه : اولين استفاده ها از منگنز به عصر حجر باز مي گردد . آنجا كه انسانها در حدود ۱۷۰۰۰ سال پيش براي نقاشي بر روي ديوارها ازMnO2 استفاده مي كردند . بعد ها در يونان باستان از آلياژهاي استيل حاوي منگنز در توليد سلاح استفاده مي شد . در مصر و روم نيز از منگنز در صنعت شيشه سازي استفاده مي كردند . در قرن هفدهم يك شيميدان آلماني به نام Glauber پرمنگنات را به عنوان اولين نمك قابل استفاده منگنز كشف كرد . در پايان اين قرن منگنز اساس توليد كلر به شمار مي رفت . در سال ۱۷۷۱ منگنز بوسيله يك شيميدان آلماني شناخته شد و سرانجام در سال ۱۷۷۴ بوسيله يك دانشمند سوئدي به نام Gohann Gahn ايزوله شد و فلز منگنز به صورت منفرد بدست آمد .

پیدایـــــــش
منابع زمینی منگنز ، بسیار زیاد اما بطور نامنظمی پراکنده شده‌اند؛ منابعی که در آریکا واقع شده‌اند، نامرغوب بوده و تهیه آن گران است. آفریقای جنوبی و اوکراین بیش از ۸۰% منابع شناخته شده جهان را دارا هستند؛ آفریقای جنوبی بدون در نظر گرفتن چین و اوکراین بیش از ۸۰% کل آنرا تولید می‌کند. منابع واردات آمریکا ( ۲۰۰۱- ۱۹۹۸) : سنگ معدن منگنز : گابن ۷۰% ، آفریقای جنوبی ۱۰% ، استرالـیا ۹%، مکزیک ۵% و سایر کشورها ۶%. فرومنگنز : آفریقای جنوبی ۴۷% ، فرانسه ۲۲%، مکزیک ۸%، استرالیا ۸% و سایر کشورها ۱۵%. منگنز موجود در کل واردات منگنز: آفریقای جنوبی ۳۱% ، گابن ۲۱%، استرالیا ۱۳% ، مکزیک ۸% و سایر کشورها ۲۷%.

 

منگنز در بورکینوفاسو استخراج می‌شود. مقادیر بسیار زیادی منگنز در سختگاههای منگنز واقع در کف اقیانوسها وجود دارد. در سال ۱۹۷۰، تلاشهایی که برای یافتن روشهای عملی و اقتصادی بهره‌برداری از سختگاههای منگنز انجام می‌شد، متوقف گشت.
خصوصیات قابل توجه

منگنز ، مانند آهن ، فلزی خاکستری‌رنگ است. فلزی است سخت و بسیار شکننده که به‌سختی ذوب اما به‌راحتی اکسیده می‌شود. فلزمنگنز فقط پس از پردازش خاصی فرومغناطیس می‌گردد. کلی‌ترین حالتهای اکسیداسیون منگنز ، ۶+ ، ۴+ ، ۳+ ،۲+ و ۷+ است، اگرچه حالتهای اکسیداسیون از ۷+ تا ۱+ مشاهده می‌شـود. ترکیبات منگنزی که درآنها منگنز دارای حالت اکسیداسیـــون ۷+ می‌باشند، عاملهای اکسید کننده‌ای قوی هستند.
کاربردهــــــــــــا

منگنز به خاطر خصوصیات ثابت کنندگی گوگرد ، اکسیژن‌زدائی و آلیاژ سازی برای تولید آهن و فولاد ضروری است. فولادسازی ، ازجمله بخش تولید آهن آن ، بیشترین مقدار منگنز داخلی را نیاز دارد که اخیرا” بین ۹۰% تا ۸۵% مقدار مورد نیاز است. از بین کاربردهای مختلف دیگر آن ، منگنز بخش اصلی فرمولهای فولادضد زنگ ارزان قیمت و آلیاژهای آلومینیم پرکاربرد را تشکیل می‌دهد.

از اکسید منگنز ، در انواع پیلهای خشک جدید استفاده می‌شود. انتظار می‌رود ماهیت و سطح کلی کاربرد منگنز در آمریکا در آینده ای نزدیک تقریبا” یکسان باقی بماند. هیچ گونه فن‌آوری عملی برای جایگزینی مواد دیگر به جای منگنز یا استفاده از مقادیر داخلی و سایر ذخائر جهت خودکفایی آمریکا نسبـت به کانی منگنز سایر کشورها وجود ندارد.

نقش بیولوژیکی
منگنز ، ماده غذایی است که وجود آن به مقدار کم برای تمامی گونه‌های حیات ، ضروری می‌باشد. رده‌های آنزیمهایی که عوامل مشترک منگنز دارند، بسیار گسترده است و مثلا” شامل oxidoreductases transferases ، hydrolases ، lyases ، isomerases ، ligases ، lectins ، integrins می‌باشند. شاید آرژیناز ، دیسموتاس سوپر اکسید ، حاوی منگنز و سم دیفتری ، معروفترین پلی‌پپتیدهای منگنز باشند.
ترکیبات
پرمنگنات پتاسیم که آنرا بلورهای کاندی هم می‌نامند، به‌علت خصوصیات اکسیداسیون آن ، یک معرف آزمایشگاهی متداول است و بعنوان یک داروی محلی کاربرد دارد؛ ( مثلا” برای درمان بیماریهای ماهی ). دی‌اکسید منگنز در پیلهای خشک کاربرد داشته ، نیز می‌توان از آن برای کلر زدایی شیشه‌هایی که با مقادیر کمی آهن ، سبز رنگ شده‌اند، استفاده نمود. با ترکیبات منگنز ، می‌توان شیشه‌ها را ارغوانی کرد و عامل رنگ ارغوانی واقعی می‌باشد. علاوه بر این‌ها ، از دی‌اکسید منگنز برای تولید اکسیژن ، کلر و رنگهای سیاه جامد استفاده می‌گردد.

ایزوتوپهـــــــــا
منگنز بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Mn-55 می‌باشد. ۱۸ ایزوتوپ پرتوزاد هم برای این عنصر شناسایی شده است که پایدارترین آنها منگنز۵۳ با نیمه عمر ۷/۳ میلیون سال ، منگنز-۵۴ با نیمه عمر ۳۱۲,۳ روز و منگنز-۵۲ با نیمه عمر ۵,۵۹۱ روز هستند. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو از نیمه عمری کمتر از ۳ ساعت برخوردار بوده که نیمه عمر اکثر آنها کمتر از ۱ دقیقه است. همچنین این عنصر دارای ۳ meta states می‌باشد.

 

منگنز ، جزء عناصر گروه آهنی است که تصور می‌شود در ستارگان بزرگ ، اندکی قبل از انفجار ابراختر سنتز شده‌اند. منگنز-۵۳ به شکل Cr-53 با نیمه عمر ۳,۷ میلیون سال فرسایش می‌یابد. منگنز-۵۳ به‌علت نیمه عمر نسبتا” کوتاهش یک رادیونوکلید غیر فعال است. محتویات ایزوتوپی منگنز ، معمولا” با محتویات ایزوتوپی کروم ترکیب می‌شـــــــود که در isotope geology بکار می‌رود. نسبتهای ایزوتوپی منگنز – کروم شواهدی را که از آلومینیم ۲۶ و پالادیم ۱۰۷ برای تاریخ آغازین منظومه شمسی وجود دارد، تقویت می‌کند.

 

ایزوتوپهای منگنز از نظر وزن اتمی بین amu 46 تا amu 65 قرار دارند. حالت فروپاشی اولیه ، قبل از فراوان‌ترین ایزوتوپ پایدار ( Mn-55 ) جذب الکترون و حالت اولیه پس از آن بتا می‌باشد.
هشدارهــــــــــا
مقدار بیش از حد منگنز ، سمی است و به‌علت میزان مسمومیت‌زایی این عنصر تماس با گرده ، بخار و ترکیبات منگنز حتی برای زمانهای کوتاه نباید از حداکثـــر mg/m 35 فراتر رود.
محلولهای پرمنگنات اسیدی کلیه مواد معدنی را که با آنها در تماس هستند، ازبین خواهند برد و قادر به سوزاندن آنها می‌باشند.

شناخت محیط رشد ، منگنز
منگنز به‌میزان بسیار کمی مورد نیاز گیاه است و در صورت زیاد شدن میزان آن در خاک ، بر روی گیاه اثر مسموم کننده خواهد داشت. وجود منگنز برای بسیاری از اعمال گیاهی مانند فتوسنتز ، تنفس و تهیه کلروفیل ضروریست. علایم کمبود آن در گیاهان مختلف متفاوت می‌باشد. سوختگی کنار برگها و یا لکه‌های سوختگی میانه برگها ، همچنین کاهش رشد و گل‌دهی گیاه از نشانه‌های کمبود منگنز است و چون مانند آهن ، درون گیاه غیر قابل انتقال است، ابتدا برگهای جوان علایم کمبود را نشان می‌دهند، در واکنش‌های قلیایی در خاک تثبیت شده و با پایین آوردن واکنش خاک ، بیشتر قابل استفاده می‌گردد. در خاکهای خیلی اسیدی ممکن است به‌علت افزایش بیش از حد جذب آن در گیاه مسمومیت ایجاد شود. برای رفع کمبود منگنز از سولفات منگنز استفاده می‌شود که در خاکهای ایران بازده آن بسیار ناچیز است

نام منگنز از يك كلمه لاتين به نام mangnes گرفته شده است .
خواص شيميايي : اين عنصر داراي خواص شيميايي به شرح زير است :
Atomic number : 25 Atomic weight : 54.93805 amu Atomic volume : 1.39 cm3/mol Atomic radius : 127 pm Molar volume : 7.35 cm3 Heat of fusion : 12.050 kj/mol
Heat of vaporation : 226.0 kj/mol
خواص فيزيكي : اين عنصر داراي خواص فيزيكي به شرح زير است :
State : Solid
Melting point : 1517.2 Ko Boiling point : 2333 Ko Density (293 Ko) : 7.43 g/cm3 Velocity of sound : 5150 m/s Young modulus : 198 Gpa Bulk modulus : 120 Gpa Mineral hardness : 6.0 no units Brinell hardness : 196 MN/m2
Electrical resistivity : 160 μΩcm
Thermal conductivity : 7.81 J/m.sec.deg
Electrycal conductivity : 5.405 J/mohm.cm
Polarizability : 9.4A^3
Ionic radius(+2 ione) : 89 pm
Ionic radius(+3 ione) : 75.3 pm
Color : gray/white

كاربردها : كاربردهاي منگنز به دو دسته صنعتي و غير صنعتي تقسيم مي شود .

كاربردهاي صنعتي : در حدود ۸۰% منگنز توليد شده به مصرف توليد آلياژهاي ferromanganese ميرسد.در استيل ها اين فلز خواص پيچشي , چكش خواري , استحكام , سختي , خشكي و مقاومت در برابر فرسودگي استيل را افزايش مي دهد .
به همراه آلومينيوم و بخصوص مقدار كمي فلز مس تشكيل آلياژهاي ferromagnetic را مي دهد .
در صنعت شيشه سازي از MnO2 به منظور هز بين بردن رنگ آبي يونهاي آهن موجود در شيشه و توليد شيشه شفاف استفاده مي شود .
كاربردهاي غير صنعتي : اكسيدهاي منگنز براي توليد اكسيژن , كلر و از بين بردن رنگهاي تيره استفاده ميشود.از اكسيد Mn2O3 براي تبديل آنيلين به Hydroquinone مورد استفاده قرار مي گيرد .
پرمنگنات منگنز به عنوان يك اكسيد واسطه قوي براي استفاده در دارو سازي توليد مي شود .
يكي از كاربردهاي حياتي منگنز نقش آن به عنوان عنصري ضروري در حفظ سلامتني بدن است . اين عنصر در استفاده از ويتامين B1 بسيار مهم است .

منابع :

۱)http://www.webelements.com/
2)http://www.chemicalelement.com/
3)http://www.manganese.com/
4)http://www.mn.com/
5)http://www.environmentalchemistry.com/