انتقل إلى المحتوى

منغنيز: الفرق بين النسختين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
إنشاء مقدمة
سطر 1: سطر 1:
{{معلومات منغنيز}}
{{معلومات منغنيز}}
'''المنغنيز''' {{#tag:ref|أو '''المنجنيز'''|group="ملاحظة"}} [[عنصر كيميائي|عنصرٌ كيميائي]] [[رمز كيميائي|رمزه]] '''Mn''' و[[عدد ذري|عدده الذرّي]] 25، وهو ينتمي إلى [[عناصر مستوى فرعي d|عناصر المستوى الفرعي d]] ويقع على رأس [[عناصر المجموعة السابعة]] في [[الجدول الدوري]]؛ ويصنّف كيميائياً ضمن [[فلز انتقالي|الفلزّات الانتقالية]]. المنغنيز فلز [[صلادة|صلد]] مسامي ذو لون رمادي [[فضي (لون)|فضي]]؛ وهو يوجد في الطبيعة في العديد من المعادن، وعلى الأغلب مرافقاً [[حديد|للحديد]]. كان [[يوهان غوتليب غان]] من الرائدين في اكتشاف هذا العنصر، إذ تمكن سنة 1774 من عزله بشكله الحر [[اختزال (كيمياء)|باختزال]] أكسيده [[كربون|بالكربون]] (الفحم)؛ وهناك صلة وصل بين تسميته على هذا الشكل وبين تسمية عنصر [[مغنيسيوم|المغنيسيوم]] وبين تسمية معدن [[أكسيد الحديد الأسود|المغنيتيت]] {{#tag:ref|Magnetite|group="ملاحظة"}} (حجر [[مغناطيس|المغناطيس]]).
'''المنغنيز''' {{#tag:ref|أو '''المنجنيز'''|group="ملاحظة"}} [[عنصر كيميائي|عنصرٌ كيميائي]] [[رمز كيميائي|رمزه]] '''Mn''' و[[عدد ذري|عدده الذرّي]] 25، وهو ينتمي إلى [[عناصر مستوى فرعي d|عناصر المستوى الفرعي d]] ويقع على رأس [[عناصر المجموعة السابعة]] في [[الجدول الدوري]]؛ ويصنّف كيميائياً ضمن [[فلز انتقالي|الفلزّات الانتقالية]]. المنغنيز فلز [[صلادة|صلد]] مسامي ذو لون رمادي [[فضي (لون)|فضي]]؛ وهو يوجد في الطبيعة في العديد من المعادن، وعلى الأغلب مرافقاً [[حديد|للحديد]]. كان [[يوهان غوتليب غان]] من الرائدين في اكتشاف هذا العنصر، إذ تمكن سنة 1774 من عزله بشكله الحر [[اختزال (كيمياء)|باختزال]] أكسيده [[كربون|بالكربون]] (الفحم)؛ وهناك صلة وصل بين تسميته على هذا الشكل وبين تسمية عنصر [[مغنيسيوم|المغنيسيوم]] وبين تسمية معدن [[أكسيد الحديد الأسود|المغنيتيت]] (حجر [[مغناطيس|المغناطيس]]).


يدخل المنغنيز في العديد من التطبيقات، وأهمها استخدامه مكوناً في [[سبيكة|السبائك]]، وخاصة على شكل سبيكة [[فرومنغنيز|فرّومنغنيز]] في صناعة [[فولاذ مقاوم للصدأ|الفولاذ المقاوم للصدأ]]. يحسن المنغنيز عند إضافته للسبائك من المتانة ومن قابلية التصنيع ومقاومة الاهتراء. لمركبات المنغنيز أيضاً تطبيقات واسعة، إذ يعد [[أكسيد المنغنيز الرباعي|ثنائي أكسيد المنغنيز]] من المؤكسدات القوية، ولذلك يدخل في تركيب [[بطارية قلوية|البطاريات القلوية]]؛ كما يستخدم أيضاً في [[صناعة الزجاج]] و[[خزف|الخزف والسيراميك]].
يدخل المنغنيز في العديد من التطبيقات، وأهمها استخدامه مكوناً في [[سبيكة|السبائك]]، وخاصة على شكل سبيكة [[فرومنغنيز|فرّومنغنيز]] في صناعة [[فولاذ مقاوم للصدأ|الفولاذ المقاوم للصدأ]]. يحسن المنغنيز عند إضافته للسبائك من المتانة ومن قابلية التصنيع ومقاومة الاهتراء. لمركبات المنغنيز أيضاً تطبيقات واسعة، إذ يعد [[أكسيد المنغنيز الرباعي|ثنائي أكسيد المنغنيز]] من المؤكسدات القوية، ولذلك يدخل في تركيب [[بطارية قلوية|البطاريات القلوية]]؛ كما يستخدم أيضاً في [[صناعة الزجاج]] و[[خزف|الخزف والسيراميك]].
سطر 6: سطر 6:
للمنغنيز دور حيوي مهم في عملية [[تركيب ضوئي|التركيب الضوئي]]، إذ يساهم مع [[كالسيوم|الكالسيوم]] في تكوين [[كيمياء تجميعية|معقد عنقودي]] الضروري وجوده من أجل أكسدة [[ماء|الماء]] إلى [[أكسجين|الأكسجين]]. يعد المنغنيز من المغذيات الأساسية، فهو يقوم بدور حيوي عند [[أيض|استقلاب]] [[مغذي|المغذيات الكبرى]]، وعند تشكل العظام، وفي دعم جهاز المناعة ضد [[جذر كيميائي|الجذور الكيميائية الحرة]]؛ كما أن وجوده ضروري لعمل عدد من [[بروتين|البروتينات]]، ويوجد في [[موقع نشط|المواقع النشطة]] لبعض [[إنزيم|الإنزيمات]]. يتركز وجود المنغنيز في جسم الإنسان في العظام وفي الكبد والكليتين؛ كما يرتيط هذا العنصر مع [[بروتين فلزي|البروتينات الفلزية]]، مثل الإنزيم [[مخلقة الغلوتامين|المخلق للغلوتامين]]، في [[خلية نجمية|الخلايا النجمية]] في [[دماغ بشري|الدماغ البشري]].
للمنغنيز دور حيوي مهم في عملية [[تركيب ضوئي|التركيب الضوئي]]، إذ يساهم مع [[كالسيوم|الكالسيوم]] في تكوين [[كيمياء تجميعية|معقد عنقودي]] الضروري وجوده من أجل أكسدة [[ماء|الماء]] إلى [[أكسجين|الأكسجين]]. يعد المنغنيز من المغذيات الأساسية، فهو يقوم بدور حيوي عند [[أيض|استقلاب]] [[مغذي|المغذيات الكبرى]]، وعند تشكل العظام، وفي دعم جهاز المناعة ضد [[جذر كيميائي|الجذور الكيميائية الحرة]]؛ كما أن وجوده ضروري لعمل عدد من [[بروتين|البروتينات]]، ويوجد في [[موقع نشط|المواقع النشطة]] لبعض [[إنزيم|الإنزيمات]]. يتركز وجود المنغنيز في جسم الإنسان في العظام وفي الكبد والكليتين؛ كما يرتيط هذا العنصر مع [[بروتين فلزي|البروتينات الفلزية]]، مثل الإنزيم [[مخلقة الغلوتامين|المخلق للغلوتامين]]، في [[خلية نجمية|الخلايا النجمية]] في [[دماغ بشري|الدماغ البشري]].


== التاريخ ==
== التاريخ وأصل التسمية ==
;أصل التسمية
إن منشأ اسم المنغنيز معقد. في العصورالقديمة، كان اثنان من المعادن السوداء من ماغنسيا والتي تقع الآن في اليونان الحديثة، كان يطلق على كليهما اسم مغنيس طبقا لموطنهم الأصلي، وكان هناك اختلاف في الجنس. وقد جذب ذكر المغنيس الحديد، وكان خام الحديد والذي نعرفه الآن باسم [[حجر المغناطيس]] أو أكسيد الحديد المغناطيسي، وهو الذي ربما اعطى لنا مصطلح مغناطيس.و لم تجذب أنثى المغنيس الحديد، ولكنها تستخدم لإزالة لون الزجاج. ولقد سميت أنثى المغنيس فما بعد بالمغنسيا، والتي تعرف الآن في العصر الحديث البيرولوزيت أو ثاني أكسيد المنغنيز هذا المعدن ومعدن المنغنيز نفسه ليسا مغناطيسيان.
إن أصل تسمية هذا العنصر معقد، فلتسمية منغنيز جذور مرتبطة بالكلمة [[اللغة الإغريقية|الإغريقية]] «{{ط|Μαγνησία}}» (مغنيسيا)، وهو الجذر نفسه الذي سمي على أساسه عنصر [[مغنيسيوم|المغنيسيوم]]. ففي العصور القديمة، جرى التمييز بين معدنين أسودين كانا يجلبان من المناطق التي سكنتها قبيلة {{ط|مغنيت}} {{#tag:ref|Magnetes|group="ملاحظة"}} اليونانية القديمة، وذلك إما في منطقة في [[اليونان القديمة]] تدعى [[ماغنيسيا|مغنيسيا]]، والتي تقع حالياً في إقليم [[ثيساليا]]، أو إلى مدنٍ مندثرةٍ حملت نفس الاسم مثل [[مغنيسيا (على جبل سيبيلوس)]] {{#tag:ref|Magnesia ad Sipylum|group="ملاحظة"}} أو [[مغنيسيا (على نهر مندريس)]] {{#tag:ref|Magnḗsĭa ad Mæándrum|group="ملاحظة"}} والواقعة حالياً في [[تركيا]].<ref name="LanguageHAt">{{استشهاد ويب |الأخير1=languagehat |عنوان=MAGNET. |مسار=http://languagehat.com/magnet/ |موقع=languagehat.com |تاريخ الوصول=18 June 2020 |لغة=en |تاريخ=May 28, 2005| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20210505094919/http://languagehat.com/magnet/ | تاريخ أرشيف = 5 مايو 2021 }}</ref> لذلك حمل ذانك المعدنان اسم «{{ط|مغنس}}» {{#tag:ref|magnes|group="ملاحظة"}}، وكان يميّز بينهما بوصف أحدهما بالذكر والآخر بالأنثى، فالنوع {{ط|الذكر}} منهما قادر على جذب الحديد، بالتالي فهو وفق المفاهيم العلمية الحديثة [[خام]] [[أكسيد الحديد الأسود|المغنيتيت]] {{#tag:ref|Magnetite|group="ملاحظة"}} [[حجر مغناطيس|المغناطيسي]]؛ أما النوع {{ط|الأنثى}} فهو غير قادر على جذب الحديد، وكان يستخدم من أجل إزالة تلون الزجاج؛<ref>Justus von Liebig, Johann C. Poggendorff, Friedrich Wöhler, Hermann Kolbe: ''Handwörterbuch der reinen und angewandten Chemie.'' Band 5, 1851, S.&nbsp;594–595</ref> بالتالي فهو وفق المفاهيم العلمية الحديثة خام [[بيرولوسيت|البيرولوسيت]] {{#tag:ref|magnes|group="ملاحظة"}}، المتكون كيميائياً من [[أكسيد المنغنيز الرباعي|ثنائي أكسيد المنغنيز]].<ref name="Calvert">{{cite web|last=Calvert|first=J. B.|url=http://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/chromang.htm|title=Chromium and Manganese|date=2003-01-24|archiveurl=https://web.archive.org/web/20161231161307/http://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/chromang.htm|archivedate=31 December 2016|df=dmy-all}}</ref> أطلق [[صناعة الزجاج|صنّاع الزجاج]] على ثنائي أكسيد المنغنيز في القرن السادس عشر اسم «منغنيزوم» {{#tag:ref|manganesum|group="ملاحظة"}}، وذلك ربما من دمج كلمتين اثنتين، إذ كان ينبغي التمييز أيضاً بين الخامات القادمة من مغنيسيا بين خامة «{{ط|مغنيسيا نيغرا}}» {{#tag:ref|magnesia nigra|group="ملاحظة"}} السوداء، وبين خامة «{{ط|مغنيسيا ألبا}}» {{#tag:ref|magnesia alba|group="ملاحظة"}} البيضاء، التي كانت مفيدة أيضاً في صناعة الزجاج. بالتالي اندمج حرف «ن» من كلمة «{{ط|نيغرا}}» فأصبح هناك حرفا نون في الاسم؛ وعلى هذا النسق أطلق العالم [[ميكيلي ميركاتي]] على خامة «{{ط|مغنيسيا نيغرا}}» اسم«{{ط|منغنيزا}}» {{#tag:ref|manganesa|group="ملاحظة"}}؛ وفي في نهاية المطاف أصبح الفلز المستخرج من خامة «{{ط|مغنيسيا نيغرا}}» السوداء يعرف باسم «{{ط|منغنيز}}»؛ في حين أن الفلز المستخرج من خامة «{{ط|مغنيسيا ألبا}}» البيضاء ([[أكسيد المغنيسيوم]]) يعرف باسم «{{ط|مغنيسيوم}}».<ref name="Calvert"/>
في القرن السادس عشر، كان يسمى ثاني أكسيد المنغنيز بالمنغانسوم (لاحظ 2 ن بدلا من1) من قبل صناع الزجاج، ومن المحتمل ان يكون ذلك عبث أو سلسلة من كلمتين، ومنذ ان قررالكيميائيون وصناع الزجاج في نهاية المطاف التفرقة بين ماغنسيا نيجرا)الخام الأسود) من ماغنسيا ألبا (خام أبيض، أيضا من مدينة ماغنسيا، مفيد أيضا في صناعة الزجاج.)
وقد أطلق ميشيل ميركاتي على المغنسيا نيغرا منغنزا، وفي النهاية المعدن المعزول منه يصبح معروف بـاسم المنغنيز.
استخدمت كلمة ماغنيسيا في نهاية المطاف للتعبير فقط عن ألبا مغنيسيا الأبيض (أكسيد المغنيسيوم(، والتي وفرت اسم المغنيسيوم لهذا العنصر الحر، عندما كانت معزولة في نهاية المطاف، في وقت لاحق من ذلك بكثير.
وتكون العديد من أكاسيد المنغنيز، وعلى سبيل المثال ثاني أكسيد المنغنيز، متوفرة في الطبيعة، ولها لونها المميز، وقد استخدمت هذه الأكاسيد منذ العصر الحجري. وتحتوي لوحات الكهوف في جارجاس على المنجنيز وأصباغه وهذه اللوحات تبلغ من العمر من 30000 إلى 24000 سنة.
وقد استخدمت مركبات المنغنيز من قبل المصريين وصناع الزجاج الروماني، لإزالة أي لون من الزجاج أو إضافة لون لها. استخدام "صابون صناع الزجاج" امتد خلال العصور الوسطى وحتى العصر الحديث، وكما يظهرفي القرن الرابع عشر زجاج من البندقية.
و نظرا لاستخدامها في صناعة الزجاج، كان ثاني أكسيد المنغنيز متاح للكيميائيين، الكيميائيين الأولين، وكانت تستخدم للتجارب. اكتشف اغناطيوس جوتفريد كايم (1770) ويوهان جلوبر (القرن السابع عشر) انه يمكن تحويل ثاني أكسيد المنغنيز إلى برمنجنات، ككاشف مختبر مفيد. في منتصف القرن 18، استخدم الكيميائي السويدي كارلفيلهيلم شيل ثاني أكسيد المنغنيز لإنتاج الكلور.
أولا، تم صنع حمض الهيدروكلوريك، أو مزيج من حامض الكبريتيك المخفف وكلوريد الصوديوم لكي يتفاعل مع ثاني أكسيد المنغنيز، وحامض الهيدروكلوريك مستخدم في وقت لاحق من عملية لو بلنك، وإعادة تدوير ثاني أكسيد المنجنيز من خلال عملية ويلدون. وكان إنتاج الكلور وهيبوكلوريت التي تحتوي على عوامل تبيض يستهلك كميات كبيرة من خامات المنغنيز.
وكان شيل والكيميائيين الآخرين على علم بأن ثاني أكسيد المنجنيز يحتوي على عنصر جديد، لكنهم لم يتمكنوا من عزله. وكان يوهان غوتليب جاهن أول من عزل عينة غير نقية من معدن المنغنيز في 1774، عن طريق الحد من ثاني أكسيد مع الكربون.
قاد محتوى المنجنيز في بعض خامات الحديد المستخدمة في اليونان إلى المضاربات حيث أن الصلب المنتج من هذا الخام يحتوي على كميات غير مقصودة من المنغنيز، مما يجعل الصلب المتقشف صعب للغاية. حول بداية القرن التاسع عشر، استخدم المنغنيز في صناعة الصلب ومنحت العديد من براءات الاختراع. في عام 1816، لوحظ أن إضافة المنغنيزإلى الحديد جعلته أقوى، دون أن يجعله أكثر هشاشة. في 1837، لاحظ الأكاديمي البريطاني جيمس كوبر وجود علاقة بين التعرض الثقيل إلى المنغنيز في المناجم مع شكل من أشكال مرض باركنسون (الشلل الرعاش).
في عام 1912، حصلت الولايات المتحدة علي براءة الاختراع في استخدام المنغنيز الفوسفاتي في غطاءات التحويل الكهروكميائي لحماية الأسلحة النارية ضد الصدأ والتآكل، وشهدت استخدام واسع النطاق منذ ذلك الحين.


;العصور القديمة والوسطى
إن اختراع خلية لوكلانشيه في عام 1866، وتحسين لاحق في البطاريات التي تحتوي على غاز ثاني أكسيد المنغنيز كمزيل الاستقطاب الكاثودية أدى إلى زيادة الطلب من ثاني أكسيد المنغنيز. وحتي قدوم بطارية النيكل وبطارية الكادميوم والبطاريات التي تحتوى علي الليثيوم، فقد كانت تحتوي معظم البطاريات على المنغنيز. وتستخدم بطارية الزنك الكربوني والبطاريات القلوية صناعيا في الغالب ثاني أكسيد المنغنيز الصناعي، وذلك لأن ثاني أكسيد المنغنيز الطبيعي يحتوي على شوائب. في القرن 20، شهد ثاني أكسيد المنغنيز استخدام تجاري واسع كأشهر مادة كاثودية للخلايا التجارية الجافة والتي يمكن التخلص منها والبطاريات الجافة من كلا النوعين من معيار (الزنك والكربون) والقلوية.
[[ملف:Lascaux painting.jpg|thumb|يمين|150 بك|جزء من الرسومات في [[كهف لاسكو]] في فرنسا، والتي استخدم في رسمها خضاب معتمد على المنغنيز.<ref name="Lascaux">{{cite journal|doi=10.1088/0957-0233/14/9/310|title=Analysis of rock art painting and technology of Palaeolithic painters|date=2003|last=Chalmin|first=Emilie |author2=Menu, Michel |author3=Vignaud, Colette|journal=Measurement Science and Technology|volume=14|pages=1590–1597|issue=9}}</ref>]]
ينتشر [[أكسيد المنغنيز الرباعي|ثنائي أكسيد المنغنيز]] في الطبيعة بشكل كبير، ولذلك استخدم منذ [[العصر الحجري]] على شكل [[خضاب]] أسود. وقد عثر على [[رسوم الكهوف|رسومات]] تعود إلى ذلك العصر في كهوف عدة في جنوبي غربي أوروبا، مثل الرسومات في [[كهف إكاين]] {{#tag:ref|Ekain|group="ملاحظة"}} في إسبانيا؛ وكذلك الرسومات في [[كهف لاسكو]] {{#tag:ref|Lascaux|group="ملاحظة"}}، وفي [[كهف غارغاس]] {{#tag:ref|Gargas|group="ملاحظة"}} في فرنسا، والتي قدر أنها تعود إلى 30-24 ألف سنة خلت.<ref>{{cite journal|doi=10.1007/s00339-006-3510-7|title=Minerals discovered in paleolithic black pigments by transmission electron microscopy and micro-X-ray absorption near-edge structure|date=2006|last1=Chalmin|first1=E. |last2=Vignaud|first2=C. |last3=Salomon|first3=H.|last4=Farges|first4=F.|last5=Susini|first5=J. |last6= Menu|first6=M.|journal=Applied Physics A|volume=83 |pages=213–218|issue=12|bibcode=2006ApPhA..83..213C|hdl=2268/67458|s2cid=9221234|url=http://orbi.ulg.ac.be/bitstream/2268/67458/1/fulltext.pdf}}</ref> استخدم [[مصر القديمة|المصريون القدماء]] ومن بعدهم [[الإمبراطورية الرومانية|الرومان]] مركبات المنغنيز إما لإضافة الألوان إلى [[زجاج|الزجاج]] أو لإضافتها إليه؛<ref>{{cite journal |doi=10.1126/science.133.3467.1824|date=1961|last=Sayre|first=E. V.|author2=Smith, R. W.|title=Compositional Categories of Ancient Glass |volume=133|issue=3467|pages=1824–1826|journal=Science|pmid=17818999|bibcode=1961Sci...133.1824S|s2cid=25198686}}</ref> وقد امتد هذا الاستخدام خلال [[العصور الوسطى]] على شكل «{{ط|صابون صناع الزجاج}}» {{#tag:ref|glassmakers soap|group="ملاحظة"}}، كما يتضح من الزجاج العائد إلى القرن الرابع عشر من [[البندقية]].<ref name="ItGlass" />


;العصور الحديثة
[[ملف:Gahn Johan Gottlieb.jpg|تصغير|يمين|150 بك|يوهان غوتليب غان كان أول من عزل عنصر المنغنيز]]
في القرن الثامن عشر أجريت تجارب عدة على مركبات المنغنيز، وخاصة على مركب [[أكسيد المنغنيز الرباعي|ثنائي أكسيد المنغنيز]] نظراً لاستخدامه في صناعة الزجاج، إذ كان متاحاً ومتوفراً بسهولة. فاكتشف الباحثان [[إغناطيوس غوتفريد كايم]] {{#tag:ref|Ignatius Gottfried Kaim|group="ملاحظة"}} و[[يوهان رودولف غلاوبر]] {{#tag:ref|Johann Rudolf Glauber|group="ملاحظة"}} أنه يمكن تحويل ثنائي أكسيد المنغنيز إلى [[بيرمنغنات]]، وهو [[كاشف كيميائي]] مهم ومفيد في المختبرات.<ref name="Rancke-Madsen">{{cite journal|journal=Centaurus|volume=19|issue=4|title=The Discovery of an Element|first=E.|last=Rancke-Madsen|doi=10.1111/j.1600-0498.1975.tb00329.x|pages=299–313|date=1975|bibcode=1975Cent...19..299R}}</ref> وكان [[كارل فلهلم شيله]] {{#tag:ref|Carl Wilhelm Scheele|group="ملاحظة"}} قد استخدم ثنائي أكسيد المنغنيز على شكل [[بيرولوسيت|البيرولوسيت]] في إنتاج غاز [[كلور|الكلور]]؛ وذلك عن طريق معالجة الأكسيد [[حمض الهيدروكلوريك|بحمض الهيدروكلوريك]]؛ والذي كان يستحصل أولاً من تفاعل [[حمض الكبريتيك]] الممدد (زيت الزاج) مع [[كلوريد الصوديوم]] (ملح الطعام)، ثم لاحقاً من [[عملية لوبلان]] {{#tag:ref|Leblanc process|group="ملاحظة"}}؛ أما الأكسيد فكان يعاد تدويره وفق [[عملية ولدون]] {{#tag:ref|Weldon process|group="ملاحظة"}}. مثل إنتاج الكلور ومساحيق [[هيبوكلوريت|الهيبوكلوريت]] [[تبييض|المبيضة]] مجالاً واسعاً لاستخدام خامات المنغنيز تجارياً. كانت الشكوك تحوم على أن معدن البيرولوسيت قد يكون حاوياً على عنصر جديد لم يكن مكتشفاً حينئذ، وذلك ما كان شيله وآخرون مدركين له؛ ولكن عزل هذا العنصر لأول مرة كان على يد [[يوهان غوتليب غان]] {{#tag:ref|Johan Gottlieb Gahn|group="ملاحظة"}}، والذي تمكن من ذلك عندما عالج أكسيد المنغنيز بالفحم ([[كربون|الكربون]])، مما أدى إلى [[اختزال (كيمياء)|اختزاله]] والحصول على عينة غير نقية من الفلز.<ref name="Rancke-Madsen"/> استخدمت خامات الحديد ذات المحتوى المرتفع من المنغنيز المستجلبة من اليونان منذ بدايات صناعة [[صلب (سبيكة)|الفولاذ]]، وقد وجد أن ذلك يزيد من صلادة الفولاذ؛<ref>{{cite journal|doi=10.1002/ajim.20524|date=2007|title=From lead to manganese through mercury: mythology, science, and lessons for prevention|volume=50|issue=11|pages=779–787 |journal=American Journal of Industrial Medicine|pmid=17918211|last1=Alessio|first1=L.|last2=Campagna| first2=M.|last3=Lucchini|first3=R.}}</ref> وفي بداية القرن التاسع عشر أصبح استخدام المنغنيز في هذا المجال، مثل دخوله في [[عملية بسمر]]، من أساسيات تلك الصناعة،<ref name="IndMin"/> ومنحت العديد من [[براءة اختراع|براءات الاختراع]] في هذا الصدد؛<ref>{{cite book|title=Production of Manganese Ferroalloys|publisher=Tapir Academic Press |date=2007|isbn=978-82-519-2191-6|chapter=History of omanganese|pages=11–12|author=Olsen, Sverre E.|author2=Tangstad, Merete |author3=Lindstad, Tor}}</ref> كما بدأت الأبحاث تنشر حول دور المنغنيز في الصناعة؛ بالإضافة إلى الدراسات عن المخاطر الطبية المرافقة لاستخدامه.<ref name="Couper 1837 41–42"/> ساهم اختراع [[خلية لوكلانشيه]] الكهربائية والتطور المستمر اللاحق للبطاريات الحاوية على ثنائي أكسيد المنغنيز في ازدياد الطلب العالمي عليه.<ref name="ChiuZMnO2">{{cite journal|doi=10.1002/ciuz.19800140502|title=Moderne Verfahren der Großchemie: Braunstein |date=1980|last=Preisler|first=Eberhard|journal=Chemie in unserer Zeit|language=de|volume=14|pages=137–148|issue=5}}</ref>
== الوفرة الطبيعية ==
== الوفرة الطبيعية ==
يمثل المنغنيز نحو 1000 جزء في المليون (0.1٪) من قشرة الأرض، مما يجعله العنصرالثاني عشر من العناصر الأكثر وفرة.تحتوي التربة 7-9000 جزء من المليون من المنغنيز بمتوسط من 440 جزء في المليون. مياه البحر ليس لديها سوى 10 أجزاء في المليون من المنغنيز، والغلاف الجوي يحتوي على 0,01 µجم/م3.
يمثل المنغنيز نحو 1000 جزء في المليون (0.1٪) من قشرة الأرض، مما يجعله العنصرالثاني عشر من العناصر الأكثر وفرة.تحتوي التربة 7-9000 جزء من المليون من المنغنيز بمتوسط من 440 جزء في المليون. مياه البحر ليس لديها سوى 10 أجزاء في المليون من المنغنيز، والغلاف الجوي يحتوي على 0,01 µجم/م3.

نسخة 12:30، 24 أكتوبر 2021

حديدمنغنيزكروم
-

Mn

Tc
Element 1: هيدروجين (H), لا فلز
Element 2: هيليوم (He), غاز نبيل
Element 3: ليثيوم (Li), فلز قلوي
Element 4: بيريليوم (Be), فلز قلوي ترابي
Element 5: بورون (B), شبه فلز
Element 6: كربون (C), لا فلز
Element 7: نيتروجين (N), لا فلز
Element 8: أكسجين (O), لا فلز
Element 9: فلور (F), هالوجين
Element 10: نيون (Ne), غاز نبيل
Element 11: صوديوم (Na), فلز قلوي
Element 12: مغنيسيوم (Mg), فلز قلوي ترابي
Element 13: ألومنيوم (Al), فلز ضعيف
Element 14: سيليكون (Si), شبه فلز
Element 15: فسفور (P), لا فلز
Element 16: كبريت (S), لا فلز
Element 17: كلور (Cl), هالوجين
Element 18: آرغون (Ar), غاز نبيل
Element 19: بوتاسيوم (K), فلز قلوي
Element 20: كالسيوم (Ca), فلز قلوي ترابي
Element 21: سكانديوم (Sc), فلز انتقالي
Element 22: تيتانيوم (Ti), فلز انتقالي
Element 23: فاناديوم (V), فلز انتقالي
Element 24: كروم (Cr), فلز انتقالي
Element 25: منغنيز (Mn), فلز انتقالي
Element 26: حديد (Fe), فلز انتقالي
Element 27: كوبالت (Co), فلز انتقالي
Element 28: نيكل (Ni), فلز انتقالي
Element 29: نحاس (Cu), فلز انتقالي
Element 30: زنك (Zn), فلز انتقالي
Element 31: غاليوم (Ga), فلز ضعيف
Element 32: جرمانيوم (Ge), شبه فلز
Element 33: زرنيخ (As), شبه فلز
Element 34: سيلينيوم (Se), لا فلز
Element 35: بروم (Br), هالوجين
Element 36: كريبتون (Kr), غاز نبيل
Element 37: روبيديوم (Rb), فلز قلوي
Element 38: سترونتيوم (Sr), فلز قلوي ترابي
Element 39: إتريوم (Y), فلز انتقالي
Element 40: زركونيوم (Zr), فلز انتقالي
Element 41: نيوبيوم (Nb), فلز انتقالي
Element 42: موليبدنوم (Mo), فلز انتقالي
Element 43: تكنيشيوم (Tc), فلز انتقالي
Element 44: روثينيوم (Ru), فلز انتقالي
Element 45: روديوم (Rh), فلز انتقالي
Element 46: بلاديوم (Pd), فلز انتقالي
Element 47: فضة (Ag), فلز انتقالي
Element 48: كادميوم (Cd), فلز انتقالي
Element 49: إنديوم (In), فلز ضعيف
Element 50: قصدير (Sn), فلز ضعيف
Element 51: إثمد (Sb), شبه فلز
Element 52: تيلوريوم (Te), شبه فلز
Element 53: يود (I), هالوجين
Element 54: زينون (Xe), غاز نبيل
Element 55: سيزيوم (Cs), فلز قلوي
Element 56: باريوم (Ba), فلز قلوي ترابي
Element 57: لانثانوم (La), لانثانيدات
Element 58: سيريوم (Ce), لانثانيدات
Element 59: براسيوديميوم (Pr), لانثانيدات
Element 60: نيوديميوم (Nd), لانثانيدات
Element 61: بروميثيوم (Pm), لانثانيدات
Element 62: ساماريوم (Sm), لانثانيدات
Element 63: يوروبيوم (Eu), لانثانيدات
Element 64: غادولينيوم (Gd), لانثانيدات
Element 65: تربيوم (Tb), لانثانيدات
Element 66: ديسبروسيوم (Dy), لانثانيدات
Element 67: هولميوم (Ho), لانثانيدات
Element 68: إربيوم (Er), لانثانيدات
Element 69: ثوليوم (Tm), لانثانيدات
Element 70: إتيربيوم (Yb), لانثانيدات
Element 71: لوتيشيوم (Lu), لانثانيدات
Element 72: هافنيوم (Hf), فلز انتقالي
Element 73: تانتالوم (Ta), فلز انتقالي
Element 74: تنجستن (W), فلز انتقالي
Element 75: رينيوم (Re), فلز انتقالي
Element 76: أوزميوم (Os), فلز انتقالي
Element 77: إريديوم (Ir), فلز انتقالي
Element 78: بلاتين (Pt), فلز انتقالي
Element 79: ذهب (Au), فلز انتقالي
Element 80: زئبق (Hg), فلز انتقالي
Element 81: ثاليوم (Tl), فلز ضعيف
Element 82: رصاص (Pb), فلز ضعيف
Element 83: بزموت (Bi), فلز ضعيف
Element 84: بولونيوم (Po), شبه فلز
Element 85: أستاتين (At), هالوجين
Element 86: رادون (Rn), غاز نبيل
Element 87: فرانسيوم (Fr), فلز قلوي
Element 88: راديوم (Ra), فلز قلوي ترابي
Element 89: أكتينيوم (Ac), أكتينيدات
Element 90: ثوريوم (Th), أكتينيدات
Element 91: بروتكتينيوم (Pa), أكتينيدات
Element 92: يورانيوم (U), أكتينيدات
Element 93: نبتونيوم (Np), أكتينيدات
Element 94: بلوتونيوم (Pu), أكتينيدات
Element 95: أمريسيوم (Am), أكتينيدات
Element 96: كوريوم (Cm), أكتينيدات
Element 97: بركيليوم (Bk), أكتينيدات
Element 98: كاليفورنيوم (Cf), أكتينيدات
Element 99: أينشتاينيوم (Es), أكتينيدات
Element 100: فرميوم (Fm), أكتينيدات
Element 101: مندليفيوم (Md), أكتينيدات
Element 102: نوبليوم (No), أكتينيدات
Element 103: لورنسيوم (Lr), أكتينيدات
Element 104: رذرفورديوم (Rf), فلز انتقالي
Element 105: دوبنيوم (Db), فلز انتقالي
Element 106: سيبورغيوم (Sg), فلز انتقالي
Element 107: بوريوم (Bh), فلز انتقالي
Element 108: هاسيوم (Hs), فلز انتقالي
Element 109: مايتنريوم (Mt), فلز انتقالي
Element 110: دارمشتاتيوم (Ds), فلز انتقالي
Element 111: رونتجينيوم (Rg), فلز انتقالي
Element 112: كوبرنيسيوم (Cn), فلز انتقالي
Element 113: نيهونيوم (Nh)
Element 114: فليروفيوم (Uuq)
Element 115: موسكوفيوم (Mc)
Element 116: ليفرموريوم (Lv)
Element 117: تينيسين (Ts)
Element 118: أوغانيسون (Og)
25Mn
المظهر
رمادي فلزي
A rough fragment of lustrous silvery metal
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز منغنيز، 25، Mn
تصنيف العنصر فلز انتقالي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 7، 4، d
الكتلة الذرية 54.938045 غ·مول−1
توزيع إلكتروني Ar]; 4s2 3d5]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 13, 2 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) 7.21 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار 5.95 غ·سم−3
نقطة الانصهار 1519 ك، 1246 °س، 2275 °ف
نقطة الغليان 2334 ك، 2061 °س، 3742 °ف
حرارة الانصهار 12.91 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر 221 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (عند 25 °س) 26.32 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلفن) 1228 1347 1493 1691 1955 2333
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2, -3
(أكاسيده إما حمضية أو قاعدية أو مذبذبة وذلك حسب حالة الأكسدة)
الكهرسلبية 1.55 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين الأول: 717.3 كيلوجول·مول−1
الثاني: 1509.0 كيلوجول·مول−1
الثالث: 3248 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري 127 بيكومتر
نصف قطر تساهمي (لف مغزلي منخفض) 139±5 ،

(لف مغزلي مرتفع) 161±8 بيكومتر

خواص أخرى
البنية البلورية مكعب مركزي الجسم
المغناطيسية مغناطيسية مسايرة
مقاومة كهربائية 1.44 ميكروأوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية 7.81 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري 21.7 ميكرومتر·متر−1·كلفن−1 (25 °س)
سرعة الصوت (سلك رفيع) 5150 متر/ثانية (20 °س)
معامل يونغ 198 غيغاباسكال
معامل الحجم 120 غيغاباسكال
صلادة موس 6.0
صلادة برينل 196 ميغاباسكال
رقم CAS 7439-96-5
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر المنغنيز
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال
52Mn مصطنع 5.591 يوم ε - 52Cr
β+ 0.575 52Cr
γ 0.7, 0.9, 1.4 -
53Mn نادر 3.74 ×106 سنة ε - 53Cr
54Mn مصطنع 312.3 يوم ε 1.377 54Cr
γ 0.834 -
55Mn 100% 55Mn هو نظير مستقر وله 30 نيوترون

المنغنيز [ملاحظة 1] عنصرٌ كيميائي رمزه Mn وعدده الذرّي 25، وهو ينتمي إلى عناصر المستوى الفرعي d ويقع على رأس عناصر المجموعة السابعة في الجدول الدوري؛ ويصنّف كيميائياً ضمن الفلزّات الانتقالية. المنغنيز فلز صلد مسامي ذو لون رمادي فضي؛ وهو يوجد في الطبيعة في العديد من المعادن، وعلى الأغلب مرافقاً للحديد. كان يوهان غوتليب غان من الرائدين في اكتشاف هذا العنصر، إذ تمكن سنة 1774 من عزله بشكله الحر باختزال أكسيده بالكربون (الفحم)؛ وهناك صلة وصل بين تسميته على هذا الشكل وبين تسمية عنصر المغنيسيوم وبين تسمية معدن المغنيتيت (حجر المغناطيس).

يدخل المنغنيز في العديد من التطبيقات، وأهمها استخدامه مكوناً في السبائك، وخاصة على شكل سبيكة فرّومنغنيز في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ. يحسن المنغنيز عند إضافته للسبائك من المتانة ومن قابلية التصنيع ومقاومة الاهتراء. لمركبات المنغنيز أيضاً تطبيقات واسعة، إذ يعد ثنائي أكسيد المنغنيز من المؤكسدات القوية، ولذلك يدخل في تركيب البطاريات القلوية؛ كما يستخدم أيضاً في صناعة الزجاج والخزف والسيراميك.

للمنغنيز دور حيوي مهم في عملية التركيب الضوئي، إذ يساهم مع الكالسيوم في تكوين معقد عنقودي الضروري وجوده من أجل أكسدة الماء إلى الأكسجين. يعد المنغنيز من المغذيات الأساسية، فهو يقوم بدور حيوي عند استقلاب المغذيات الكبرى، وعند تشكل العظام، وفي دعم جهاز المناعة ضد الجذور الكيميائية الحرة؛ كما أن وجوده ضروري لعمل عدد من البروتينات، ويوجد في المواقع النشطة لبعض الإنزيمات. يتركز وجود المنغنيز في جسم الإنسان في العظام وفي الكبد والكليتين؛ كما يرتيط هذا العنصر مع البروتينات الفلزية، مثل الإنزيم المخلق للغلوتامين، في الخلايا النجمية في الدماغ البشري.

التاريخ وأصل التسمية

أصل التسمية

إن أصل تسمية هذا العنصر معقد، فلتسمية منغنيز جذور مرتبطة بالكلمة الإغريقية «Μαγνησία» (مغنيسيا)، وهو الجذر نفسه الذي سمي على أساسه عنصر المغنيسيوم. ففي العصور القديمة، جرى التمييز بين معدنين أسودين كانا يجلبان من المناطق التي سكنتها قبيلة مغنيت [ملاحظة 2] اليونانية القديمة، وذلك إما في منطقة في اليونان القديمة تدعى مغنيسيا، والتي تقع حالياً في إقليم ثيساليا، أو إلى مدنٍ مندثرةٍ حملت نفس الاسم مثل مغنيسيا (على جبل سيبيلوس) [ملاحظة 3] أو مغنيسيا (على نهر مندريس) [ملاحظة 4] والواقعة حالياً في تركيا.[1] لذلك حمل ذانك المعدنان اسم «مغنس» [ملاحظة 5]، وكان يميّز بينهما بوصف أحدهما بالذكر والآخر بالأنثى، فالنوع الذكر منهما قادر على جذب الحديد، بالتالي فهو وفق المفاهيم العلمية الحديثة خام المغنيتيت [ملاحظة 6] المغناطيسي؛ أما النوع الأنثى فهو غير قادر على جذب الحديد، وكان يستخدم من أجل إزالة تلون الزجاج؛[2] بالتالي فهو وفق المفاهيم العلمية الحديثة خام البيرولوسيت [ملاحظة 7]، المتكون كيميائياً من ثنائي أكسيد المنغنيز.[3] أطلق صنّاع الزجاج على ثنائي أكسيد المنغنيز في القرن السادس عشر اسم «منغنيزوم» [ملاحظة 8]، وذلك ربما من دمج كلمتين اثنتين، إذ كان ينبغي التمييز أيضاً بين الخامات القادمة من مغنيسيا بين خامة «مغنيسيا نيغرا» [ملاحظة 9] السوداء، وبين خامة «مغنيسيا ألبا» [ملاحظة 10] البيضاء، التي كانت مفيدة أيضاً في صناعة الزجاج. بالتالي اندمج حرف «ن» من كلمة «نيغرا» فأصبح هناك حرفا نون في الاسم؛ وعلى هذا النسق أطلق العالم ميكيلي ميركاتي على خامة «مغنيسيا نيغرا» اسم«منغنيزا» [ملاحظة 11]؛ وفي في نهاية المطاف أصبح الفلز المستخرج من خامة «مغنيسيا نيغرا» السوداء يعرف باسم «منغنيز»؛ في حين أن الفلز المستخرج من خامة «مغنيسيا ألبا» البيضاء (أكسيد المغنيسيوم) يعرف باسم «مغنيسيوم».[3]

العصور القديمة والوسطى
جزء من الرسومات في كهف لاسكو في فرنسا، والتي استخدم في رسمها خضاب معتمد على المنغنيز.[4]

ينتشر ثنائي أكسيد المنغنيز في الطبيعة بشكل كبير، ولذلك استخدم منذ العصر الحجري على شكل خضاب أسود. وقد عثر على رسومات تعود إلى ذلك العصر في كهوف عدة في جنوبي غربي أوروبا، مثل الرسومات في كهف إكاين [ملاحظة 12] في إسبانيا؛ وكذلك الرسومات في كهف لاسكو [ملاحظة 13]، وفي كهف غارغاس [ملاحظة 14] في فرنسا، والتي قدر أنها تعود إلى 30-24 ألف سنة خلت.[5] استخدم المصريون القدماء ومن بعدهم الرومان مركبات المنغنيز إما لإضافة الألوان إلى الزجاج أو لإضافتها إليه؛[6] وقد امتد هذا الاستخدام خلال العصور الوسطى على شكل «صابون صناع الزجاج» [ملاحظة 15]، كما يتضح من الزجاج العائد إلى القرن الرابع عشر من البندقية.[7]

العصور الحديثة
يوهان غوتليب غان كان أول من عزل عنصر المنغنيز

في القرن الثامن عشر أجريت تجارب عدة على مركبات المنغنيز، وخاصة على مركب ثنائي أكسيد المنغنيز نظراً لاستخدامه في صناعة الزجاج، إذ كان متاحاً ومتوفراً بسهولة. فاكتشف الباحثان إغناطيوس غوتفريد كايم [ملاحظة 16] ويوهان رودولف غلاوبر [ملاحظة 17] أنه يمكن تحويل ثنائي أكسيد المنغنيز إلى بيرمنغنات، وهو كاشف كيميائي مهم ومفيد في المختبرات.[8] وكان كارل فلهلم شيله [ملاحظة 18] قد استخدم ثنائي أكسيد المنغنيز على شكل البيرولوسيت في إنتاج غاز الكلور؛ وذلك عن طريق معالجة الأكسيد بحمض الهيدروكلوريك؛ والذي كان يستحصل أولاً من تفاعل حمض الكبريتيك الممدد (زيت الزاج) مع كلوريد الصوديوم (ملح الطعام)، ثم لاحقاً من عملية لوبلان [ملاحظة 19]؛ أما الأكسيد فكان يعاد تدويره وفق عملية ولدون [ملاحظة 20]. مثل إنتاج الكلور ومساحيق الهيبوكلوريت المبيضة مجالاً واسعاً لاستخدام خامات المنغنيز تجارياً. كانت الشكوك تحوم على أن معدن البيرولوسيت قد يكون حاوياً على عنصر جديد لم يكن مكتشفاً حينئذ، وذلك ما كان شيله وآخرون مدركين له؛ ولكن عزل هذا العنصر لأول مرة كان على يد يوهان غوتليب غان [ملاحظة 21]، والذي تمكن من ذلك عندما عالج أكسيد المنغنيز بالفحم (الكربون)، مما أدى إلى اختزاله والحصول على عينة غير نقية من الفلز.[8] استخدمت خامات الحديد ذات المحتوى المرتفع من المنغنيز المستجلبة من اليونان منذ بدايات صناعة الفولاذ، وقد وجد أن ذلك يزيد من صلادة الفولاذ؛[9] وفي بداية القرن التاسع عشر أصبح استخدام المنغنيز في هذا المجال، مثل دخوله في عملية بسمر، من أساسيات تلك الصناعة،[10] ومنحت العديد من براءات الاختراع في هذا الصدد؛[11] كما بدأت الأبحاث تنشر حول دور المنغنيز في الصناعة؛ بالإضافة إلى الدراسات عن المخاطر الطبية المرافقة لاستخدامه.[12] ساهم اختراع خلية لوكلانشيه الكهربائية والتطور المستمر اللاحق للبطاريات الحاوية على ثنائي أكسيد المنغنيز في ازدياد الطلب العالمي عليه.[13]

الوفرة الطبيعية

يمثل المنغنيز نحو 1000 جزء في المليون (0.1٪) من قشرة الأرض، مما يجعله العنصرالثاني عشر من العناصر الأكثر وفرة.تحتوي التربة 7-9000 جزء من المليون من المنغنيز بمتوسط من 440 جزء في المليون. مياه البحر ليس لديها سوى 10 أجزاء في المليون من المنغنيز، والغلاف الجوي يحتوي على 0,01 µجم/م3. ينتج المنغنيز أساسا كبيرولوزيت (MnO2),براونيت (Mn2 + Mn3 +6) (SiO12)، سيلوملين(ba,H2O) (2Mn5O10)، اوبدرجة أقل كما في ردوكروزيت (MnCO3). يعتبر أهم خام المنغنيز هو البيرولوزيت (MnO2). غيرها من خامات المنغنيز لها أهمية اقتصادية وعادة ما تظهر وجود علاقة وثيقة لخامات الحديد. إن موارد البرية كبيرة ولكن موزعة بشكل غير منتظم. تم العثور على حوالي 80٪ من موارد العالم المعروف من المنغنيز في جنوب أفريقيا؛من الأماكن الأخرى التي تحتوي علي احتياطي من المنغنيزهناك: أوكرانيا وأستراليا والهند والصين والجابون وفي البرازيل. عام 1978، قدر ب 500 مليار طن من المنغنيزالمعقود موجود في قاع المحيط. وتم التخلي عن محاولات لإيجاد طرق مجدية اقتصاديا من حصاد عقيدات المنغنيز في 1970.

الإنتاج

ويتم استخراج المنغنيز في جنوب أفريقيا وأستراليا والصين والبرازيل والجابون وأوكرانيا والهند وغانا وكازاخستان. مصادر استيراد الولايات المتحدة (1998-2001) لخام المنغنيز: الجابون، 70٪، وجنوب أفريقيا، و 10٪، وأستراليا، و 9٪، المكسيك، 5٪، وغيرها، 6٪. الحديد والمنغنيز: جنوب أفريقيا، 47٪، وفرنسا، 22٪، المكسيك،8٪، وأستراليا، 8٪، وغيرها، 15٪. المنغنيز الواردة في جميع واردات المنغنيز: جنوب أفريقيا، 31٪، جابون،21٪، وأستراليا، 13٪، المكسيك، 8٪، وغيرها، 27٪. ولإنتاج الحديد المنغنيزي، يتم خلط خام المنغنيز مع خام الحديد والكربون، ومن ثم خفضه إما في الأفران أو في فرن القوس الكهربي. والحديد المنغنيزي الناتج يحتوي على نسبة المنغنيز من 30 إلى 80٪. ويتم استخدام المنغنيز النقي لإنتاج السبائك الغير حديدية عن طريق خلط خام المنغنيز مع حامض الكبريتيك وعملية استخلاص كهروكميائي لاحقة.

النظائر

يتكون المنغنيز الطبيعي من مستوي مشع واحد مستقر 55Mn وقد اتسمت الإشعاعات الثمانية عشرة مع المستوي المستقر 53Mn بنصف عمر يساوي 3.7 مليون سنة وال54Mn وله نصف عمر 312.3 يوما وال52Mn بنصف عمر 5.591 يوما. اما بالنسبة للمواد الاشعاعية الأخرى فلها نصف عمره اقل من ثلاث ساعات ولكن الأغلبية من هذه المواد لها نصف عمره اقل من دقيقة واحدة. هذا العنصر أيضا له ثلاث حالات معدنية. المنغنيز هو عنصر من مجموعة الحديد والتي يعتقد أنه يمكن توليفها في مجموعات كبيرة . يضمحل ال53Mn الي 53Crبنصف عمره

يساوي 3.7 مليون سنة. بسبب حياته القصيرة فان 53Mn يتكون بكميات ضئيلة بسبب الاشعة الكونية التي تسقط علي الصخور. تتحد نظائر المغنزيوم مع مثيلتها من الكروم ولقد كان لها تطبيقات في مجال الجيولوجيا الاشعاعية تعزز نسبة نظائر ال Mn–Cr مثيلتها من 26Al وال 107Pd للنظام الشمسي المبكر. التغيرات في نسب 53Cr/52Cr و Mn/Cr الاتية من النيازك تشير الي نسبة أساسية من ال53Mn/55Mn والتي ترجح ان مكونات نظير ال Mn–Cr يمكن أن تنتج من اضمحلال ال 53Mn في الهيئات الكوكبية المتباينة وبالتالي فان ال 53Mn يقدم دليلا اضافيا علي العملية النووية الصناعية فورا قبل الالتحام للنظام الشمسي.

نظام الاضمحلال الأساسي الذي يتواجد قبل النظام الأكثر استقرارا ووفرة 55Mn يعتبر قابض للإلكترونات والنظام الأساسي بعد نظام بيتا للاضمحلال.

الخواص الفيزيائية

المنغنيز هو عبارة عن معدن فضي-رمادي اللون ويشبه الحديد. وهو صلب ولكن هش. من الصعب دمجه مع معادن أخرى ولكن من السهل تأيينه. يعتبر معدن المنغنيز ومكوناته مكونات لا مغناطيسية

الخواص الكيميائية

حالات التأكسد الأكثر انتشارا للمنغنيز هي 2+ و 3+ و 4+ و 6+ و 7+ برغم أن حالات أكسدة من 3- إلى 7+ قد تم ملاحظتها. Mn+2 دائما ينافس Mg+2 في الأجهزة البيولوجية. مركبات المنغنيز حيث يكون في حالة الاكسدة 7+, وهؤلاء يرتبطون دائما بالاكسيد الغير مستقر Mn2O7 ومركبات الايون MnO4- (برمنجنايت) ذو اللون البنفسجى الداكن، يعتبروا من المؤكسدات الفعالة. وكذلك مركبات ال 6+ ذات اللون الأخضر ومركبات ال 5+ ذات اللون الأزرق من المؤكسدات القوية أيضا. حالة الاكسدة الأكثر استقرارا للمنغنيز هي 2+ وهي ذات لون وردى خافت. ومن مركباتها MnSO4 و MnCl2. حالة الأكسدة 2+ هي التي تستخدم في وظائف جسم الإنسان الأساسية، حالات الأكسدة الأخرى سامة لجسم الإنسان. حالة الأكسدة 3+ معروفة في مركبات خلات المنغنيز (III) ولكن هؤلاء من المؤكسدات الفعالة وأيضا معرضة إلى اللا تناغم أو التفاوت عند وجودها في محلول إلى منغنيز (II) ومنغنيز (IV). حالة الأكسدة 5+ يمكن الحصول عليها عند إذابة ثاني أكسيد المنغنيز MnO4 في الصوديوم نايترايت المنصهر. أملاح منغنيز (VI) يمكن الحصول عليها عن طريق إذابة مركبات المنغنيز، مثل ثاني أكسيد المنغنيز، في سائل قلوى وتعرضه للهواء أثناء هذه العملية. مركبات البرمنغانات (حالة الاكسدة 7+) لونها إرجوانى وتستخدم لإعطاء الزجاج اللون البنفسجى. برمنغانات الصوديوم والبوتاسيوم والباريوم مؤكسدات قوية ومؤثرة جدا. برمنغانات البوتاسيوم، والتي تعرف أيضا باسم كريستالات كوندى (Condy’s crystals) يستخدم ككاشف مادة بشكل كبير في المعامل وهذا بسبب قوته كمؤكسد ويستخدم أيضا في مجال الطب كدواء موضعى لعلاج أمراض الأسماك. ومن استخدامات برمنغانات البوتاسيوم أيضا، إن محلوله كان من ضمن أوائل الألوان والمثبتات التي استخدمت على الخلايا والانسجة لفحصها مجهريا.

الدور الحيوي

المنغنيز مادة مغذية أساسية في كل المخلوقات. طبقة الإنزيمات التي تحتوى على مكون المنغنيز عريضة جدا. وجسم الإنسان يحتوى على 12 ميللى جرام من المنغنيز، مخزنة في العظام والأنسجة ومعظم تركيزها في الكبد والكلى. وفي النباتات، عنصر المنغنيز مهم في التحليل الضوئى لنشوء الأكسجين في البلاستيدات الخضراء ولهذا السبب فإن معظم اسمدة النباتات الواسعة الاستخدام تحتوى على المنغنيز.

تأثير المنغنيز السام (المنغانيزم)

يتم الربط غالبا بين التعرض المفرط للمنغنيز ان له علاقة سامة وهو اضطراب عصبي نادر مرتبط بالتعرض المفرط للمنغنيز. تاريخيا فان العاملين في إنتاج أو تجهيز سبائك المنغنيز معرضين للخطر بسبب تطوير الحالة السامة ولذلك فان قواعد الصحة والسلامة تقوم بحماية العاملين في الدول المتقدمة. وكان أول وصف لهذا الاضطراب عام 1837 من قبل العالم الأكاديمي البريطاني جيمس كوبر والذي كان يدرس حالة اثنين من المرضي العاملين في مناجم المنغنيز. المنغانيزم هو اضطراب عصبي ثنائي الطور. أثناء مراحله الأولي فان الشخص المصاب يعاني من الاكتئاب وتغيرات في المزاج والسلوك القهري والذهان. الأعراض المبدئية قد تتيح المجال لظهور الأعراض الأخرى والتي تشبه في هذه الحالة الشلل الرعاش. هذه الأعراض تشمل الضعف والرتابة وتباطأ الخطاب والوجه المتجهم والرعاش والتمايل للامام أثناء السير وعدم القدرة علي السير للوراء دون السقوط والهشاشة والمشكلة الأكبر تكون في اختلال التوازن وعدم القدرة علي التركيز. وبعكس الشلل الرعاش فان المريض لا يفقد حاسة الشم والمرضي لا يستجيبوا للعلاج. ومع مرور الزمن فان الأعراض تزداد حدة حتي وان تم ازالة مصدر التعرض للمنغنيز وعادت مستوياته في المخ لطبيعتها.

اضطرابات الطفولة التنموية

إن العديد من الدراسات التي أجريت مؤخرا حاولت دراسة آثار التعرض المفرط لجرعة منخفضة من المنغنيز المزمن على التنمية في الأطفال. وأجريت اقرب دراسة في هذا النوع في مقاطعة شانشي الصينية. حيث تلوثت مياه الشرب هناك من خلال الري من مياه الصرف الصحي فالمنغنيز الوارد بها 240-350 ميكروغرام / لتر. وعلى الرغم من أن عند تركيزات WMn أو اقل من 300 ميكروغرام من Mn/ L تعتبر آمنة من قبل وكالة حماية البيئة الأميركية، وتعتبر 500 ميكروغرام / لتر من المنغنيز آمن من أداء منظمة الصحة العالمية، وحيث تم عرض 92 عينة من الأطفال (بين 11 و 13 سنة من العمر) من هذه المقاطعة فاظهروا قدرات أقل في اختبارات البراعة اليدوية والسرعة والذاكرة القصيرة الأجل، وتحديد الهوية البصرية بالمقارنة مع الأطفال من منطقة غير ملوثة. وفي الآونة الأخيرة، أظهرت دراسة من أطفال ذو 10 أعوام في بنغلاديش وجود علاقة بين تركيز WMn في بئر ماء وتناقص درجات معدل الذكاء. وكانت هناك دراسة ثالثة قد أجريت في كيبيك على أطفال المدارس الذين تتراوح أعمارهم بين 6 و 15 الذين يعيشون في المنازل التي تحصل على المياه من 610 ميكروغرام Mn / L؛ تسيطرعلى من يعيشون في المنازل التي تلقت المياه من 160 ميكروغرام Mn / L جيد. وأظهر الأطفال في المجموعة التجريبية زيادة في السلوكيات المفرطة والمعارضة.

الأمراض العصبية

إن الجرعة المنخفضة المزمنة من المنغنيزلها تأثير بشدة في الأمراض العصبية، بما في ذلك مرض الزهايمر ومرض الشلل الرعاش، والتصلب الجانبي. قد تلعب أيضا دورا في تطوير مرض التصلب المتعدد، متلازمة الساق القلقة، ومرض هنتنغتون.ويوجد بروتين يسمى DMT1 وهو الناقل الرئيسي المشارك في امتصاص المنغنيز من الأمعاء، ويمكن أن يكون الناقل الرئيسي للمنغنيز يعبر حاجز الدم في الدماغ. وإن DMT1 أيضا ينقل عن طريق استنشاق المنغنيزعبر الظهارة الأنفية. الآلية المفترضة للعمل هو أن التعرض المفرط المنغنيز و/ أو الغير منتظم يؤدي إلى الاكسدة واختلال الميتوكوندريا والغلوتامات بوساطة التسمم، ومجاميع من البروتين.

الأثر البيئي

المنغنيز في مياه الشرب

المنغنيز الذي ينتقل عن طريق المياه له قيمة بيولوجية أكثر من المنغنيز الذي ينتقل عن طريق الغذاء. وطبقا لدراسة في عام 2010 فالتعرض لمستويات اعلي من المنغنيز يرتبط بزيادة القصور المستوي الفكري ويقلل الذكاء الفكري للاطفال في سن الدراسة. و قد اظهرت ان التعرض الطويل الامد للمنغنيز في مياه الاستحمام قد يعرض 8.7 مليون أمريكي للخطر.

المنغنيز في البنزين

MMT يعتبر مادة مضافة للبنزين تستخدم لتحل محل مكونات الرصاص للغازولين الخالي من الرصاص. و ذلك لتحسين رقم الاوكتان في البنزين منخفض الاوكتان عن طريق نواتج التقطير. و هو يعمل كمعامل لمقاومة القرقعة التي تحدث بسبب مجموعات الكربونيل. يميل الوقود الذي يحتوى علي المنغنيز الي تكوين كربيدات المنغنيز والتي تتلف صمامات العادم. الحاجة الي استخدام مركبات الرصاص أو المنغنيز تاريخية حيث أنها توفر عمليات الإصلاح التي تخلق وقود عالي الجودة. استخدام الوقود بطريقة مباشرة أو في خليط هو استخدام شائع في الدول المتقدمة (مثل اليابان وأوروبا) في أمريكا تسببت الرغبة في الحصول علي اقل تكلفة مقابل الحجم في وقود الموتور(اقل تكلفة ضريبية) والتشريعات المتساهلة من محتوى الوقود (قبل 2000) قد أدت الي اسخدام الMMT . وبالمقارنة مع عام 1953 فقد انخفضت مستويات المنغنيز في الهواء. وقد منع استخدام المنغنيز كوقود في العديد من المسابقات (سباقات السيارات والموتوسيكلات). يحتوي الMMT علي 22.5-24.5 % من المنغنيز. هناك علاقة وثيقة بين معدل تركيز المنغنيز في الغلاف الجوي وكثافة وسائل النقل.

الاستخدامات

لا يوجد للمنغنيز بديل مرضى في تطبيقاته الكبرى التي ترتبط باستخدام السبائك المعدنى (metallurgical) ولكن في التطبيقات الصغرى، مثل تفاعل المنغنيز مع الفوسفات، يمكن استبداله بمعدن الزنك أو الفناديوم ويكون استخدامهما قابل للتطبيق. في صناعة احجار البطاريات التي تستخدم مرة واحدة، الخلايا القياسية والقلوية التي تستخدم المنغنيز ستستبدل في المستقبل بتكنولوجيا بطاريات الليثيوم.

الصلب

المنغنيز يعتبر عنصر جوهرى في إنتاج الصلب وذلك بفضل قدرته على تثبيت الكبريت وإزالة الأكسدة والخصائص السبائكية له. صناعة الصلب، متضمنة مكون تصنيع الحديد فيها، تشكل أكبر استهلاك لمعدن المنغنيز بنسبة %85 إلى %95 من الاستخدام الكلى للمعدن. ضمن مجموعة مختلفة من الاستخدامات، يستخدم المنغنيز كمكون أساسي في تشكيلات سبائك الصلب المنخفضة التكلفة. إضافة كميات قليلة من المنغنيز إلى الصلب تحسن من قابلية تشغيله عند درجات الحرارة المرتفعة لإنه يتحد مع الكبريت ويكون الكبريتيد ذو درجة انصهار عالية وبالتالى يمنع تكوين سائل حديد الكبريتيد عند حدود الحبات. إذا وصلت نسبة المنغنيز إلى %4، تصبح خسارة المرونة في الصلب هي الصفة الغالبة. خسارة المرونة تقل في الصلب مع زيادة مكون المنغنيز وتصل إلى مرحلة مقبولة عند تركيز %8 للمنغنيز في السبيكة. سبائك الصلب التي تحتوى من %8 إلى %15 من المنغنيز تمتلك قوة شد عالية تصل إلى 863 ميجابسكال. سبيكة الصلب ذات ال%12 منغنيز استخدمت في تصنيع خوذات البريطانيين وهذه التركيبة من الصلب تم اكتشافها عام 1882 على يد روبرت هيدفيلد وما زالت تعرف باسم صلب هيدفيلد إلى الآن.

سبائك الالومنيوم

ثاني التطبيقات الكبرى للمنغنيز هي دخوله كعنصر في سبائك الالومنيوم. ا الالومنيوم الذي يحتوى على %1.5 منغنيز تقريبا تزيد مقاومته ضد الصدأ بسبب تكون الحبيبات التي تمتص الشوائب التي تؤدى إلى التآكل الجلفانى. سبائك الالومنيوم المقاومة للتآكل 3004 و 3104 التي تحتوى على نسبة منغنيز من %0.8 إلى %1.5 هي السبائك التي تستخدم في تصنيع معظم عبوات المشروبات. فيما قبل عام 2000, تم استخدام أكثر من 1.6 مليون طن من هذه السبائك بمحتوى %1 من المنغنيز، هذه الكمية تحتاج إلى 16,000 طن من المنغنيز.

صناعة العملات

يستخدم المنغنيز في صناعة العملات المعدنية من حين لآخر، حتى عام 2000 كانت العملة المعدنية الأمريكية الوحيدة التي تستخدم المنغنيز تسمى "وارتايم نيكل" من عام 1942 إلى عام 1945. تقليديا، كانت تستخدم سبيكة متكونة من %75 من النحاس و%25 من النيكل لصناعة العملات المعدنية ولكن بسبب نقصان معدن النيكل خلال الحرب، تم استبداله بمعدنين أكثر وفرة وهما الفضة والمنغنيز ونتج عن ذلك سبيكة متكونة من %56 من النحاس و%35 من الفضة و%9 من المنغنيز. منذ عام 2000, عملات الدولار المعدنية تصنع من النحاس الأصفر الذي يحتوى على %7 من المنغنيز وقلب من النحاس الخالص. في كلتا الحالتين في تصنيع العملات، كان معدن المنغنيز يستخدم لعمل نسخة طبق الأصل للخواص الكهرومغناطيسية لعملة مصنعة ومسعرة مسبقا وهذا لأغراض البيع والشراء.

تطبيقات اخرى للمنغنيز

مركبات المنغنيز تستخدم كصبغات ومواد ملونة في صناعات الزجاج والصناعات الخزفية. اللون البنى للخزف في بعض الأحيان يعتمد على مركبات المنغنيز. في صناعة الزجاج، تستخدم مركبات المنغنيز لغرضين: منغنيزIII)) يتفاعل مع حديد (II) ليعطى لون أخضر قوى. وكميات أكبر من المنغنيز تستخدم لصناعة الزجاج باللون الوردى.

المخاطر

يسبب تسمم المنغنيز. إن مركبات المنغنيزتكون أقل تسمما من تلك المعادن الأخرى التي تكون واسعة الانتشار، مثل النيكل والنحاس. بينما، ينبغي أن يكون التعرض لغبار وأبخرة المنغنيز غيرمتجاوزة قيمة الحد الأقصى من 5 جم/م3 حتى لفترات قصيرة بسبب مستوى التسمم منها. وقد تم الربط بين التسمم من المنغنيز وضعف المهارات الحركية، والاضطرابات المعرفية. تمتلك مركبات البرمنجنات علي أعلى نسبة سموم من مركبات المنغنيز (II). الجرعة القاتلة حوالي 10 جرام، ولقد وقعت عدة تسممات قاتلة.و يؤدي التأثير القوي للأكسيد إلى نخر في الغشاء المخاطي. على سبيل المثال، يتأثر المريء إذا ابتلع البرمنجنات. ولا تمتص الأمعاء سوى كمية محدودة منه، ولكن هذه الكمية الصغيرة تظهر تأثيرات شديدة على الكلى وعلى الكبد.

في عام 2005، اقترحت دراسة احتمال وجود صلة بين استنشاق المنغنيز وتسمم الجهاز العصبي المركزي في الفئران. ويتعرض استخدام المنغنيز في الولايات المتحدة إلى التنظيم من قبل إدارة السلامة والصحة. عموما، إن التعرض لتركيزات الهواء المحيط الذي يحتوي على Mn والتي تزيد نسبته عن 5 ميكروغرام /م3 قد يؤدي إلى الأعراض التي يسببها استنشاق المنغنيز. إن زيادة نسبة الحديد البروتينية هو تعبير في خلايا الكلى الجنينية البشرية (HEK293) وهو مرتبط مع انخفاض تركيز المنغنيز بين الخلايا وينشر السم في الخلايا، ومتميزة بانعكاس امتصاص جلوتامات المنغنيز المنخفض وتضاؤل تسرب اللاكتات النازعة للهيدروجين.

طالع أيضاً

الهوامش

  1. ^ أو المنجنيز
  2. ^ Magnetes
  3. ^ Magnesia ad Sipylum
  4. ^ Magnḗsĭa ad Mæándrum
  5. ^ magnes
  6. ^ Magnetite
  7. ^ magnes
  8. ^ manganesum
  9. ^ magnesia nigra
  10. ^ magnesia alba
  11. ^ manganesa
  12. ^ Ekain
  13. ^ Lascaux
  14. ^ Gargas
  15. ^ glassmakers soap
  16. ^ Ignatius Gottfried Kaim
  17. ^ Johann Rudolf Glauber
  18. ^ Carl Wilhelm Scheele
  19. ^ Leblanc process
  20. ^ Weldon process
  21. ^ Johan Gottlieb Gahn

المراجع

  1. ^ languagehat (28 May 2005). "MAGNET". languagehat.com (بالإنجليزية). Archived from the original on 2021-05-05. Retrieved 2020-06-18.
  2. ^ Justus von Liebig, Johann C. Poggendorff, Friedrich Wöhler, Hermann Kolbe: Handwörterbuch der reinen und angewandten Chemie. Band 5, 1851, S. 594–595
  3. ^ ا ب Calvert، J. B. (24 يناير 2003). "Chromium and Manganese". مؤرشف من الأصل في 31 ديسمبر 2016.
  4. ^ Chalmin، Emilie؛ Menu, Michel؛ Vignaud, Colette (2003). "Analysis of rock art painting and technology of Palaeolithic painters". Measurement Science and Technology. ج. 14 ع. 9: 1590–1597. DOI:10.1088/0957-0233/14/9/310.
  5. ^ Chalmin، E.؛ Vignaud، C.؛ Salomon، H.؛ Farges، F.؛ Susini، J.؛ Menu، M. (2006). "Minerals discovered in paleolithic black pigments by transmission electron microscopy and micro-X-ray absorption near-edge structure" (PDF). Applied Physics A. ج. 83 ع. 12: 213–218. Bibcode:2006ApPhA..83..213C. DOI:10.1007/s00339-006-3510-7. hdl:2268/67458. S2CID:9221234.
  6. ^ Sayre، E. V.؛ Smith, R. W. (1961). "Compositional Categories of Ancient Glass". Science. ج. 133 ع. 3467: 1824–1826. Bibcode:1961Sci...133.1824S. DOI:10.1126/science.133.3467.1824. PMID:17818999. S2CID:25198686.
  7. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع ItGlass
  8. ^ ا ب Rancke-Madsen، E. (1975). "The Discovery of an Element". Centaurus. ج. 19 ع. 4: 299–313. Bibcode:1975Cent...19..299R. DOI:10.1111/j.1600-0498.1975.tb00329.x.
  9. ^ Alessio، L.؛ Campagna، M.؛ Lucchini، R. (2007). "From lead to manganese through mercury: mythology, science, and lessons for prevention". American Journal of Industrial Medicine. ج. 50 ع. 11: 779–787. DOI:10.1002/ajim.20524. PMID:17918211.
  10. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع IndMin
  11. ^ Olsen, Sverre E.؛ Tangstad, Merete؛ Lindstad, Tor (2007). "History of omanganese". Production of Manganese Ferroalloys. Tapir Academic Press. ص. 11–12. ISBN:978-82-519-2191-6.
  12. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع Couper 1837 41–42
  13. ^ Preisler, Eberhard (1980). "Moderne Verfahren der Großchemie: Braunstein". Chemie in unserer Zeit (بالألمانية). 14 (5): 137–148. DOI:10.1002/ciuz.19800140502.