Марганец

Марганец Мп - элемент под номером 25, имеет атомную массу 54,94. По химическим и физическим свойствам марганец очень похож на железо. Однако он тяжелее и более хрупкий, а также менее тугоплавкий (температура плавления 1245 °С).

Марганец химически активный металл, который растворяется на холоду в разбавленных кислотах, не являющихся оксикислота- ми, горит в хлоре с образованием хлорида марганца (МпС1г) и реагирует с кислородом при высоких температурах, образуя оксид МП3О4. Марганец также может давать соединения с бором, углеродом, кремнием и фосфором.

Соединения. Для марганца характерно несколько степеней окисления, однако не все из них имеют практическое значение, поскольку они очень редко встречаются. Наиболее стабильными и важными являются соединения двухвалентного марганца Мп (II). Он образует соли со всеми известными анионами Большая часть этих солей растворима в воде и кристаллизуется в форме кристаллогидратов. Мп (II) также образует серию комплексов с хелатными агентами, такими, как ЭДТА, оксалат и этилендиамин.

Соединения Мп (III) встречаются реже. В водных растворах Мп (III) не стабилен и легко восстанавливается до соединений Мп (II).

Не имеют существенного значения и соединения Мп (IV). Однако оксид марганца (IV) МпОг, пиролюзит, встречается в природе и является одной из основных марганцевых руд.

Мп (VI) обнаружен только в марганат-ионе - (Мп04)2'. Из соединений Мп (VII) наиболее известны соединения, в состав которых входит перманганат-ион (МПО4)'.

Перманганат калия - наиболее широко используемое соединение Мп (VII). Это сильный окислитель, и он широко применяется в химии и фармацевтической промышленности. Из-за того, что по цвету раствор перманганата похож на вино и повсеместно распространен, известно много случаев отравления марганцем.

Распространение. Марганец довольно широко распространен в природе. Он составляет около 0,09 % литосферы и является двенадцатым из наиболее распространенных элементов. Из тяжелых металлов только железо более распространенный элемент. Встречается несколько различных форм марганцевых руд, наиболее важной является пиролюзит - оксид МпОг (IV). Эта руда добывается в различных районах Африки, России и Канаде. Получают марганец из оксида и других руд (главным образом карбоната) путем обжига на воздухе с последующим восстановлением металлическим алюминием.

Извлечение. Самым важным источником марганца является диоксид марганца (МпОг), который обнаруживается в природных и осадочных отложениях в виде пиролюзита Можно выделить еще два типа отложений: скопления карбонатов, состоящих главным образом из родохрозита (МпСОз), а также слоеобразные отложения. Однако лишь осадочные отложения имеют значительный размер, и вырабатываются они обычно открытыми методами. Когда же необходима подземная выработка, применяется камерно-столбовая система разработки; техника глубокой разработки металла используется редко.

Применение. Марганец имеет три наиболее важные области применения в производстве стали:

  • - как реагент для восстановления кислорода и серы, как добавка в производстве специальных сталей, сплавов алюминия и меди;
  • - при изготовлении сухих гальванических элементов, в производстве перманганата калия и других реактивов, содержащих марганец;
  • - как окисляющий агент в химической промышленности.

Марганец используется также как покрытие для электродов. Некоторые соли применяют в качестве осушителей для льняного масла, для отбеливания стекла и текстиля, в крашении и дублении кожи и как удобрение. Метилциклопентадиенилмарганецтрикарбонил СН3С5Н4 Мл (СО)з (ММТ) используется как добавка к топливной нефти, как ингибитор дыма, как антидетонационная добавка к бензину (газолину) и в качестве добавки к тетраэтилсвинцу.

Метаболизм и токсическое действие. Марганец не абсорбируется организмом в больших количествах. В кровь через стенки желудочно-кишечного тракта переходит не более 10 % марганца, поглощенного с пищей. Интенсивность абсорбции зависит от общего состава пищи и, химической формы связи марганца. Абсорбированный марганец выделяется желчью и выводится с калом. В организме взрослого человека содержится 8 мг марганца, причем наибольшая его концентрация - в мышцах и печени.

При загрязнении атмосферы металлической промышленной пылью в легких также может накапливаться марганец в относительно больших концентрациях.

Марганец необходим для поддержания здоровья животных и людей. При отсутствии металла у животных наблюдается ряд хорошо изученных симптомов недостаточности. Это особенно выражается в нарушениях строения скелета. В этих случаях органическое строение костей и хрящей нарушено, а содержание в хрящах важных соединений, таких, как аскорбиновая кислота и хондроитинсульфат, ниже нормы.

Марганец играет важную роль в клеточном метаболизме. Он входит в активный центр многих ферментов (например, ферментов системы синтеза полисахаридов). Нарушения функций этих ферментов являются причиной возникновения дефектов строения хрящей. Более того, пируваткарбоксилаза - фермент системы энергетического обмена - содержит четыре прочно связанных атома марганца на каждую молекулу биотина. Марганец является также компонентом ферментов супероксиддисмутаз, которые подробно изучаются. Эти ферменты играют определенную роль в защите организма от вредного воздействия перекисных радикалов и представляют защиту при некоторых формах рака.

Марганец входит в состав и других ферментов, таких, как фос- фотрансферазы, аргиназы, а также нуклеазы и ДНК-полимеразы.

Известно вредное воздействие марганца на здоровье горняков и рабочих марганцевых производств, но явных доказательств токсичности марганца, входящего в состав пищевых продуктов, нет. Острое отравление парами металла у горняков, добывающих марганец, влияет на центральную нервную систему и может привести к помешательству. Но сведений о подобных неврологических расстройствах при непосредственном заглатывании марганца человеком или животными нет. Марганец, видимо, является одним из наименее токсичных металлов.

Подобно другим переходным металлам марганец образует целый ряд комплексов с органическими реагентами, что используется при колориметрическом анализе.

Марганец в пищевых продуктах. Марганец присутствует в растительных и животных тканях. Он встречается в пищевых продуктах и питьевой воде.

Содержание марганца в большинстве продуктов ограничено небольшим интервалом концентраций, однако различия содержания марганца в различных видах продуктов питания имеются.

Например, злаки, особенно неочищенные, богаты марганцем, его содержание от 2,4 до 14 мг/кг, в мясе и рыбе марганца меньше - 0,35-1,1 и 0,45-1,3 мг/кг соответственно.

Овощи, особенно корнеплоды, несколько богаче марганцем, чем продукты животного происхождения (0,5-2,2 мг/кг). Фрукты могут содержать марганца около 3,6 мг/кг. Для Англии очень существенным источником марганца вследствие большого потребления является чай. Сухой чай содержит от 350 до 900 мг/кг марганца, а различные напитки (включая чай, кофе и множество безалкогольных напитков) содержат от 7,1 до 38 мг/кг марганца.

Анализ общего рациона взрослого человека дает следующие средние значения суточного потребления марганца, мг/кг.

Злаки

Мясо

Рыба

Молоко

Жиры

Овощи

Фрукты и сахара

Напитки

Всего

1,56

0,09

0,02

До 0,04

До 0,02

0,41

0,28

0,24

4,6

Среднее суточное потребление марганца в Великобритании (4,6 мг/кг) укладывается в пределы (2-9 мг), допустимые в ряде стран.

Однако действительный уровень потребления зависит от вида диеты. Если чай не употребляется в большом количестве, то основным источником потребления марганца являются злаки. В этом случае количество потребленного марганца будет зависеть от степени очистки злаков.

При технологической обработке уровень марганца существенно уменьшается не только в злаковых культурах, но и других продуктах, например сахаре. Сахар-сырец содержит 0.4 мг/кг, а рафинированный сахар менее 0,05 мг/кг металла Потери металла при обработке злаков несколько меньше, например, содержание марганца составляет: 4,7 мг/кг - в початках кукурузы и 2,05 мг/кг - в кукурузной муке, 2,8 мг/кг - в необработанном рисе и 1,53 мг/кг - шлифованном.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >