Марганец свойства и применение в медицине. Марганцовка: применение и меры предосторожности

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: Mn

Молекулярная масса: 54,938

Марганец - элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 25. Обозначается символом Mn (лат. Manganum, ма́нганум, в составе формул по-русски читается как марганец, например, KMnO 4 - калий марганец о четыре). Простое вещество марганец (CAS-номер: 7439-96-5) - металл серебристо-белого цвета. Наряду с железом и его сплавами относится к чёрным металлам. Известны пять аллотропных модификаций марганца - четыре с кубической и одна с тетрагональной кристаллической решёткой.

История открытия

Один из основных минералов марганца - пиролюзит - был известен в древности как чёрная магнезия и использовался при варке стекла для его осветления. Его считали разновидностью магнитного железняка, а тот факт, что он не притягивается магнитом, Плиний Старший объяснил женским полом чёрной магнезии, к которому магнит «равнодушен». В 1774 г. шведский химик К. Шееле показал, что в руде содержится неизвестный металл. Он послал образцы руды своему другу химику Ю. Гану, который, нагревая в печке пиролюзит с углем, получил металлический марганец. В начале XIX века для него было принято название «манганум» (от немецкого Manganerz - марганцевая руда).

Распространённость в природе

Марганец - 14-й элемент по распространённости на Земле, а после железа - второй тяжёлый металл, содержащийся в земной коре (0,03 % от общего числа атомов земной коры). Весовое количество марганца увеличивается от кислых (600 г/т) к основным породам (2,2 кг/т). Сопутствует железу во многих его рудах, однако встречаются и самостоятельные месторождения марганца. В чиатурском месторождении (район Кутаиси) сосредоточено до 40 % марганцевых руд. Марганец, рассеянный в горных породах, вымывается водой и уносится в Мировой океан. При этом его содержание в морской воде незначительно (10−7-10−6%), а в глубоких местах океана его концентрация возрастает до 0,3 % 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.

Минералы марганца

• пиролюзит MnO 2 ·xH 2 O, самый распространённый минерал (содержит 63,2 % марганца);
• манганит (бурая марганцевая руда) MnO(OH) (62,5 % марганца);
• браунит 3Mn 2 O 3 ·MnSiO3 (69,5 % марганца);
• гаусманит (MnIIMn2III)O 4 ;
• родохрозит (марганцевый шпат, малиновый шпат) MnCO 3 (47,8 % марганца);
• псиломелан mMnO MnO 2 nH 2 O (45-60 % марганца);
• пурпурит Mn 3 +, (36,65 % марганца).

Получение

• Алюминотермическим методом, восстанавливая оксид Mn 2 O 3 , образующийся при прокаливании пиролюзита.
• Восстановлением железосодержащих оксидных руд марганца коксом. Этим способом в металлургии обычно получают ферромарганец (~80 % Mn).
• Чистый металлический марганец получают электролизом.

Физические свойства

Некоторые свойства приведены в таблице. Другие свойства марганца:

• Работа выхода электрона: 4,1 эВ
• Коэффициент линейного температурного расширения: 0,000022 см/см/°C (при 0 °C)
• Электропроводность: 0,00695·106 Ом -1 ·см -1
• Теплопроводность: 0,0782 Вт/см·K
• Энтальпия атомизации: 280,3 кДж/моль при 25 °C
• Энтальпия плавления: 14,64 кДж/моль
• Энтальпия испарения: 219,7 кДж/моль
• Твёрдость
• по шкале Бринелля: Мн/м²
• по шкале Мооса: 4
• Давление паров: 121 Па при 1244 °C
• Молярный объём: 7,35 см³/моль

Химические свойства

Характерные степени окисления марганца: 0, +2, +3, +4, +6, +7 (степени окисления +1, +5 малохарактерны). При окислении на воздухе пассивируется. Порошкообразный марганец сгорает в кислороде.
Марганец при нагревании разлагает воду , вытесняя водород. При этом слой образующегося гидроксида марганца замедляет реакцию. Марганец поглощает водород, с повышением температуры его растворимость в марганце увеличивается. При температуре выше 1200 °C взаимодействует с азотом, образуя различные по составу нитриды.
Углерод реагирует с расплавленным марганцем, образуя карбиды Mn 3 C и другие. Образует также силициды, бориды, фосфиды. В щелочном растворе марганец устойчив.
Марганец образует следующие оксиды: MnO, Mn 2 O 3 , MnO 2 , MnO 3 (не выделен в свободном состоянии) и марганцевый ангидрид Mn 2 O 7 .
Mn 2 O 7 в обычных условиях жидкое маслянистое вещество тёмно-зелёного цвета, очень неустойчивое; в смеси с концентрированной серной кислотой воспламеняет органические вещества. При 90 °C Mn2O7 разлагается со взрывом. Наиболее устойчивы оксиды Mn 2 O 3 и MnO 2 , а также комбинированный оксид Mn 3 O 4 (2MnO·MnO 2 , или соль Mn 2 MnO 4). При сплавлении оксида марганца (IV) (пиролюзит) со щелочами в присутствии кислорода образуются манганаты. Раствор манганата имеет тёмно-зелёный цвет. Раствор окрашивается в малиновый цвет из-за появления аниона MnO 4 − , и из него выпадает коричневый осадок оксида-гидроксида марганца (IV).
Марганцевая кислота очень сильная, но неустойчивая, её невозможно сконцентрировать более, чем до 20 %. Сама кислота и её соли (перманганаты) - сильные окислители. Например, перманганат калия в зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде - до соединений марганца (II), в нейтральной - до соединений марганца (IV), в сильно щелочной - до соединений марганца (VI).
При прокаливании перманганаты разлагаются с выделением кислорода (один из лабораторных способов получения чистого кислорода). Под действием сильных окислителей ион Mn 2+ переходит в ион MnO 4 - . Эта реакция используется для качественного определения Mn 2+ (см. в разделе «Определение методами химического анализа»).
При подщелачивании растворов солей Mn (II) из них выпадает осадок гидроксида марганца (II), быстро буреющий на воздухе в результате окисления. Подробное описание реакции см. в разделе «Определение методами химического анализа».
Соли MnCl 3 , Mn 2 (SO 4) 3 неустойчивы. Гидроксиды Mn(OH) 2 и Mn(OH) 3 имеют основный характер, MnO(OH) 2 - амфотерный. Хлорид марганца (IV) MnCl 4 очень неустойчив, разлагается при нагревании, чем пользуются для получения хлора. Нулевая степень окисления у марганца проявляется в соединениях с σ-донорными и π-акцепторными лигандами. Так, для марганца и известен карбонил состава Mn 2 (CO) 10 .
Известны и другие соединения марганца с σ-донорными и π-акцепторными лигандами (PF 3 , NO, N 2 , P(C 5 H 5) 3).

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 (эта сталь резко упрочняется и становится твёрже при ударах). 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-х-40х 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 определенного 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, MnO 2 используется в таких элементах в качестве окислителя-деполяризатора. Соединения марганца также широко используются как в тонком органическом синтезе (MnO 2 и KMnO 4 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-э. д. с 500 мкВ/К).

Биологическая роль и содержание в живых организмах

Марганец содержится в организмах всех растений и животных, хотя его содержание обычно очень мало, порядка тысячных долей процента, он оказывает значительное влияние на жизнедеятельность, то есть является микроэлементом. Марганец оказывает влияние на рост, образование крови и функции половых желёз. Особо богаты марганцем листья свёклы - до 0,03 %, а также большие его количества содержатся в организмах рыжих муравьёв - до 0,05 %. Некоторые бактерии содержат до нескольких процентов марганца. Избыточное накопление марганца в организме сказывается, в первую очередь, на функционировании центральной нервной системы. Это проявляется в утомляемости, сонливости, ухудшении функций памяти. Марганец является политропным ядом, поражающим также лёгкие, сердечно-сосудистую и гепатобиллиарную системы, вызывает аллергический и мутагенный эффект

Токсичность

Токсическая доза для человека составляет 40 мг марганца в день. Летальная доза для человека не определена. При пероральном поступлении марганец относится к наименее ядовитым микроэлементам. Главными признаками отравления марганцем у животных являются угнетение роста, понижение аппетита, нарушение метаболизма железа и изменение функции мозга. Сообщений о случаях отравления марганцем у людей, вызванных приёмом пищи с высоким содержанием марганца, нет. В основном отравление людей наблюдается в случаях хронической ингаляции больших количеств марганца на производстве. Оно проявляется в виде тяжёлых нарушений психики, включая гиперраздражительность, гипермоторику и галлюцинации - «марганцевое безумие». В дальнейшем развиваются изменения в экстрапирамидной системе, подобные болезни Паркинсона. Чтобы развилась клиническая картина хронического отравления марганцем, обычно требуется несколько лет. Она характеризуется достаточно медленным нарастанием патологических изменений в организме, вызываемых повышенным содержанием марганца в окружающей среде (в частности, распространение эндемического зоба, не связанного с дефицитом йода).

Месторождение

Усинское месторождение марганца

(Пока оценок нет)

Что такое марганцовка? Это бытовое название калиевой соли марганцевой кислоты, которая ещё имеет название перманганат калия или марганцовокислый калий. Твёрдое вещество в форме мельчайших кристаллов тёмно-фиолетового цвета со стеклянным блеском знакомо практически всем. В состав вещества входит марганец, калий и кислород. Хорошо растворяется в воде, является отличным окислителем. Обладает широким спектром специфических свойств, которые ценятся и используются в медицине (традиционной и народной), косметологии, ветеринарии и в быту.

Перманганат калия в водном растворе разлагается, в результате чего выделяется осадок темного коричневого цвета – диоксид марганца. При взаимодействии слабо концентрированного осадка с органическими белками образуются особые вещества, создающие на раневой поверхности тонкую плёнку – так проявляет себя вяжущее воздействие марганцовки.

В высокой концентрации, наоборот, проявляется раздражающее и прижигающее действие марганца на организм человека.

Кроме того, при контакте с легко окисляемой органической поверхностью, водный раствор марганцовки начинает активно выделять атомарный кислород, известный своей способностью убивать микробы и бактерии. Поэтому перманганат калия с давних времён славится своим антисептическим действием.

Выделяющийся атомарный кислород обладает ещё и дезодорирующим свойством — он окисляет летучие соединения пахучих веществ, убирая неприятные запахи.

Опасна марганцовка тем, что чрезмерная концентрация или употребление кристаллов внутрь может вызвать сильнейшие ожоги и отравление.

Применение в медицине

Марганцовка нашла применение в медицине. Растворы марганцовки в различных разведениях используются медиками в комплексном лечении многих заболеваний:

• Токсикологи с их помощью нейтрализуют интоксикацию, вызванную алкалоидами (стрихнином, кофеином, никотином, кокаином). При пищевых отравлениях промывание желудка слабым раствором марганцовки является самым лучшим средством первой помощи.
• Хирурги используют свежеприготовленные растворы марганцовки для обработки ран и нарывов при анаэробных и гнилостных инфекциях. Очень эффективны они и при гнойной инфекции мягких тканей пальцев – панариции.
• Гинекологи и урологи применяют средство для лечения грибковых, бактериальных и воспалительных заболеваний. Хорошее действие окажут ежедневные процедуры спринцевания при молочнице у женщин, и промывания при наружных воспалительных процессах у мужчин.
• Стоматологи проводят орошение воспалённых мест при стоматите, гингивите и пародонтозе. В слабой концентрации средство подходит для ополаскивания рта во время лечения зубов, что позволяет избежать инфицирования.
• Дерматологи таким образом лечат различные кожные заболевания. Смазывание высыпаний при ветряной оспе, например, снимает зуд и боль, способствует быстрейшему рубцеванию. При ожоге образующаяся плёнка предохраняет повреждённую поверхность от раздражений и уменьшает болевые ощущения.

Использование при уходе за детьми

Вопрос о том, добавлять или не добавлять марганцовку при купании новорождённых — неоднозначен. Врачи, учитывая обеззараживающие действие вещества, рекомендуют такие ванночки, пока свежа пупочная ранка. Длительное купание в такой воде может привести к сухости и шелушению кожи, а также вызвать аллергическую реакцию.

Готовить раствор нужно очень внимательно и аккуратно. Запрещено сыпать кристаллы перманганата сразу в ванночку. Некоторые из них могут не раствориться и вызвать ожог кожи и глаз. Также существует опасность ошибиться с концентрацией.

Готовить воду для купания нужно последовательно:

• растворить марганцовку в стакане;
• процедить через плотный марлевый фильтр;
• вливать в ванночку, до получения светло-розового цвета.

Только выполнив такие требования, вы будете уверены в полной безопасности вашего малыша.

Применение в народной медицине

Баночка с кристаллами марганцовки найдётся, наверное, в каждом доме. В народе давно знают и ценят это средство за его доступность, эффективность и широкую сферу применения. Существует множество народных, так называемых «бабушкиных» рецептов, передающихся из поколения в поколение, основанных на применении марганцевого раствора:

В случае появления побочных эффектов в виде отёка, необычной окраски слизистых, острой боли или судорог – лечение марганцовкой нужно немедленно прекратить.

Использование в быту

Широкое применение марганцовки в быту объясняется её многочисленными замечательными свойствами. С её помощью:

Нужно знать, что калия перманганат может быть взрывоопасен при взаимодействии с некоторыми веществами (углем, танином, сахаром). Поэтому его кристаллы должны храниться в стеклянных, плотно закрытых ёмкостях, в недоступной для детей зоне. Производители указывают срок годности марганцовки – не более 5 лет в прохладном (не выше 25 0 С) месте.

Практика показывает, что сохранять свои свойства в сухом виде марганцовка может гораздо дольше, тогда как срок годности готового раствора не превышает и двух дней.

Марганцовка – уникальное средство, сфера применения и популярность которого с годами только растёт. Она принесёт ещё немало пользы людям, при условии грамотного хранения и использования.

В нашей сегодняшней статье:

О полезных свойствах марганцовки известно очень давно. Еще наши бабушки запасались заветными пузырьками с порошком темно-фиолетового цвета, которые у многих сохранились в аптечках и по сей день. Перманганат калия, а простыми словами марганцовка, широко применяется в быту и медицине.

Привычный для нас антисептик не только активно борется с различными микробами и возбудителями инфекций, но и оказывает благотворное действие при отравлениях и многих других симптомах.

Сфера применения марганцовки

Благодаря своим удивительным лечебным свойствам, перманганат калия так активно практикуется в области традиционной и нетрадиционной медицины, косметологии и даже гинекологии. Марганцовокислый калий также применяется в садоводстве, как эффективное средство борьбы с мелкими вредителями и заболеваниями растений.

Путешествующие берут марганцовку с собой для обеззараживания полученных ран или питьевой воды, в этом случае нужно добавить к ней несколько кристалликов. Концентрированный раствор является сильным окислителем и воздействует на пластмассу, дерево и металл. Используя марганцовку в домашних условиях, следует знать, что это вещество способно изрядно подпортить металлическую раковину или ванну. Пятна, оставленные после раствора, практически не отмываются.

Образуется марганцовка после электролиза едкого калия и марганцевого анода. В процессе своего распада анод растворяется и образует фиолетовый раствор, который содержит ионы перманганата. На катоде выделяется водород, а затем уже в виде осадка проявляется тот самый марганец.

Этот препарат входит в число лидеров по части обладания противомикробными свойствами. В виде порошка он продается в аптеках, но в последние годы некоторые фармацевтические компании продают его только по рецепту. Срок годности марганцовки неограничен, однако нужно подчеркнуть, что только самый свежий раствор способен уничтожать любые возбудители, обладая активной стерилизацией любой поверхности. Существует она в виде кристаллов, которые, в случае необходимости растворяют в воде для получения раствора. Отличается он по цвету: бледно-розовый оттенок говорит о слабой концентрации, ярко-малиновый – наоборот. Готовят лечебный раствор в основном из расчета 10 кристалликов на 1 литр воды, в дальнейшем корректируя его крепость по цвету. Всегда очень важно полностью размешивать порошок марганцовки, поскольку не растворившиеся частички при соприкосновении с кожей могут вызвать ожоги.

Использование марганцовокислого калия в медицине обусловлено его обеззараживающими свойствами. Приготовленный раствор применяют для обработки порезов, промывки ран и мозолей. При воспалениях горла и глотки назначают полоскания не концентрированным раствором марганца. Этим средством промывают больное место 4 раза в сутки. Очень часто используют раствор перманганата калия в качестве препарата для орошения ротовой полости, а именно, при болезнях десен.

Лечение марганцовкой

• Марганцовка при . Популярна марганцовка при пищевых отравлениях и поносе. Ощутив первые признаки, больной должен выпить слабый раствор, который способен стимулировать процесс очищения кишечника.
• Для приема внутрь при устранении интоксикации организма на 200 мл воды понадобится буквально 2 кристаллика порошка. Хорошо размешав препарат, нужно выпить эту воду за один раз. Этот хороший антисептик поможет нейтрализовать инфекцию в желудке.
• При гипергидрозе или повышенной потливости. Если сильно потеют ноги, то хорошим способом устранения этой проблемы станут ванночки со слабым раствором марганцовки. Эта процедура, как правило, не должна занимать более 15 минут, а температура воды – не более 40 градусов. После пропаривания ступней их нужно насухо вытереть и промазать формалиновым раствором (1%).
• Как уже было отмечено, перманганат калия – это замечательный антисептик, который необычайно полезен при обработке разных повреждений. Нужно знать о том, как правильно использовать марганцовку по назначению. Непосредственно рану марганцевой водой не промывают, а обрабатывают лишь края. Дезинфицирующее средство для серьезной раны готовится из расчета: небольшое количество порошка на кончике ножа на 1 л. воды. При незначительном повреждении кожи достаточно развести слабый раствор, промыть этот участок, после чего смазать йодом.
• При пирсинге. Сейчас очень многие девушки и парни стараются выглядеть как можно более креативно и неординарно, в том числе, прокалывают себе уши, пупки, ноздри и брови. Но к сведению молодых людей, подобные эксперименты чреваты неприятными последствиями, если за ними не будет должного ухода. Чтобы избежать заражения тканей после прокалывания иглой, необходима тщательная обработка ран антисептическими средствами. Слабый раствор марганца в этом случае будет очень кстати. Место пирсинга нужно дезинфицировать как минимум 2 раза в день и только чистыми руками.
• Если вас беспокоят надоедливые или мозоли, то марганцовка и здесь пригодится. Концентрированный раствор перманганата калия отлично прижигает все ненужные наросты на коже, для этого достаточно смазывать их марганцовкой ежедневно.
• При грибковых заболеваниях женских и мужских наружных половых органов доктора очень часто прописывают своим пациентам безболезненное и безвредное средство – марганцевый раствор для промываний. Для лечения молочницы назначают ежедневные спринцевания бледно-розовым раствором, важно лишь следить за тем, чтобы все кристаллики полностью растворялись в воде. В противном случае это может вызвать повреждение слизистых оболочек и раздражение.

Марганцовка при уходе за ребенком

Вероятно, вы могли слышать о том, что некоторые мамочки используют марганцовку для ухода за новорожденным малышом. Во время купания ребенка в воду добавляют немного этого порошка для того, чтобы вода обрела обеззараживающие свойства. Врачи, в свою очередь, к этому методу относятся скептически, считая, что малейшее превышение допустимой дозировки марганца способно нанести ожоги малышу. То же самое касается и не до конца растворившихся кристалликов.

Если вопреки всем опасениям, вы решили использовать марганцовку, считая ее самым эффективным и неалергенным антисептиком, то должны знать правила приготовления раствора для купания ребенка. Готовить его лучше всего последовательно. Сначала разведите марганцовку в стакане воды, затем получившийся насыщенный раствор процедите через марлю, сложенную в несколько слоев. Только после этого раствор можно вливать в ванную до тех пор, пока вода не получит бледно-розовый оттенок, но насыпать кристаллики марганца сразу в ванну категорически запрещено. Чтобы обработать пупок новорожденного, используйте более насыщенную смесь.

Марганцовка в домашней аптечке:

• Марганцовокислый калий быстро снимет боль от мозолей. Для этого в раствор марганцовки нужно добавить немного поваренной соли, растворить все и пропарить ноги в этой жидкости около 20 минут. После этого ступни нужно вытереть и через некоторое время боль прекратится.
• Неприятный , проявляющийся высыпаниями и появлением пузырей на коже, также лечится марганцовкой. Необходимо ежедневно смазывать пораженные участки 10%-м раствором марганца в течение недели.
• Народные целители рекомендуют использовать марганцовку при запущенном геморрое. Целебный раствор готовится так: на 3 л воды нужно добавить несколько кристалликов марганца, 1 ч.л. соды, 1 ст.л. растительного масла и 200 г кипяченого молока. Раствор подогреть, перемешать и влить в ванну.
• Ежедневно на ночь рекомендуется принимать такую ванну в течение 20 минут, и через 7 дней вы избавитесь от неприятного геморроя.
• Лечат марганцовкой даже признаки дизентерии. Состав лечебного средства включает в себя несколько кристалликов марганца, разведенных в 500 г воды. Концентрацию раствора можно увеличивать в зависимости от возраста больного. Например, грудным детям дают бедно-розовый раствор, а взрослым – малиновый. Принимать лекарство нужно внутрь, параллельно с проведением очищающих клизм.

Противопоказаниями к применению перманганата калия является индивидуальная непереносимость или аллергия. Чтобы это понять, нужно проследить за реакцией организма на марганцевые растворы. Прием марганцовки необходимо сразу же прекратить, если появились отеки, слизистые оболочки в горле изменили цвет, возникли судороги или резкая боль при очередном приеме внутрь. Перед использованием этого средства все же рекомендуется проконсультироваться с участковым терапевтом.

За счет своего окисляющего воздействия марганцовокислый калий просто не совместим с одновременным применением активированного угля и других легко окисляемых веществ. Хранить бутылочку с порошком нужно вдали от детей и легко окисляющихся препаратов, которые при соприкосновении с кристаллами марганца могут привести к возгоранию.

Популярность этого старинного средства с годами не угасает и практика применения марганцовки растет. МедБлок рекомендует запомнить самое главное, что только при соблюдении всех правил обращения с марганцовкой она будет абсолютно безопасной для человека и окажет свое настоящее благотворное воздействие.

• Обозначение - Mn (Manganese);
• Период - IV;
• Группа - 7 (VIIb);
• Атомная масса - 54,938046;
• Атомный номер - 25;
• Радиус атома = 127 пм;
• Ковалентный радиус = 117 пм;
• Распределение электронов - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 ;
• t плавления = 1244°C;
• t кипения = 1962°C;
• Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 1,55/1,60;
• Степень окисления: +7, +6, +5, +4, +3, +2, +1, 0;
• Плотность (н. у.) = 7,21 г/см 3 ;
• Молярный объем = 7,35 см 3 /моль.

Соединения марганца:

Пиролюзит(минерал марганца) был известен людям еще с древних времен, он использовался нашими предками для осветления стекла, получаемого варкой. До 1774 г. пиролюзит считали разновидностью магнитного железняка. И только в 1774 г. швед К. Шееле догадался, что в пиролюзите присутствует неизвестный тогдашней науке металл, после чего Ю. Ган получил металлический марганец, нагревая пиролюзит в печке с углем. Свое название "марганец" получил в начале 19 века (от немецкого Manganerz - марганцевая руда).

Марганец занимает 14-е место среди всех химических элементов по распространенности в земной коре. Больше всего марганца содержится в основных породах. Самостоятельные месторождения марганца крайне редки, чаще этот металл сопутствует железу во многих его рудах. Достаточно много марганца содержится в железо-марганцевых конкрециях, расположенных в донной части Мирового океана.

Минералы, богатые марганцем:

• пиролюзит - MnO 2 ·n H 2 O
• манганит - MnO(OH)
• марганцевый шпат - MnCO 3
• браунит - 3Mn 2 O 3 ·MnSiO 3

Рис. Строение атома марганца .

Электронная конфигурация атома марганца - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2 (см. Электронная структура атомов). В образовании химических связей с другими элементами могут участвовать 2 электрона, находящихся на внешнем 4s-уровне + 5 электронов 3d-подуровня (всего 7 электронов), поэтому в соединениях марганец может принимать степени окисления от +7 до +1 (наиболее часто встречаются +7, +2). Марганец является химически активным металлом. Аналогично алюминию при комнатной температуре реагирует с кислордом, содержащимся в атмосферном воздухе, с образованием прочной защитной оксидной пленки, которая предотвращает дальнейшее окисление металла.

Физические свойства марганца:

• металл серебристо-белого цвета;
• твердый;
• хрупкий при н. у.

Известны 4 модификации марганца: α-форма; β-форма; γ-форма; δ-форма.

До 710°C устойчивой является α-форма, которая при дальнейшем нагревании последовательно через все модификации переходит к δ-форме (1137°C).

Химические свойства марганца

• марганец (порошок) легко реагирует с кислородом, образуя оксиды, вид которого зависит от температуры реакции:
  • 450°C - MnO 2 ;
  • 600°C - Mn 2 O 3 ;
  • 950°C - Mn 3 O 4 ;
  • 1300°C - MnO.
• мелкораздробленный марганец при нагревании реагирует с водой с выделением водорода:
  Mn + 2H 2 O = Mn(OH) 2 + H 2 ;
• марганец (порошок) при нагревании вступает в реакцию с азотом, углеродом, серой, фосфором:
  Mn + S = MnS;
• активно реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами с выделением водорода:
  Mn + 2HCl = MnCl 2 + H 2 ;
• реагирует с разбавленной азотной кислотой:
  3Mn + 8HNO 3 = 3Mn(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

Применение и получение марганца

Получение марганца:

• чистый марганец получают электролизом водных растворов MnSO 4 с добавкой (NH 4) 2 SO 4 при pH=8-8,5: анод - свинец; катод - нержавеющая сталь (чешуйки марганца снимают с катодов);
• менее чистый марганец получают из его оксидов металлотермическими методами:
  • алюмотермия:
    4Al + 3MnO 2 = 3Mn + 2Al 2 O 3 ;
  • кремнийтермия:
    Si + MnO 2 = Mn + SiO 2 .

Применение марганца:

• в металлургии марганец используют для связывания серы и кислорода:
  Mn + S = MnS; 2Mn + O 2 = 2MnO;
• в качестве лигирующей добавки при выплавке различных сплавов (марганец дает коррозоустойчивость, вязкость, твердость):
  • манганин - сплав марганца с медью и никелем;
  • ферромарганец - сплав марганца с железом;
  • марганцевая бронза - сплав марганца с медью.
• Калия перманганат издавная используют в качестве антисепитческого средства, которое действует только на поверхности кожи и слизистых оболочек.

Биологическая роль марганца:

Марганец входит в десятку "металлов жизни", необходимых для нормальной жизнедеятельности животных и растительных клеток.

В теле взрослого человека содержится порядка 12 мг марганца, который участвует в образовании белковых комплексов, а также входит в состав некоторых нуклеиновых кислот, аминокислот, ферментов (аргиназы и холинэстеразы).

Марганец наряду с магнием участвует в активации гидролиза АТФ, обеспечивая тем самым энергетическую жизнедеятельность живой клетки.

Ионы марганца участвуют в активации нуклеазы - данный фермент необходим для разложения нуклеиновых кислот до нуклеотидов.

Министерство образования и науки Украины

Национальный горный университет

Кафедра экологии

Поисково-аналитическая работа

По дисциплине: «Экология человека»

На тему: «Марганец»

Выполнила:

Ст. группы ГЕк-02-1

Филоненко Е. С.

Проверил:

Богданов В. К.

Днепропетровск

Введение

1. Историческая справка........................................................................4

2. Применение марганца........................................................................5

3. Получение марганца...........................................................................5

4. Соединения марганца в биологических системах...........................5

5. Объем производства марганцевой руды по предприятиям.............6

6. Марганцевые удобрения.....................................................................6

7. Заболевание вызываемые токсином Марганца.............................7

Список литературы

Введение

Во второй половине ХХ века основную опасность для здоровья населения и проблему для здравоохранения стали представлять неинфекционные заболевания, в первую очередь болезни ЦНС, и сердечно-сосудистой системы.

В данной поисково-аналитической роботе речь пойдет о химическом элементе Марганец .

Эту тему я взяла, так как сегодня она актуальна. Каждый третий человек болен какой-то болезнью, связанной с некоторыми элементами периодической системы Менделеева.

Марганец

Историческая справка

Минералы Марганца известны издавна. Древнеримский натуралист Плиний упоминает о чёрном камне, который использовали для обесцвечивания жидкой стеклянной массы; речь шла о минерале пиролюзите MnO 2 . В Грузии пиролюзит с древнейших времён служил присадочным материалом при получении железа. Долгое время пиролюзит называли чёрной магнезией и считали разновидностью магнитного железняка. В 1774 году К.Шелле доказал, что это соединение неизвестного металла, а другой шведский учёный Ю.Гаи, сильно нагревая смесь пиролюзита с углём, получил Марганец загрязнённый углеродом. Название Марганец традиционно происходит от немецкого Marganerz -марганцевая руда.

Марганец - серебристо-белый твёрдый хрупкий металл. Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых термодинамически устойчива в определённом интервале температур. Ниже 707 0 С устойчив a-марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 707 0 С обусловливает его хрупкость.

Некоторые физические константы марганца приведены ниже:

Плотность, г/см 3 ....................................................... 7,44

Т. Пл., 0 С................................................................. 1245

Т.кип., 0 С................................................................ ~2080

S 0 298 , Дж / град · моль........................................................... 32,0

DH возг. 298, кДж / моль...................................................... 280

E 0 298 Mn 2+ + 2e = Mn, В........................................... -1,78

Марганец - d-элемент VII группы периодической системы, с конфигурацией валентных электронов 3d 5 4s 2 .

Некоторые сведения об этом элементе приведены ниже:

Атомная масса.................................................... 54,9380

Валентные электроны........................................... 3d 5 4s 2

Металлический атомный радиус, нм..................... 0,130

Условный радиус иона Mn 2+ , нм........................... 0,052

Условный радиус иона Mn 7+ , нм........................... 0,046

Энергия ионизации Mn 0 ® Mn + , эВ........................ 7,44

Применение марганца

Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40), к которым относятся все элементы переходных рядов, марганец занимает по распространенности в земной коре третье место вслед за железом и титаном. Небольшие количества марганца содержат многие горные породы. Вместе с тем, встречаются и скопления его кислородных соединений, главным образом в виде минерала пиролюзита - MnO 2 .

Марганец в большом количестве применяется в металлургии в процессе получения сталей для удаления из них серы и кислорода. Однако в расплав добавляют не марганец, а сплав железа с марганцем - ферромарганец, который получают восстановлением пиролюзита углём. Добавки марганца к сталям повышают их устойчивость к износу и механическим напряжениям. В сплавах цветных металлов марганец увеличивает их прочность и устойчивость к коррозии.

Диоксид марганца используют в качестве катализатора в процессах окисления аммиака, органических реакциях и реакциях разложения неорганических солей. В керамической промышленности MnO 2 используют для окрашивания эмалей и глазурей в черный и тёмно-коричневый цвет. Высокодисперсный MnO 2 обладает хорошей адсорбирующей способностью и применяется для очистки воздуха от вредных примесей.

Перманганат калия применяют для отбеливания льна и шерсти, обесцвечивания технологических растворов, как окислитель органических веществ.

В медицине применяют некоторые соли марганца. Например, перманганат калия применяют как антисептическое средство в виде водного раствора, для промывания ран, полоскания горла, смазывания язв и ожогов. Раствор KMnO 4 применяют и внутрь при некоторых случаях отравления алкалоидами и цианидами. Марганец является одним из активнейших микроэлементов и встречается почти во всех растительных и живых организмах. Он улучшает процессы кроветворения в организмах.

Не стоит забывать, что соединения марганца могут оказывать токсичное действие на организм человека. Предельно допустимая концентрация марганца в воздухе 0.3 мг/м 3 . При выраженном отравлении наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцевого паркинсонизма .

Получение марганца

Чистый марганец может быть получен электролизом растворов его солей. Однако, поскольку 90% всей добычи марганца потребляется при изготовлении различных сплавов на основе железа, из руд обычно выплавляют прямо его высокопроцентный сплав с железом – ферромарганец.

Соединения марганца в биологических системах

Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше.

Марганец принадлежит к числу немногих элементов, способных существовать в восьми различных состояниях окисления. Однако в биологических системах реализуются только два из этих состояний: Mn (II) и Mn (III).

Объем производства марганцевой руды по предприятиям

- Марганецкий ГОК - Орджоникидзевский ГОК

Марганецкий ГОК

Месторождение марганцевых руд было открыто в 1883 году. В 1985 г. на базе этого месторождения начал добычу руды Покровский рудник. По мере развития рудника и возникновения новых карьеров и шахт сформировался Марганецкий ГОК.

В составе производственной структуры комбината: два карьера для открытой добычи марганцевой руды, пять шахт для подземной добычи, три обогатительных фабрики, а также необходимые вспомогательные цеха и службы, в т.ч. ремонтно-механический, транспортный и пр.

Орджоникидзевский ГОК

Основным видом выпускаемой продукции является марганцевый концентрат различных сортов с содержанием чистого марганца от 26% до 43% (в зависимости от сортности). Попутные продукты - керамзитовая глина и шламы.

Добычу марганцевой руды предприятие ведется на закрепленных за ним рудных полях. Запасов руд хватит на срок более 30 лет. Запасы марганцевой руды в Украине суммарно по Орджоникидзевскому и Марганцевому горно-обогатительным комбинатам составляет треть всех мировых запасов.

Марганцевые удобрения

Марганцевыми удобрениями служат марганцевые шлаки, содержащие до 15% марганца, а также сернокислый марганец. Но наибольшее распространение получил марганизированный суперфосфат, содержащий около 2-3% марганца.

Микроудобрения применяют также в виде некорневых подкормок, опрыскивая растения соответствующим раствором или замачивая в нем семена перед посевом.

Марганец активно влияет на обмен белков, углеводов и жиров. Важной также считается способность марганца усиливать действие инсулина и поддерживать определенный уровень холестерина в крови. В присутствии марганца организм полнее использует жиры. Сравнительно богаты этим микроэлементом крупы (в первую очередь овсяная и гречневая), фасоль, горох, говяжья печень и многие хлебобулочные изделия, которыми практически восполняется суточная потребность человека в марганце - 5,0-10,0 мг.

Заболевание вызываемые токсином Марганца

Как было сказано выше, соединения марганца вызывают токсичное воздействие на человека. Самое распостранненое заболевание – это синдром Паркинсона. Также следствие этих токсинов бывают заболевания: Центрально - Нервной Системы, пневмония, рак желудка и летаргия.

Болезнь Паркинсона

Болезнь Паркинсона - это наследственное заболевание в связи с поражением (дегенерацией нейронов) подкоркового образования мозга - «черной субстанции» из-за отсутствия фермента (L-тирозингидрогеназы) и снижения ДОФАмина. Страдая «дрожательным параличом» Джемс Паркинсон - врач, описал «свое заболевание» в литературе в 1818 году, а один из известнейших невропатологов - Шарко назвал его «болезнью Паркинсона». Частота заболевания до 70 лет - 180 больных на 100 000 населения. после 70 лет - 1800 больных на 100 000 населения. Мужчины болеют в 1.6 раза чаще, чем женщины.