منگنز

منگنز

اسلاید 1: تهتيه كننده : محمد رضا امامي

اسلاید 2: منگنزاطلاعات اولیه تاریخچـــــــــــه پیدایـــــــشخصوصیات قابل توجه کاربردهــــــــــــا نقش بیولوژیکی ترکیبات ایزوتوپهـــــــــا هشدارهــــــــــا شناخت محیط رشد ، منگنز

اسلاید 3: اطلاعات اولیهمنگنز ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی ، دارای نشان Mn و عدد اتمی 25 می‌باشد.

اسلاید 4: تاریخچهمنگنز از ماقبل تاریخ مورد استفاده بوده است. رنگهایی که از رنگدانه‌های دی‌اکسید منگنز ساخته شده‌اند، به 17000 سال پیش برمی‌گردند. مصریان و رومیان ، ازترکیبات این عنصر در شیشه‌سازی ، چه برای رنگ‌آمیزی آن و چه برای از بین بردن رنگ آن استفاده می‌کردند. منگنز که می‌توان آنرا در کانی‌های آهن یافت، توسط اسپارتها بکار می‌رفت. بعضی افراد بر این باورند که سختی استثنائی فولاد اسپارتان ، ناشی از تولید ناخواسته یک آلیاژ آهن – منگنز می‌باشد.

اسلاید 5: در قرن 17، ابتدا Glauber شیمیدان آلمانی ، یک معرف آزمایشگاهی سودمند به نام پرمنگنات را تولید نمود. تا اواسط قرن 18، از اکسید منگنز برای تولید کلر استفاده می‌شد. برای اولین بار Scheele شیمیدان سوئدی متوجه شد که منگنز یک عنصر است و همکارش J. G. Gah در سال 1774 با کاهش دی‌اکسید منگنز بوسیله کربن ، موفق به تهیه نوع خالص این عنصر گشت. تقریبا در آغاز قرن 19، دانشمندان استفاده از منگنز را در فولادسازی مورد بررسی قرار دادند که آن زمان ، حقوق انحصاری برای کاربردهای آن واگذار شد. در سال 1816 متوجه شدند، افزودن منگنز به آهن بدون تغییر درمیزان شکنندگی آن ، باعث استحکام بیشتر آهن می‌شود.

اسلاید 6: پيدايشمنابع زمینی منگنز ، بسیار زیاد اما بطور نامنظمی پراکنده شده‌اند؛ منابعی که در آریکا واقع شده‌اند، نامرغوب بوده و تهیه آن گران است. آفریقای جنوبی و اوکراین بیش از 80% منابع شناخته شده جهان را دارا هستند؛ آفریقای جنوبی بدون در نظر گرفتن چین و اوکراین بیش از 80% کل آنرا تولید می‌کند. منابع واردات آمریکا ( 2001- 1998) : سنگ معدن منگنز : گابن 70% ، آفریقای جنوبی 10% ، استرالـیا 9%، مکزیک 5% و سایر کشورها 6%.

اسلاید 7: فرومنگنز : آفریقای جنوبی 47% ، فرانسه 22%، مکزیک 8%، استرالیا 8% و سایر کشورها 15%. منگنز موجود در کل واردات منگنز: آفریقای جنوبی 31% ، گابن 21%، استرالیا 13% ، مکزیک 8% و سایر کشورها 27%.

اسلاید 8: منگنز در بورکینوفاسو استخراج می‌شود. مقادیر بسیار زیادی منگنز در سختگاههای منگنز واقع در کف اقیانوسها وجود دارد. در سال 1970، تلاشهایی که برای یافتن روشهای عملی و اقتصادی بهره‌برداری از سختگاههای منگنز انجام می‌شد، متوقف گشت.

اسلاید 9: خصوصیات قابل توجهمنگنز ، مانند آهن ، فلزی خاکستری‌رنگ است. فلزی است سخت و بسیار شکننده که به‌سختی ذوب اما به‌راحتی اکسیده می‌شود. فلزمنگنز فقط پس از پردازش خاصی فرومغناطیس می‌گردد. کلی‌ترین حالتهای اکسیداسیون منگنز ، 6+ ، 4+ ، 3+ ،2+ و 7+ است، اگرچه حالتهای اکسیداسیون از 7+ تا 1+ مشاهده می‌شـود. ترکیبات منگنزی که درآنها منگنز دارای حالت اکسیداسیـــون 7+ می‌باشند، عاملهای اکسید کننده‌ای قوی هستند.

اسلاید 10: كاربرد هامنگنز به خاطر خصوصیات ثابت کنندگی گوگرد ، اکسیژن‌زدائی و آلیاژ سازی برای تولید آهن و فولاد ضروری است. فولادسازی ، ازجمله بخش تولید آهن آن ، بیشترین مقدار منگنز داخلی را نیاز دارد که اخیرا بین 90% تا 85% مقدار مورد نیاز است. از بین کاربردهای مختلف دیگر آن ، منگنز بخش اصلی فرمولهای فولادضد زنگ ارزان قیمت و آلیاژهای آلومینیم پرکاربرد را تشکیل می‌دهد.

اسلاید 11: از اکسید منگنز ، در انواع پیلهای خشک جدید استفاده می‌شود. انتظار می‌رود ماهیت و سطح کلی کاربرد منگنز در آمریکا در آینده ای نزدیک تقریبا یکسان باقی بماند. هیچ گونه فن‌آوری عملی برای جایگزینی مواد دیگر به جای منگنز یا استفاده از مقادیر داخلی و سایر ذخائر جهت خودکفایی آمریکا نسبـت به کانی منگنز سایر کشورها وجود ندارد.

اسلاید 12: نقش بيولوژي منگنز ، ماده غذایی است که وجود آن به مقدار کم برای تمامی گونه‌های حیات ، ضروری می‌باشد. رده‌های آنزیمهایی که عوامل مشترک منگنز دارند، بسیار گسترده است و مثلا شامل oxidoreductases transferases ، hydrolases ، lyases ، isomerases ، ligases ، lectins ، integrins می‌باشند. شاید آرژیناز ، دیسموتاس سوپر اکسید ، حاوی منگنز و سم دیفتری ، معروفترین پلی‌پپتیدهای منگنز باشند.

اسلاید 13: تر كيب هاپرمنگنات پتاسیم که آنرا بلورهای کاندی هم می‌نامند، به‌علت خصوصیات اکسیداسیون آن ، یک معرف آزمایشگاهی متداول است و بعنوان یک داروی محلی کاربرد دارد؛ ( مثلا برای درمان بیماریهای ماهی ). دی‌اکسید منگنز در پیلهای خشک کاربرد داشته ، نیز می‌توان از آن برای کلر زدایی شیشه‌هایی که با مقادیر کمی آهن ، سبز رنگ شده‌اند، استفاده نمود. با ترکیبات منگنز ، می‌توان شیشه‌ها را ارغوانی کرد و عامل رنگ ارغوانی واقعی می‌باشد. علاوه بر این‌ها ، از دی‌اکسید منگنز برای تولید اکسیژن ، کلر و رنگهای سیاه جامد استفاده می‌گردد.

اسلاید 14: ايزوتوپ ها منگنز بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Mn-55 می‌باشد. 18 ایزوتوپ پرتوزاد هم برای این عنصر شناسایی شده است که پایدارترین آنها منگنز53 با نیمه عمر 7/3 میلیون سال . منگنز-54 با نیمه عمر 312,3 روز منگنز-52 با نیمه عمر 5,591 روز هستند. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو از نیمه عمری کمتر از 3 ساعت برخوردار بوده که نیمه عمر اکثر آنها کمتر از 1 دقیقه است. همچنین این عنصر دارای 3 meta states می‌باشد.

اسلاید 15: منگنز ، جزء عناصر گروه آهنی است که تصور می‌شود در ستارگان بزرگ ، اندکی قبل از انفجار ابراختر سنتز شده‌اند. منگنز-53 به شکل Cr-53 با نیمه عمر 3,7 میلیون سال فرسایش می‌یابد. منگنز-53 به‌علت نیمه عمر نسبتا کوتاهش یک رادیونوکلید غیر فعال است. محتویات ایزوتوپی منگنز ، معمولا با محتویات ایزوتوپی کروم ترکیب می‌شـــــــود که در isotope geology بکار می‌رود. نسبتهای ایزوتوپی منگنز – کروم شواهدی را که از آلومینیم 26 و پالادیم 107 برای تاریخ آغازین منظومه شمسی وجود دارد، تقویت می‌کند.

اسلاید 16: ایزوتوپهای منگنز از نظر وزن اتمی بین amu 46 تا amu 65 قرار دارند. حالت فروپاشی اولیه ، قبل از فراوان‌ترین ایزوتوپ پایدار ( Mn-55 ) جذب الکترون و حالت اولیه پس از آن بتا می‌باشد.

اسلاید 17: هشدار هامقدار بیش از حد منگنز ، سمی است و به‌علت میزان مسمومیت‌زایی این عنصر تماس با گرده ، بخار و ترکیبات منگنز حتی برای زمانهای کوتاه نباید از حداکثـــر mg/m 35 فراتر رود. محلولهای پرمنگنات اسیدی کلیه مواد معدنی را که با آنها در تماس هستند، ازبین خواهند برد و قادر به سوزاندن آنها می‌باشند.

اسلاید 18: شناخت محیط رشد منگنزمنگنز به‌میزان بسیار کمی مورد نیاز گیاه است و در صورت زیاد شدن میزان آن در خاک ، بر روی گیاه اثر مسموم کننده خواهد داشت. وجود منگنز برای بسیاری از اعمال گیاهی مانند فتوسنتز ، تنفس و تهیه کلروفیل ضروریست.علایم کمبود آن در گیاهان مختلف متفاوت می‌باشد.

اسلاید 19: سوختگی کنار برگها و یا لکه‌های سوختگی میانه برگها ، همچنین کاهش رشد و گل‌دهی گیاه از نشانه‌های کمبود منگنز است و چون مانند آهن ، درون گیاه غیر قابل انتقال است، ابتدا برگهای جوان علایم کمبود را نشان می‌دهند، در واکنش‌های قلیایی در خاک تثبیت شده و با پایین آوردن واکنش خاک ، بیشتر قابل استفاده می‌گردد. در خاکهای خیلی اسیدی ممکن است به‌علت افزایش بیش از حد جذب آن در گیاه مسمومیت ایجاد شود. برای رفع کمبود منگنز از سولفات منگنز استفاده می‌شود که در خاکهای ایران بازده آن بسیار ناچیز است.

اسلاید 20: تصاویر