منگنز

 

منگنز فلزی به رنگ نقره ای است که شبیه آهن است. سخت و بسیار شکننده است، فیوز آن دشوار و اما اکسیداسیون آن آسان است. فلز منگنز و یون های مشترک آن، از نوع مغناطیسی هستند.

 

منگنز، به آرامی در هوا لکه دار می شود و مانند آهن در آب حاوی اکسیژن محلول اکسید می شود و به اصطلاح زنگ می زند. این عنصر که به طور طبیعی وجود دارد از یک ایزوتوپ پایدار، ۵۵Mn تشکیل شده است و دارای چندین رادیوایزوتوپ می باشد.

 

منگنز اغلب در مواد معدنی و در ترکیب با آهن یافت می شود. این ماده، یک فلز انتقالی است که دارای آرایه های مختلفی از کاربردهای آلیاژ صنعتی، خصوصاً در فولادهای ضد زنگ می باشد.

 

از نظر تاریخی، منگنز به دلیل وجود پیرولوزیت و سایر مواد معدنی سیاه از منطقه مگنزیا در یونان نامگذاری شده است، که همچنین نام خود را به منیزیم و مگنتیت سنگ آهن داده است. در اواسط قرن هجدهم، کارل ویلهلم شیل شیمیدان آلمانی سوئدی از پیرولوزیت برای تولید کلر استفاده کرده است.

 

خواص و مشخصات شناسایی منگنز

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                              فلز نقره ای فرمول شیمیایی                                                                      ۲۵Mn
دانسیته                                                                   (g/cm۳) ۷.۲۱ وزن اتمی استاندارد                                                        ۵۴.۹۳۸
نقطه ذوب                                                                            (۰C)1246 شماره (CAS No)                                                         ۷۴۳۹-۹۶-۵
نقطه ذوب                                                                            (۰C)2061 ساختار کریستالی                                                       مکعبی (bcc)

 

منابع و تولید منگنز

 

منگنز، حدود ۰.۱ درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد، و ۱۲مین عنصر پوسته است. مهمترین سنگ معدن منگنز، پیرولوزیت (MnO۲) است. سنگ معدن های دیگر منگنز، از نظر اقتصادی معمولاً ارتباط مکانی نزدیک با سنگ معدن آهن را نشان می دهند.

 

برای تولید فرومنگنز، سنگ معدن منگنز با سنگ آهن و کربن مخلوط می شود و سپس یا در کوره بلند یا در کوره قوس الکتریکی کاهش می یابد. مقدار فرومنگنز حاصل، ۳۰ تا ۸۰ درصد منگنز دارد.

 

منگنز خالصی که برای تولید آلیاژهای فاقد آهن استفاده می شود، با شستشوی سنگ منگنز با اسید سولفوریک و یک فرآیند الکتریکی سازی بعدی تولید می شود.

 

کاربردهای منگنز

 

صنعت فولاد:

 

کاربردهای منگنز

 

منگنز به دلیل خواص تثبیت کننده گوگرد، اکسید کننده و آلیاژسازی آن، برای تولید آهن و فولاد ضروری است، همانگونه که اولین بار توسط رابرت فارستر موشت، متالورژیست انگلیسی و در سال ۱۸۵۶ میلادی، این عنصر را به شکل Spiegeleisen، به منظور بهبود خاصیت انعطاف پذیری، به فولاد تبدیل می شود تا هدف خاص آن، حذف اکسیژن محلول اضافی، گوگرد و فسفر باشد.

 

در حال حاضر حدود ۸۵تا ۹۰ درصد از کل تقاضا این عنصر متعلق به صنعت تولید فولاد، از جمله مولفه آهن سازی آن، می باشد که بیشترین تقاضای منگنز را به خود اختصاص داده است. این عنصر، جزء کلیدی و اصلی فولاد ضد زنگ ارزان قیمت است و این عنصر اغلب به صورت فرومنگنز (معمولاً حدود ۸۰ درصد منگنز) واسطه ای در فرآیندهای مدرن است.

 

مقادیر کم منگنز با تشکیل سولفید و از طریق ذوب زیاد و جلوگیری از تشکیل سولفید آهن مایع در مرز دانه ها، کارایی فولاد را در دمای بالا بهبود می بخشد. اگر محتوای منگنز به ۴ درصد برسد، ذوب شدن فولاد به یک ویژگی غالب تبدیل می شود. این تردی در غلظت های بالاتر منگنز، کاهش می یابد و در ۸٪ به سطح قابل قبولی می رسد.

 

فولاد حاوی ۸ تا ۱۵ درصد منگنز دارای مقاومت کششی بالا تا ۸۶۳ مگاپاسکال است. فولاد با ۱۲٪ منگنز، در سال ۱۸۸۲ توسط رابرت هادفیلد کشف شد و هنوز هم به عنوان فولاد هادفیلد (منجمد) شناخته می شود. برای کلاه ایمنی فولادی ارتش انگلیس و بعداً توسط ارتش ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفت.

 

آلیاژهای آلومینیوم:

 

دومین کاربرد بزرگ منگنز، در آلیاژهای آلومینیوم است. آلومینیوم با تقریباً ۱.۵٪ منگنز باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی، از طریق دانه هایی می شود که ناخالصی هایی را جذب می کنند که منجر به خوردگی گالوانیک می شود.

 

از آلیاژهای آلومینیوم مقاوم در برابر خوردگی ۳۰۰۴ و ۳۱۰۴ (۰.۸ تا ۱.۵٪ منگنز) برای بیشتر قوطی های نوشیدنی استفاده می شود که قبل از سال ۲۰۰۰، بیش از ۱.۶ میلیون تن از این آلیاژها استفاده شده بود و با ۱٪ منگنز، این مقدار ۱۶۰۰۰ تن منگنز مصرف می کند.

 

سایر مصارف:

 

متیل سیکلوپنتادینیل منگنز تری کربنیل به عنوان ماده افزودنی در بنزین بدون سرب، برای افزایش درجه اکتان و کاهش ضربه موتور استفاده می شود، منگنز موجود در این ترکیب آلی فلزی غیر معمول در حالت اکسیداسیون ۱+ قرار دارد.

 

اکسید منگنز (IV) (دی اکسید منگنز، MnO۲) به عنوان معرف در شیمی آلی برای اکسیداسیون الکل های بنزیلیک (جایی که گروه هیدروکسیل در مجاورت یک حلقه معطر است) استفاده می شود.

 

دی اکسید منگنز، از دوران باستان برای اکسید کردن و خنثی سازی رنگ مایل به سبز در شیشه استفاده می شده است. MnO۲ همچنین در ساخت اکسیژن، کلر و خشک کردن رنگ های سیاه استفاده می شود.

 

اکسید منگنز (IV) در نوعی باتری سلول خشک، به عنوان گیرنده الکترون از روی، استفاده شده است و ماده سیاه در سلول های چراغ قوه از نوع کربن – روی است. دی اکسید منگنز در هنگام تخلیه به اکسید منگنز-هیدروکسید (MnO(OH کاهش می یابد و از تشکیل هیدروژن در آند باتری جلوگیری می کند:

 

MnO۲ + H۲O + e → MnO(OH) + OH

 

همین ماده در باتری های جدید قلیایی، معمولاً سلول های باتری که از همان واکنش بازی، اما از یک مخلوط الکترولیت متفاوت استفاده می کنند، عمل می کند. در سال ۲۰۰۲، بیش از ۲۳۰،۰۰۰ تن دی اکسید منگنز، برای این منظور استفاده شد.

 

اثرات منگنز بر سلامتی انسان

 

اثرات منگنز بر سلامتی انسان

 

منگنز یک ترکیب بسیار رایج است که در همه جای زمین یافت می شود که این عنصر  نه تنها برای زنده ماندن انسان ضروری است، بلکه در صورت وجود غلظت بیش از حد زیاد در بدن انسان، سمی نیز است.

 

وقتی افراد به میزان روزانه مصرف توصیه شده عمل نکنند، سلامتی آنها کاهش می یابد. اما هنگامی که جذب بیش از حد زیاد باشد، مشکلات سلامتی رخ می دهد. جذب منگنز توسط انسان عمدتا از طریق خوردن مواد غذایی مانند اسفناج، چای و گیاهان انجام می شود.

 

مواد غذایی که بیشترین غلظت را دارند: غلات و برنج، لوبیای سویا، تخم مرغ، آجیل، روغن زیتون، لوبیای سبز و صدف هستند. پس از جذب در بدن انسان، منگنز از طریق خون به کبد، کلیه ها، لوزالمعده و غدد درون ریز منتقل می شود.

 

اثرات منگنز، عمدتا در دستگاه تنفسی و مغز رخ می دهد. علائم مسمومیت با منگنز توهم، فراموشی و آسیب عصبی است. منگنز همچنین می تواند باعث پارکینسون، آمبولی ریه و برونشیت شود. وقتی مردان برای مدت طولانی تری در معرض منگنز، قرار بگیرند، ممکن است ناتوان شوند.

 

یک سندرم که توسط منگنز ایجاد می شود، علائمی مانند اسکیزوفرنی، تیرگی، ضعف عضلات، سردرد و بی خوابی دارد. از آنجا که منگنز یک عنصر اساسی برای سلامتی انسان است، کمبود این عنصر همچنین می تواند اثرات سلامتی داشته باشد:

 

– چاقی
– عدم تحمل گلوکز
– لخته شدن خون
– مشکلات پوستی
– سطح کلسترول را کاهش می دهد!
– اختلالات اسکلت
– نقائص هنگام تولد
– تغییر رنگ مو
– علائم عصبی

 

مسمومیت مزمن منگنز، ممکن است در اثر استنشاق طولانی مدت گرد و غبار و دود آن ایجاد شود. سیستم عصبی مرکزی محل اصلی آسیب است که ممکن است منجر به ناتوانی دائمی شود.

 

منابع:

۱) www.en.wikipedia.org

۲) www.lenntech.com

 

جهت جستجوی این محصول اینجا جستجو کنید.

خرید محصولات از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.