Манган

Манган  (₂₅Mn)

Општи својства
Име и симбол	манган (Mn)
Изглед	металик сребрена
Манганот во периодниот систем
– ↑ Mn ↓ Tc хром ← манган → железо
Атомски број	25
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)	54.938044(3)
Категорија	преоден метал
Група и блок	група 7, d-блок
Периода	IV периода
Електронска конфигурација	[Ar] 3d5 4s2
по обвивка	2, 8, 13, 2
Физички својства
Фаза	цврста
Точка на топење	1.519 K ​(1.246 °C)
Точка на вриење	2.334 K ​(2.061 °C)
Густина близу с.т.	7,21 г/см3
кога е течен, при т.т.	5,95 г/см3
Топлина на топење	12,91 kJ/mol
Топлина на испарување	221 kJ/mol
Моларен топлински капацитет	26,32 J/(mol·K)
парен притисок P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k при T (K) 1.228 1.347 1.493 1.691 1.955 2.333
Атомски својства
Оксидациони степени	7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −3 ​киселински, базичен или амфотерен оксид; во зависност од оксидационата сосотојба
Електронегативност	Полингова скала: 1,55
Енергии на јонизација	I: 717,3 kJ/mol II: 1.509,0 kJ/mol II: 3.248 kJ/mol (повеќе)
Атомски полупречник	емпириски: 127 пм
Ковалентен полупречник	Слаб спин: 139±5 pm силен спин: 161±8 пм
Спектрални линии на манган
Разни податоци
Кристална структура	​телоцентрирана коцкеста (тцк)
Брзина на звукот тенка прачка	5.150 м/с (при 20 °C)
Топлинско ширење	21,7 µм/(m·K) (при 25 °C)
Топлинска спроводливост	7,81 W/(m·K)
Електрична отпорност	1,44 µΩ·m (при 20 °C)
Магнетно подредување	парамагнетно
Модул на растегливост	198 GPa
Модул на збивливост	120 GPa
Мосова тврдост	6
Бринелова тврдост	196 MPa
CAS-број	7439-96-5
Историја
Откриен	Торбен Олоф Бергман (1770)
Првпат издвоен	Јохан Готлиб Ган (1774)
Најстабилни изотопи
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП 52Mn веш 5,591 д ε – 52Cr β+ 0,575 52Cr γ 0,7, 0,9, 1,4 – 53Mn расеан 3,74×106 г ε – 53Cr 54Mn веш 312,3 д ε 1,377 54Cr γ 0,834 – 55Mn 100 % 55Mn е стабилен со 30 неутрони

Манган е хемиски елемент со симбол Mn и атомски број 25.Во природата не е пронајден како слободни елемент , но често може да се најде во минерали кои се во комбинација со железо. Манганот е метал со важни индустриски метални легури , особено во не’рѓосувачките челици.

Историски,манганот е именуван за пиролузит и други црни минерали од регионот на Магнезија во Грција, кој пак го дал своето име за магнезиум и магнетит од железна руда . До средината на 18 век, шведско-германскиот хемичар Карл Вилхелм Шеле го користел пиролузитот за да произведе хлор. Шеле и другите биле свесни дека пиролузитот (сега познат како манган диоксид) содржел нов елемент, но тие не можеле да го изолираат. Јохан Готлиб Ган бил првиот кој изолирал нечист примерок на манганов метал во 1774, што тој го постигнал со намалување на диоксидот со јаглерод.

Манган фосфатот се користи за заштита од ' рѓа и корозија на челик. Јонизираниот манган се користи индустриски како пигмент од различни бои, кои зависат од оксидационата состојба на јоните. Перманганите на алкалните и земноалканите метали се моќни оксидирачи. Манган диоксидот се користи како катоден (електронски акцептор) материјал во цинк-јаглеродот и алкалните батерии.

Во биологијата, јоните на манган(II) функционираат како кофактори за голем број различни ензими со многу функции. Мангановите ензими се особено неопходни при детоксикација на слободните радикали на супероксид во организмите кои мора да се справат со елементарениот кислород. Манганот, исто така функционира во кислород -развивачкиот комплекс на фотосинтетичните растенија. Додека елементот е потребен траен минерал за сите познати живи организми, тој, исто така делува како невротоксин во поголеми количини. Особено преку вдишување, може да предизвика манганизам, состојба кај цицачите што доведува до невролошки оштетувања, кои понекогаш се неповратни.

Особености

Физички својства

Електролитички рафинирани манган чипови и 1 cм³ коцка

Манганот е сребрено-сив метал кој личи на железо.Тој е тежок и многу кршлив, тешко се соединува ,но лесно оксидира. Манганот и неговите заеднички јони се парамагнети. Полека се распаѓа во воздухот и оксидира ("рѓосува") како што железото во вода содржи растворен кислород.

Изотопи

Природниот манган е составен од еден стабилен изотоп, ⁵⁵Mn. Осумнаесет радиоизотопи се изолирани и опишани, почнувајќи со атомска тежина од 46 u (⁴⁶Mn) до 65 u (⁶⁵Mn). Најстабилните се ⁵³Mn со полуживот од 3.7 милиони години, ⁵⁴Mn со полуживот од 312.3 дена, и ⁵²Mn со полуживот од 5.591 дена. Сите останати радиоактивни изотопи имаат полуживотот помал од три часа, а поголемиот дел помал од една минута. Основниот режим на распаѓање пред најзастапениот стабилен изотопот, ⁵⁵Mn, е фаќањето на електрони, а основните режим после е бета распаѓањето. Манганот, исто така, има три мета состојби.

Манганот е дел од железната група на елементи, за кои се смета дека се синтетизираат во големите ѕвезди непосредно пред супернова експлозијата. ⁵³Mn се распаѓа на ⁵³Cr со полуживот од 3.7 милиони години. Поради неговиот релативно краток полживот, ⁵³Mn е релативно редок, произведен од страна на влијанието на космичките зраци врз железото. Манганската изотопска содржината обично се комбинира со содржината на изотопите на хромот и притоа нашле примена во изотопската геохемија и радиометричко датирање. Mn–Cr изотопските односи ги зајакнуваат доказите од ²⁶Ал и ¹⁰⁷Pd за раната историја на сончевиот Систем. Варијациите во односите ⁵³Cr/⁵²Cr и Mn/Cr од неколку метеорити укажува на почетниот ⁵³Mn/⁵⁵Mn однос, што пак укажува на тоа дека Mn–Cr изотопскиот состав мора да произлезе од in situ распаѓањето на ⁵³Mn во диференцираните планетарни тела. Оттука, ⁵³Mn дава дополнителни докази за нуклеосинтетските процеси веднаш пред соединувањето на сончевиот Систем.

Хемиски својства

Манган(II) хлорид кристали – бледо розовата боја на Mn(II) солите е поради спин-забранетата 3d транзиција.

Најчестите состојби на оксидација на манганот се +2, +3, +4, +6, и +7, иако сите оксидациски состојби од -3 до +7 се забележани. Mn²⁺ често се натпреварува со Mg²⁺ во биолошките системи.Манганските соединенија каде што манганот е во оксидациона состојба +7, кои најчесто се ограничени на нестабилниот оксид Mn₂O₇, соединенијата на интензивно виолетовиот пармаганат анјон MnO₄⁻, и неколку оксихариди (MnO₃F и MnO₃Cl), се моќни оксидирачки агенси. Соединенијата со оксидациски состојби +5 (сина) и +6 (зелена), се силни оксидирачки агенси и се подложни на диспропорционализација.

Воден раствор на KMnO₄ кој ја илустрира темната виолетова боја на Mn(VII) како што тоа се случува во перманганат.

Најстабилната состојба на оксидација за манган е +2, која има бледа розова боја, и се позати многу соединенија на манган(II) , како што се манган(II) сулфат (MnSO₄) и манган(II) хлорид (MnCl₂). Оваа оксидациона состојба исто така се среќава и во минералниот родохрозит (манган(II) карбонат). Манган(II) најчесто постои со висок спин, S = 5/2 основна состојба поради високата енергија за спарување на манган(II). Сепак, постојат неколку примери за низок спин како што е S =1/2 манган(II). Не постојат прецизни d–d транзиции во манган(II), што пак објаснува зашто манган(II) соединенијата се обично бледи до безбојни.

Оксидациони состојби на манган
0	Mn2(CO)10
+1	MnC5H4CH3(CO)3
+2	MnCl2, MnCO3, MnO
+3	MnF3, Mn(OAc)3, Mn2O3
+4	MnO2
+5	K3MnO4
+6	K2MnO4
+7	KMnO4, Mn2O7
Заедничките оксидациони состојби се затемнети

Оксидационата состојба +3 е позната во соединенијата како манган(III) ацетат, но тие се доста моќни оксидирачки агенси кои исто така се склони кон диспропорционализација во растворот, формирајќи манган(II) и манган(IV). Цврстите соединенија на манган(III) се одликуваат со силна виолетово-црвена боја и предност за искривена октаедрична координација што произлегува од ефектот Јан-Телер.

Оксидациската состојба +5 може да се произведе со растворање на манган диоксид во стопен натриум нитрит. Манганите (VI) солите можат да се произведат со растворање на Mn соединенија, како што е манган диоксид, во стопени алкали додека се изложени на воздух. Перманганат (оксидациска состојба +7 ) соединенијата се виолетови, и може да му дадат на стаклото виолетова боја. Калиум перманганатот, натриум перманганатот, и бариум перманганатот се моќни оксидирачи. Калиум перманганатот , исто така познат како кристали на Конди, е најчесто користен лабораториски реагенс поради неговите оксидирачки својства; се користи како актуелен лек (на пример, при третман на болести на риби). Растворите на калиум перманганатот биле помеѓу првите дамки и фиксативи кои се користени во подготовката на биолошки клетки и ткива за електронска микроскопија.

Историја

Потеклото на името манган е комплексенo. Во античките времиња, два црни минерали од Магнезија (сместена во рамките на модерна Грција) биле именувани како (magnes ) магнес од нивното место на потекло, но се разликувале по полот. Машкиот магнес (magnes) привлекувал железо, а железната руда сега позната како ловестон или магнетит, најверојатно ни го дала и терминот магнет. Женската магнес руда не привлекувала железо, но била користена за обезбојување на стаклото. Овој женски магнес подоцна бил наречен магнезија, позната сега во модерните времиња како пиролузит или манган диоксид. Ниту овој минерал ниту елементарениот манган се магнетни. Во 16 век, манган диоксидот бил наречен manganesum (забелешка на две ns наместо еден) од производителите на стакло, можеби како корупцијата и конкатенација на два збора, со оглед на тоа што алхемичарите и производителите на стакло на крајот морале да ја разликуваат магнезиската негра (црната руда) од магнезијата алба (бела руда од Магнезија исто така корисна за производство на стакло). Мишел Меркати ја нарекол магнезија negra manganesa, и најпосле металот изолиран од тоа станал познат како манган (германски: Mangan). Името магнезија на крајот било искористено само за бела магнезија алба (магнезиум оксид), кој го добил името магнезиум за слободни елемент кога бил изолиран многу подоцна.

Некои од пештерските цртежи во пештерата Ласко , Франција, користени пигменти засновани на манган.

Неколку шарени оксиди на манган, како на пример манган диоксид, се во изобилство во природата и се користат како пигменти уште од камено доба. Пештерските цртежи во Гаргас кои се стари 30,000 до 24,000 години содржат мангански пигменти.

Манганските соединенија ги користеле египетскате и римскате производители на стакло или за да додадат или за да отстранат боја од стаклото. Употребата како "стакларски сапун" продолжила преку средниот век до модерните времиња и очигледно во стаклото од 14 век од Венеција.

Кредитот за првиот изолирачки манган обично се дава на Јохан Готлиб Ган.

Бидејќи бил користен во производството на стакло, манган диоксидот бил достапен за експерименти од алхемичарите, првите хемичари. Игнатиус Готфрид Каим (1770) и Јохан Глаубер (17 век) откриле дека манган диоксидот може да се претвори во перманганат, корисен лабораториски реагенс . До средината на 18 век, шведскиот хемичар Карл Вилхелм Шеле користел манган диоксид за произведство на хлор. Прво, хлороводородна киселина, или мешавина од разредена сулфурна киселина и натриум хлорид била направена за да реагира со манган диоксид, подоцна се користела хлороводородна киселина од процесот Лебланк и манган диоксидот бил рециклиран од процесот Велдон. Производството на хлор и агенсите за белење хипохлорит било голем потрошувач на мангановите руди.

Шеле и други хемичари биле свесни дека манган диоксидот содржел нов елемент, но тие не можеле да го изолираат. Јохан Готлиб Ган бил првиот кој изолирал нечист примерок од манган метал во 1774, со намалување на диоксидот со јаглерод.

Содржината на манган во некои железни руди што се користеле во Грција довеле до шпекулации дека челикот произведен од таа руда содржи дополнителни манган, што пак го прави спартанскиот челик исклучително тежок. Околу почетокот на 19 век, манганот се користел во производството на челик и добиени се неколку патенти. Во 1816 година ,било документирано дека железо легирано со манган било потешко, но не и поцврсто. Во 1837, британски академик Џејмс Купер забележал поврзаност помеѓу големата изложеност на рударите на манган со форма на паркинсонова болест. Во 1912 година, американските патенти биле доделени за заштита на огненото оружје против ' рѓа и корозија со електрохемиски преврски со манган фосфат, и процесот оттогаш се користи за широка употреба.

Пронајдокот на Лекланшеовата ќелија во 1866 и понатамошното подобрување на батериите кои содржат манган диоксид како катоден деполаризатор ја зголемила побарувачката на манган диоксид. До развој на батериите со никел-кадмиум и литиум, повеќето батерии содржеле манган. Цинк-јаглеродната батеријата и алкалната батерија вообичаено користат индустриски произведен манган диоксид, бидејќи природниот манган диоксид содржи нечистотии. Во 20-от век, манган диоксидот бил широко користен како катод за комерцијални суви батерии за еднократна употреба како за стандардните (цинк-јаглеродни), така и за алкалните типови.

Настанување и производство

Манганот состои околу 1000 ppm (0.1%) од Земјината кора, дванаесеттиот најзастапен од елементите на кората. Почвата содржи 7-9000 ппм на манган со просек од 440 ппм. Морската вода има само 10 ppm манган и атмосферата содржи 0.01 µg/м³. Манганот се јавува главно како пиролузит (MnO₂), браунит, (Mn²⁺Mn³⁺₆)(SiO₁₂), псимилелан (Ba,H₂O)₂Mn₅Л₁₀, и во помала мера како родохрозит (MnCO₃).

Манганова руда	Псиломелан (манган руда)	Шпигелајзен е метална легура со содржина на манган околу 15%	Манган оксид дендрити на варовник од Солнхофен, Германија – еден вид на псевдофосил. Скалата е во мм	Минерален родохрозит(манган(II) карбонат)

Процент на производство на манган во 2006 година по земји

Најважната манганска руда е пиролузит (MnO₂). Другите економски важни мангански руди обично покажуваат блиска просторна релација со железната руда. Земните ресурси се големи, но нередовно дистрибуирани. Околу 80% од познатите светски ресурси за манган се во Јужна Африка; други важни депозити на манган се во Украина, Австралија, Индија, Кина, Габон и Бразил. Според проценката од 1978 година, океанското дно има 500 милијарди тони манган нодули. Обидите да се најдат економски одржливи методи за собирање на мангановите нодули биле оставени во 1970-тите. ЦИА еднаш користела мини-мангански модули на океанското дно како приказна за покривање на потонатата Советскиот подморница.

Во Јужна Африка, повеќето идентификувани депозити се наоѓаат во близина на Хотазел во провинцијата Северен Кејп , со проценка од 15 милијарди тони за 2011 година. Во 2011 година во Јужна Африка се произведени 3.4 милиони тони, што ги надмина сите други нации.

Манганот е главно миниран во Јужна Африка, Австралија, Кина, Габон, Бразил, Индија, Казахстан, Гана, Украина и Малезија. Американските извори на увоз (1998-2001) се : Манган руда: Габон, 70%; Јужна Африка, 10%; Австралија, 9%; Мексико, 5%; и други, 6%. Фероманган : Јужна Африка, 47%; Франција, 22%; Мексико, 8%; Австралија, 8%; и други, 15%. Манганот содржан во сите увози на манган: Јужна Африка, 31%; Габон, 21%; Австралија, 13%; Мексико, 8%; и други, 27%.

За производството на фероманган, мангановата руда се меша со железни руда и јаглерод, а потоа се намалува или во високи печки или во електрична печка. Добиениот фероманган има содржина на манган од 30 до 80%. Чистиот манган кој се користи за производство на легури без железо е произведен со истекување на манганова руда со сулфурна киселина и последователен процес на електродеструкција .

Дијаграм на протокот на процесите за рафинирање на манган .

Попрогресивниот процес на екстракција вклучува директно намалување на мангановата руда во купишта исцедок. Ова се прави со пробивање на природен гас низ дното на купот; природниот гас ја обезбедува топлина (треба да биде најмалку 850 °C) и средството за намалување (јаглерод моноксид). Ова ја намалува целата манганска руда на манган оксид (MnO), што е исцедена форма.Рудата потоа патува низ грубо коло за да се намали големината на честички на рудата на помеѓу 150-250 µm, се зголемува површината со цел да помогне на истекувањето. Рудата потоа се додава во резервоарот за сушење на сулфурна киселина и црно железо (Fe²⁺) во 1.6:1 сооднос. Железото реагира со манган диоксид за да се формира железо хидроксид и елементарен манган. Овој процес дава околу 92% обновување на манганот. За понатамошно прочистување, манганот потоа може да се испрати во објект за електродеструкција .

Во 1972 година проектот Азоријан на ЦИА, преку милијардерот Хауард Хјуз, го нарачал бродот Хјуз Гломар Експлорер со приказната за покивање што се однесувала на манганските нодули од морското дно. Тоа предизвикало наплив на активност за собирање на манган нодули, што всушност не било практично. Вистинската мисија на Хјуз Гломар Експлорер била да се подигне потонатата Советска подморница, К-129, со цел да се добијат Советскиоте кодови.

Употреби

Манганот нема задоволителна замена во своите главни примени во металургијата. Во помалите примени (како на пример, манган фосфат), цинкот, а понекогаш и ванадиумот претставуваат можни замени.

Челик

US M1917 борбен шлем , варијанта на Броди шлемот , изработена од манганов челик или Хадфилд челик, кој е легура на манган.

Манганот е од суштинско значење за производството на железо и челик како резултат на неговите својства : сулфур-фиксирање, деоксидирање и легирање, што беше првично признаено од британскиот металург Роберт Фостер Мушет (1811-1891), кој во 1856 година го воведе елементот, во форма на Шпигелајзен ,притоа во челикот за специфична намена односно за отстранување на вишокот растворен кислород, сулфур и фосфор, со цел да се подобри неговата податливост. Создавањето на челик , вклучувајќи ја и неговата компонента за производство на железо, има најголема побарувачка на манган, во опсег од 85% до 90% од вкупната побарувачка. Манганот е клучна компонента на нискобуџетните не’рѓосувачки челици . Често фероманганот (обично околу 80% манган) претставува средина во модерните процеси.

Мали количини на манган ја подобруваат обработливоста на челикот при високи температури со формирање на високотопен сулфид и со спречување на формирање на течен железен сулфид на границите меѓу зрната..Ако содржината на манган достигнува 4%, растревожувањето на челикот станува доминантна одлика. Растревожувањето се намалува при повисоки концентрации на манган и достигнува прифатливо ниво на 8%. Челикот кој содржи 8 до 15% манган има висока затегнувачка цврстина до 863 MPa. Челикот со 12% манган бил откриен во 1882 година од страна на Роберт Хадфилд и сè уште е познат како челик Хадфилд (мангал) .Се користел за британските воени челични шлемови, а подоцна и за американската војска.

Алуминиумски легури

Втората најголема употреба на манганот е во алуминиумските легури. Алуминиумот со околу 1,5% манган ја зголемува отпорноста кон корозија преку зрна коишто ги апсорбираат нечистотиите што ќе доведат до галванска корозија . Алуминиумските легури 3004 и 3104 (0,8 до 1,5% манган) кои се отпорни на корозија се користат за повеќето лименки за пијалаци. Пред 2000 година биле користени повеќе од 1,6 милиони тони од овие легури; на 1% манган, ова троши 16.000 тони манган.  

Други употреби

Метилциклопентадиенил манган трикарбонил се користи како додаток во безоловен бензин за да се зголеми октанскиот рејтинг и да се намали тропањето на моторот . Манганот во ова необично органометално соединение е во оксидациска состојба на +1.

Манган (IV) оксидот (манган диоксид, MnO ₂) се користи како реагенс во органската хемија за оксидација на бензилни алкохоли (каде што хидроксилната група е во непосредна близина на ароматичен прстен). Манган диоксидот се користи од антиката за оксидација и неутрализирање на зеленикавата нијанса во стаклото од трагите на железната контаминација. MnO ₂ исто така се користи во производството на кислород и хлор и во сушењето на црни бои.Во некои препарати, тој е кафеав пигмент за боја и е составен дел на природната сенка.

Манган (IV) оксидот се користел во оригиналниот тип на сува клеточна батерија како електронски акцептор од цинк, и е темен материјал во клетките од типот на јаглен-цинк .Манган диоксидот се намалува на манган оксид-хидроксид MnO (OH) за време на празнењето, спречувајќи формирање на водород на анодата на батеријата.

MnO ₂ + H₂O + e ^- → MnO (OH) + OH⁻ </br>

Истиот материјал исто така функционира и во поновите алкални батерии (обични батерии), кои ја користат истата основна реакција, но различна мешавина на електролит. Во 2002 година, за оваа намена биле користени повеќе од 230.000 тони манган диоксид.

Монета од 5 центи за време на Втората светска војна (1942-5 идентификувана со марка што го означува местото каде се ковани парите, P, D или S над куполата) направена од 56% бакар-35% сребро-9% легура на манган.

Металот повремено се користи во монети; до 2000 година, единствената монета од САД која го користела манган била "воениот" никел од 1942 до 1945 година. Легурата од 75% бакар и 25% никел традиционално се користела за производство на монети од никел. Меѓутоа, поради недостаток на никел за време на војната, тој бил заменет со повеќе достапните, сребро и манган, што резултирало со легура од 56% бакар, 35% сребро и 9% манган. Од 2000 година, монетите од долар , на пример, доларот Сакагавеи и претседателските монети од 1 долгар ,се направени од месинг кој содржи 7% манган со чисто бакарно јадро. Во двата случаја на никел и долар, употребата на манган во монетата беше да ги дуплираат електромагнетните својства на претходната идентична големина и ценета монета во механизмите на продажните машини. Во случајот на подоцнежните монети од американскиот долар, легурата на манганот била наменета за дуплирање на својствата на бакарните / никлените легури кои се користеле во претходниот Сузан Б. Ентони долар .

Мангановите соединенија се користат како пигменти и за боење на керамика и стакло. Кафеавата боја на керамиката понекогаш е резултат на манганските соединенија. Во индустријата за стакло, манганските соединенија се користат за два ефекти. Манган (III) реагира со железо (II) за да предизвика силна зелена боја во стаклото со формирање на помалку обоено железо (III) и малку розов манган (II), компензирајќи за остатокот на бојата на железото (III). Поголеми количини на манган се користат за производство на розово стакло.

Тетравалентниот манган се користи како активатор во црвено емитувачките фосфори . Додека се познати многу соединенија кои покажуваат луминисценција , најголмеиот дел не се користи во комерцијална примена поради ниската ефикасност или длабоката црвена емисија. Сепак, неколку Mn ⁴⁺ активирани флуориди се пријавени како потенцијални црвено емитувачки фосфори за топло белите LED диоди. Но, до денес, само K ₂ SiF ₆ : Mn ^{4 +} е комерцијално достапен за употреба во топло белите LED диоди .

Манган оксидот исто така се користи во мешавините на Портланд цемент.

Биолошка улога

Реактивен центар на аргиназа со инхибитор на борна киселина - атомите на манган се прикажани во жолто.

Манган е суштински човечки диететски елемент. Присутен е како коензим во неколку биолошки процеси, кои вклучуваат метаболизам на макрохранливи материи, формирање на коските, слободни радикални одбранбени системи. Тој е критична компонента во десетици белковини и ензими. Човечкото тело содржи околу 12  мг манган, најмногу во коските. Остатокот од меки ткива е концентриран во црниот дроб и бубрезите. Во човечкиот мозок, манганот е врзан за метабелковините , на манганот особено за глутамин синтетазата во астроцитите .

Прекумерното изложување или внесувањето може да доведе до состојба позната како манганизам , невродегенеративно нарушување кое предизвикува допаминергична невронска смрт и симптоми слични на Паркинсонова болест . Класите на ензими кои имаат мангански кофактори се големи и вклучуваат оксидоредуктази , трансфераза , хидролази , лиази , изомерази , лигази , лектини и интегрини . Обратните транскрипции на многу ретровируси (иако не се лентивируси како што е ХИВ ) содржат манган. Најпознатите полипептиди кои содржат манган може да бидат аргиназа , дифтерија токсин и супероксидна дисмутаза ( Mn-СОД ) .

Mn-СОД е тип на СОД присутен во еукариотските митохондрии , а исто така и кај повеќето бактерии (овој факт е во согласност со теоријата на бактериско потекло на митохондриите). Ензимот Mn-СОД е веројатно еден од најстарите, за речиси сите организми кои живеат во присуство на кислород го користат за да се справат со токсичните ефекти на супероксидот (O−
2 ), формиран од 1-електронско намалување на кислородот. Исклучоците, кои се сите бактерии, вклучуваат Lactobacillus plantarum и сродни лактобацили , кои користат различен механизам, кој не ја вклучува активноста на ензимите ,со јони од манган (Mn ²⁺ ) комплексни со полифосфатот, што укажува на патот на еволуцијата за оваа функција во аеробниот живот.

Манганот е исто така важен во фотосинтетичката еволуција на кислородот во хлоропластите во растенијата. Комплексот што се развива со кислород (OEC) е дел од афотосистемот II содржан во тилакоидните мембрани на хлоропластите; тој е одговорен за терминалната фотооксидација на вода за време на светлосните реакции на фотосинтезата и има јадро на металоизим кое содржи четири атоми на манган. За да се исполни ова барање, повеќето растителни ѓубрива од широк спектар содржат манган.

Диететски препораки

Тековни AIs на Mn според возрасна група и пол

Мажјаци		Женски
Возраст	АI (mg / ден)	Возраст	АI (mg / ден)
1-3	1.2	1-3	1.2
4-8	1.5	4-8	1.5
9-13	1.9	9-13	1.6
14-18	2.2	14-18	1.6
19+	2.3	19+	1.8
			бремена: 2
			лактација: 2.6

Американскиот институт за медицина (IOM) ги ажурираше Проценетите просечни барања (EARs) и препорачаните додатоци во исхраната (RDAs) за минерали во 2001 година.За манганот немало доволно информации за поставување на EAR и RDA, така што потребите се опишуваат како проценки за соодветни зафати (АI). Што се однесува до безбедноста, IOM поставува толерантни нивоа на доза (UL) за витамини и минерали кога доказот е доволен. Во случајот на манган, возрасниот UL е поставен на 11   mg / ден. Колективно, EAR, RDA, AI и UL се нарекуваат диететски референтни вредности (DRI). Дефицитот на манган е редок.

Европскиот орган за безбедност на храната (EFSA) се однесува на колективниот сет на информации како референтни вредности за исхраната, со референтниот внес на населението (PRI) наместо RDA, и просечниот услов наместо ЕАR. Аl и UL се дефинирани исто како и во САД. За луѓето на возраст од 15 и постари Аl е поставена на 3,0   mg / ден. AI за бременост и лактација е 3.0 mg / ден. За деца на возраст од 1-14 години, АI се зголемува со возраста од 0,5 до 2,0   mg / ден. Возрасните АI се повисоки од американските RDA. EFSA го разгледа истото безбедносно прашање и одлучи дека нема доволно информации за поставување на UL.

За целите на етикетирање на храна и додаток во исхраната во САД, износот во услугата е изразен како процент од дневна вредност (% DV). За целите на обележувањето на манганот, 100% од дневната вредност била 2,0 mg, но од 27 мај 2016 година беше ревидиран на 2,3 mg за да го усогласат со RDA. Табела на старите и новите возрасни дневни вредности е дадена на референтниот дневен внес .Компаниите за храна и додатоци имаат рок до 1 јануари 2020 година да се усогласат со промената.

Мерки на претпазливост

Манган

Опасност
GHS-ознаки:
Пиктограми	none
Сигнални зборови	none
Изјави за опасност	H401
Изјави за претпазливост	P273, P501
NFPA 704	0 0 0
Дополнителни податоци
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Манганските соединенијата се помалку токсични од оние на другите раширени метали, како што се никелот и бакар . Меѓутоа, изложеноста на прашина и гасови од манган не треба да ја надминува горната вредност од 5 mg / m ³ дури и за кратки периоди поради нивото на токсичност. Труењето со манган е поврзано со оштетените моторни вештини и когнитивни нарушувања.

Перманганат покажува поголема токсичност од соединенијата на манган (II). Фаталната доза е околу 10  g и се случиле неколку фатални интоксикации. Силниот оксидативен ефект доведува до некроза на мукозната мембрана . На пример, езофагусот е зафатен ако пергаганатот се проголта. Само ограничената количина е апсорбирана од цревата, но оваа мала количина покажува сериозни ефекти врз бубрезите и врз црниот дроб.

Манганското изложување во САД е регулирано од страна на Управата за безбедност и здравје при работа (OSHA). Луѓето можат да бидат изложени на манган на работното место со тоа што го дишат или го голтаат. OSHA го постави законскиот лимит ( дозволена граница на изложеност ) за изложување на манган на работното место како 5 mg / m ³ во текот на 8-часовен работен ден.Националниот институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH) постави препорачан лимит на изложеност (REL) од 1   mg / m ³ во текот на 8-часовен работен ден и краткорочна граница од 3   mg / m ³ . На ниво од 500   mg / m ³ , манганот е веднаш опасен за животот и здравјето .

Манганското изложување во САД е регулирано од страна на Управата за безбедност и здравје при работа (OSHA). Луѓето можат да бидат изложени на манган на работното место со тоа што го дишат или го голтаат. OSHA го постави законскиот лимит (дозволена граница на изложеност) за изложување на манган на работното место како 5 mg / m3 во текот на 8-часовен работен ден. Националниот институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH) утврди препорачана граница на изложеност (REL) од 1 mg / m3 во текот на 8-часовен работен ден и краткорочна граница од 3 mg / m3. На ниво од 500 mg / m3, манганот е веднаш опасен за животот и здравјето

Општо земено, изложеноста на амбиентна Mn концентрација на воздух поголема од 5 μg Mn / m3 може да доведе до Mn индуцирани симптоми. Зголемената експресија на феропортински белковини во клетките на човечкиот ембрионски бубрег (HEK293) е поврзана со намалената внатреклеточна Mn концентрација и атенуирана цитотоксичност ,а се одликува со пресврт на навлегувањето на глутамат со намален Mn и намалена истекување на лактат дехидрогеназата .

Заштита на животната средина

Манганот во водата за пиење

Воден манган има поголема биорасположивост од диеталниот манган. Според резултатите на студијата од 2010 година, повисоките нивоа на изложеност на манган во водата за пиење се поврзани со зголемено интелектуално оштетување и намалени разузнавачки количества кај децата на училишна возраст. Се претпоставува дека долгорочната изложеност поради вдишување на природниот манган во водата за туширање доведува до ризик на 8,7 милиони Американци. Сепак, податоците покажуваат дека човечкото тело може да закрепне од одредени негативни ефекти од преголемата изложеност на манган ако изложеноста е запрена и телото може да го исчисти вишокот.

Манганот во бензин

Молекуларен модел на метилциклопентадиенил манган трикарбонил (ММТ)

Метилциклопентадиенил манган трикарбонил (ММТ) е бензински додаток кој се користи за замена на оловни соединенија за безоловен бензин за подобрување на октанскиот рејтинг на нискооктански нафтени дестилати. Го намалува притисокот на моторот преку дејството на карбонилните групи . Горивата што содржат манган имаат тенденција да формираат манган карбиди, кои ги оштетуваат издувните вентили . Во споредба со 1953 година, нивоата на манган во воздухот се намалија. Многу тркачки натпревари конкретно забранија мангански соединенија во тркачките горива за коли и мини мотори. ММТ содржи 24,4-25,2% манган. Зголемените концентрации на атмосферскиот манган се силно поврзани со густината на сообраќајот. Нивото на манган емитиран од MMT горива се покажа дека е безбедно за општата популација и за ранливите групи, како што се доенчињата и старите лица, од страна на EPA и европските и канадските агенции за животна средина.

Манганот во тутунскиот чад

Фабриката за тутун лесно ги апсорбира и акумулира тешките метали како манганот од околното тло во лисјата. Тие потоа се вдишуваат за време на пушењето тутун . Додека манганот е составен дел на чадот од тутунот , студиите во голема мера заклучиле дека концентрациите не се опасни за здравјето на луѓето.

Улога во невролошките нарушувања

Манганизам

Манганското прекумерно изложување е најчесто поврзано со манганизмот , ретко невролошко нарушување поврзано со прекумерно внесување на манган или инхалација. Историски гледано, лицата вработени во производството или преработката на легури на манган се изложени на ризик за развој на манганизам; сепак, постојаните прописи за безбедност и здравје ги штитат работниците во развиените земји. Ова нарушување првпат беше опишано во 1837 година од британскиот академик Џон Купер, кој студирал двајца пациенти кои биле мангански мелери.

Манганизмот е бифазно нарушување. Во раните фази, затруеното лице може да доживее депресија, промени во расположението, компулсивно однесување и психоза. Раните невролошки симптоми го отстапуваат манганизмот во доцен стадиум, кој наликува на Паркинсонова болест . Симптомите вклучуваат слабост, монотон и забавен говор, лице без израз, треперење, нанапред потпомогнато одеало, неможност да се оди назад наназад без паѓање, ригидност и општи проблеми со умешност, одењето и рамнотежата. За разлика од Паркинсоновата болест , манганизмот не е поврзан со губење на чувството за мирис, а пациентите обично не реагираат на третманот со L-DOPA . Симптомите на манганизмот во доцната фаза стануваат потешки со текот на времето, дури и ако изворот на изложеност е отстранет и мозочните нивоа на манган се враќаат во нормала.

Се покажало дека изложувањето на хронични мангани предизвикува болест слична на паркинсонизам, која се одликува со абнормалности на движењето. Оваа состојба не одговара на типичните терапии кои се користат во третманот на ПД , што укажува на алтернативен пат од типичната допаминергична загуба во рамките на супстанцијата нигра . Манганите можат да се акумулираат во базалните ганглии , што доведува до абнормални движења. Мутацијата на генот SLC30A10, транспортер на мангенски ефлукс потребни за намалување на внатреклеточниот Mn, е поврзана со развојот на оваа болест слична на Паркинсонизмот. Левиите карактеристични за ПД не се забележани кај Мn индуцираниот паркинсонизам.

Експериментите со животни дадоа можност да ги испитаат последиците од преголема експозиција на манган во контролирани услови. Кај (неагресивните) стаорци, манганот предизвикал однесување за убивање на глувци.

Растројства во развојот на детството

Неколку неодамнешни истражувања се обиделе да ги испитаат ефектите врз детскиот развој од преголема екпозиција на хронична ниска доза манган .Најранита студија била спроведена во Кинеската провинција Шанкси. Водата за пиење била контаминирани преку неправилно наводнување со отпадни води и содржани 240-350 µg Mn/L .Иако Mn концентрации на или под 300 µg Mn/Л се сметале за безбедни за време на студијата од страна на ЕПА во САД и 400 µg Mn/L од страна на Светската Здравствена Организација, 92 деца (помеѓу 11 и 13-годишна возраст) од оваа провинција покажале пониски перформанси на тестовите за мануелна умешност и брзина, краткорочна меморија и визуелна идентификација, во споредба со децата од неконтаминираната област. Неодамна, една студија на 10-годишни деца во Бангладеш покажала врска помеѓу концентрација на Mn во добрата вода и намалени IQ резултати. Трета студија спроведена во Квебек ги испитувала ученици на возраст меѓу 6 и 15 години кои живееле во домови кои добивале вода од бунар што содржи 610 µg Mn/L; контролите живееле во домови кои добиле вода од 160 µg Mn/L . Децата во експерименталната група покажале зголемено хиперактивно и опозиционо однесување.

Тековната максимална безбедна концентрација според правилата за EPA е 50   μg Mn / L.

Невродегенеративни болести

Една белковина наречена DMT1 е главниот транспортер во апсорпцијата на манган од цревата и може да биде главен транспортер на манган преку крвно-мозочната бариера . DMT1, исто така, го транспортира вдишаниот манган преку носниот епител. Предложениот механизам за токсичност на манган е дека дисрегулацијата води кон оксидативен стрес, митохондриска дисфункција, ексутоксичност посредувана од глутамат и агрегација на белковини.

Погледнете исто така

• Список на земји со производство на манган
• Паркетирање
• Манган извозник , мембранска транспортна белковина

Надворешни врски

• Национален загадувач на загадувачки супстанции - Информативен лист за манган и соединенија
• Меѓународен институт за манган
• НИОШ манган тема Страница
• Манган во Периодниот систем на видеа (Универзитет во Нотингем)