منگنز

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
کروممنگنزآهن
-

Mn

Tc
ظاهر
نقرهy metallic
A rough fragment of lustrous silvery metal
ویژگی‌های کلی
نام، نماد، عدد منگنز، Mn، 25
تلفظ به انگلیسی ‎/ˈmæŋɡənz/‎ MANG-gən-neez
نام گروهی برای عناصر مشابه فلزات واسطه
گروه، دوره، بلوک ۷، ۴، d
جرم اتمی استاندارد 54.938045 گرم بر مول
آرایش الکترونی [Ar] 4s2 3d5
الکترون به لایه 2, 8, 13, 2
ویژگی‌های فیزیکی
حالت جامد
چگالی (نزدیک به دمای اتاق) 7.21 g·cm−۳
چگالی مایع در نقطه ذوب 5.95 g·cm−۳
نقطه ذوب 1519 K،‎ 1246 °C،‎ 2275 °F
نقطه جوش 2334 K،‎ 2061 °C،‎ 3742 °F
گرمای هم‌جوشی 12.91 کیلوژول بر مول
گرمای تبخیر 221 کیلوژول بر مول
ظرفیت گرمایی 26.32 کیلوژول بر مول
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین) 1228 1347 1493 1691 1955 2333
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2, -3
(oxides: acidic, basic or amphoteric
depending on the oxidation state)
الکترونگاتیوی 1.55 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونش
(more)
نخستین: 717.3 کیلوژول بر مول
دومین: 1509.0 کیلوژول بر مول
سومین: 3248 کیلوژول بر مول
شعاع اتمی 127 pm
شعاع کووالانسی 139±5 (low spin), 161±8 (high spin) pm
متفرقه
ساختار کریستالی body-centered cubic
مغناطیس paramagnetic
مقاومت ویژه الکتریکی (20 °C) 1.44 µΩ·m
رسانایی گرمایی (300 K) 7.81 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی (25 °C) 21.7 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک) (20 °C) 5150 m/s
مدول یانگ 198 GPa
مدول حجمی 120 GPa
سختی موس 6.0
سختی برینل 196 MPa
عدد کاس 7439-96-5
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های منگنز
ایزوتوپ NA نیمه‌عمر DM DE (MeV) DP
52Mn syn 5.591 d ε - 52Cr
β+ 0.575 52Cr
γ 0.7, 0.9, 1.4 -
53Mn ایزوتوپ پرتوزای ناچیز 3.74 ×106 y ε - 53Cr
54Mn syn 312.3 d ε 1.377 54Cr
γ 0.834 -
55Mn 100% 55Mn ایزوتوپ پایدار است که 30 نوترون دارد

منگنر یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۲۵ و نماد Mn است. این عنصر در دوره چهارم جدول تناوبی و در گروه فلزات واسطه قرار دارد. منگنز در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی‌شود و معمولاً در مجاورت آهن است. کانی اصلی منگنز، پیرولوزیت است. یکی از کاربردهای مهم منگنر، آلیاژهای فلزی و به‌ویژه فولاد ضدزنگ است.

منگنز ماده معدنی ضروری برای بدن است.[۱] اگر به صورت افراطی مصرف شود می‌تواند سمی باشد. این ماده معدنی در سبزیجات برگ‌دار همچون کلم و اسفناج و همچنین در چای، آناناس و خشکبار وجود دارد.[۲]

نام منگنز از منطقه مگنزیا در یونان (که بسیاری از کانی‌های آن از آنجا استخراج شده‌اند) گرفته شده‌است. یوهان گوتلیب برای نخستین بار در سال ۱۷۷۴، منگنز را به صورت ناخالص جداسازی کرد.

یون‌های منگنز، رنگ‌های مختلفی را تولید می‌کنند و به عنوان رنگدانه در صنعت به کار می‌روند. هم‌چنین منگنز دی‌اکسید در باتری‌های قلیایی به عنوان کاتد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در فرایندهای زیستی، یون منگنز نقش کوفاکتور را برای بسیاری از آنزیم‌ها دارد.[۳] آنزیم‌های منگنز در سم‌زدایی رادیکال‌های آزاد سوپراکسید در بافت‌هایی که از شکل عنصری اکسیژن استفاده می‌کنند، اهمیت دارند.

مشخصات[ویرایش]

خواص فیزیکی[ویرایش]

منگنز، فلزی نقره‌ای رنگ و مشابه آهن است. سخت و شکننده است.[۴] به سختی جوش‌پذیر است، ولی به راحتی اکسید می‌شود. منگنز و یون‌های اصلی آن، پارامغناطیس هستند.[۵] منگنز مانند آهن، در هوا به کندی کدر می‌شود و زنگ تولید می‌کند.

ایزوتوپ‌ها[ویرایش]

منگنز تنها یک ایزوتوپ پایدار با نام منگنز-۵۵ دارد. هم‌چنین ۱۸ ایزوتوپ پرتوزای آن تاکنون شناخته شده‌اند که پایدارترین ایزوتوپ آن، منگنز-۵۳ با نیمه‌عمر ۳٫۷ میلیون سال است. به جز دو ایزوتوپ دیگر (منگنز-۵۴ و منگنز-۵۲)، سایر ایزوتوپ‌های منگنز نیمه‌عمر کمتر از سه ساعت دارند.[۶][ویرایش]

منگنز یکی از اعضای گروه آهن است که گمان می‌شود در ستاره‌های بزرگ پیش از انفجار ابرنواختر ساخته شده‌اند.[۷] واپاشی عمده در ایزوتوپ‌های سبک‌تر از منگنز-۵۵، گیراندازی الکترون و در ایزوتوپ‌های سنگین‌تر، واپاشی بتا است.[۶]

خواص شیمیایی[ویرایش]

منگنز یکی از فلزات واسطهٔ الکتروپوزیتیو گروه VII است که پیکربندی الکترونی 3d54s2 دارد. (Mn(II و (Mn(III کمپلکس‌های فراوانی تشکیل می‌دهند. ترکیبات (Mn(II صورتی کمرنگ هستند. ترکیبات (Mn(III قهوه‌ای رنگ بوده و واپیچیدگی یان-تلر از خود نشان می‌دهند. منگنز IV به MnO2، MnF4 و برخی دیگر از کمپلکس‌ها محدود می‌شود.

خواص زیستی[ویرایش]

منگنز فلزی است که به گونه گسترده‌ای در بافت‌های بدن گیاهان و جانوران هست. این فلز یک ماده معدنی کمیاب نامیده می‌شود زیرا به مقدار بسیار کم در بدن انسان یافت می‌شود. بدن ما کم وبیش نزدیک ۲۰ میلی‌گرم منگنز، به گونه بزرگ در استخوان‌ها، اندوخته دارد. منگنز در پایه‌ریزی بافت همبند چربی و کلسترول، استخوان، عوامل لختگی خون و پروتئین نقش دارد. این ماده همچنین برای عملکرد طبیعی مغز بایسته‌است. منگنز جزئی از ترکیب منگنز سوپراکسید دیسموتاز (MnSOD) است. این ترکیب یک آنتی اکسیدانت است که بدن را از رادیکال‌های آزاد نگهداری می‌کند. به دست آوردن مقدار کافی منگنز از رژیم غذایی، کار ساده‌ای است.

کاربرد منگنز در کشاورزی[ویرایش]

منگنز در طبیعت به فرم‌های ۲، ۳، ۴، ظرفیتی وجود دارد. منگنزهای محلول در خاک و منگنزهای جذب شده به کلوئیدها عموماً ۲ ظرفیتی هستند. هر قدر پراکندگی اکسیدهای منگنز در خاک ظریف تر باشد. قابلیت جذب آن بهتر است. منگنزهای ۲ ظرفیتی و منگنزهایی که به آسانی احیائ می‌شوند. منگنز قابل جذب و فعال هستند.. هر قدر تهویه خاک نامناسب تر باشد احیائ ترکیبات چند ظرفیتی به ۲ ظرفیتی بیشتر است و باعث آزاد شدن منگنز فعال و حتی مسمومیت می‌گردد. کودهای حیوانی که در عمق خاک قرار می‌گیرند، و همچنین تولیدات متابولیسمی میکروارگانیسم‌ها به خصوص میکروارگانیسم‌های غیر هوازی می‌توانند منگنز فعال تری ایجاد نمایند. غرقابی شدن خاک‌ها نیز باعث آزاد سازی منگنز تا حد مسمومیت می‌گردد. با افزایش PH خاک مقدار منگنز محلول در هر یک از واحدهای PH به شدت کاهش می‌یابد. برای قابلیت جذب منگنز در خاک، علاوه بر PH و فعالیت میکروارگانیسم‌ها، فاکتور آب نیز اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل درز سال‌های پرباران قابلیت جذب منگنز بیشتر می‌باشد. آهک و PH بالا جذب منگنز را کمتر نموده و دادن کودهای اسیدی یا کاهش PH می‌تواند جذب منگنز را فعال تر نماید.[۸]


جذب و پراکندگی و نقش منگنز در گیاه:[ویرایش]

منگنز می‌تواند با توجه به فعالیت جذب آن در محیط غذایی با شدت‌هایی مختلف توسط گیاهان جذب شود و قدرت جذب در هر یک از انواع مختلف گیاهان تفاوت دارد. منیزیم، کلسیم و آهن از جذب منگنز جلوگیری می‌کنند. تحرک منگنز در گیاه به ویژه هنگام عدم تغذیه کافی با سیلیسیم کم است و به عقیده وان گور و ویرسما منگنز نمی‌تواند به آوندهای آبکش منتقل گردد. منگنز مشابه با منیزیم می‌تواند آنزیم‌های زیادی را فعال نماید مکانیزم تأثیر آن در فرایندهای فسفری لیزاسیون مشابه منیزیم اسن. ویژگی منگنز در فعال نمودن RNA پلی مراز در کلروپلاست بیشتر از منیزیم است.[۸]


تغذیه گیاهان با منگنز:[ویرایش]

در اغلب خاک‌ها منگنز به حد کافی وجود دارد. در خاک‌های مردابی پست و حاوی آهک زیاد، به دلیل PH بالا ممکن است کمبود منگنز وجود داشته باشد. در این گونه خاک‌ها کوددهی منگنز بسیار مشکل و اغلب باعث تثبت آن می‌گردد؛ بنابراین در وهله اول بایستی PH خاک را پایین آورد دادن گوگرد توأم با کود حیوانی، مصرف کوهای سولفاته مانند سولفات آمونیوم و همچنین گچ می‌تواند PH را تعدیل و جذب منگنز را بیشتر نماید [۸]


کمبودها:[ویرایش]

کمبود منگنز می‌تواند تأثیر منفی بر روی فتوسنتز و همچنین آسیمیلاسیون کربن دی‌اکسید فسفری لیزاسیون و احیاء سولفات‌ها و نیترات‌ها گذارد و موجب تجمع نیترات در گیاه می‌شود؛ و همچنین مسمومیت آن باعث تجزیه اکسین شده و ریشه گیاه را تحت تأثیر قرار داده و رشد آن را کم می‌کند و در نتیجه باعث کاهش رشد در قسمت‌های انتهایی و اصلی ریشه و افزایش ساقه‌های فرعی نابجا می‌شود. کلروپلاست‌ها در مقایسه با سایر اندامک‌های سلولی به کمبود منگنز حسیاسیت بیشتری نشان می‌دهند. تولید آن‌ها دچار اختلال می‌شود و در جوان‌ترین برگ‌ها لکه‌های کلروزی بین رگبرگ‌ها به وجود می‌آید.[۸]


نوع و زمان مصرف کودهای محتوی منگنز:[ویرایش]

از کودهای مهم منگنز می توان سولفات منگنز را نام برد. که هم به صورت خاکی و هم به صورت محلول پاشی به کار می رود. رایج ترین کود

منگنز با 16 یا 26 درصد منگنز است. این کود در خاک های آهکی قابل مصرف است. اکسید منگنز با حدود 70 درصد منگنز خالص به دلیل حلالیت

محدود فقط در خاک های اسیدی قابل مصرف است. و در خاک های آهکی ایران کاربردی ندارد. منابع دیگر این کود مثل Mn EDTA با 12 درصد

منگنز نیز در دسترس است که با توجه به قیمت بالای این کلات، مصرف آن در شرایط کمبود،به صورت برگپاشی توصیه می شود.[۹]


سولفات منگنز:

منگنز نقش کلیدی در تشکیل کلروپلاست و سیستم های آنزیمی گیاه داشته و مصرف این کود، باعث فتوسنتز گیاه و افزایش تئلید محصول خواهد شد. منگنز

فعال کننده تعداد زیادی آنزیمه در انسان است. آهکی بودن خاک‌ها ، PH بالا، ماده آلی کم و مصرف نامتعادل کودها از عواملی هستند که قابلیت استفاده این

عنصر را برای گیاهان محدود کرده و خسارات جبران ناپذیری را بر میزان تولید و کیقیت محصولات وارد می‌کنند. علائم و عوارض ناشی از کمبود این عنصر در اکثر

نقاط ایران و در اغلب محصولات به چشم می خورد. استفاده از کودهای شیمیایی حاوی این عنصر به خصوص همراه ماده آلی، گوگرد و باکتری‌های مربوطه،

باعث بهبود شرایط تغذیه ای گیاهان شده و بسیاری از نارسایی‌های تغذیه ای را برطرف می‌سازد.[۹]


روش، زمان و مقدار مصرف[ویرایش]

کمبود منگنز در خاک‌های آهکی با pH بالا و خصوصا با بافت سبک در اکثر نقاط ایران و محصولات گزارش شده‌است. مصرف کودهای حاوی منگنز در این اراضی

به تدریج عوارض ناشی از کمبود را برطرف کرده و میزان کلروفیل، فتوسنتز و عملکرد را فازایش خواهد داد. این کود از طریق جایگزینی عمقی ( موضعی،چالکود،نواری)

و محلول پاشی قابل مصرف است. در خاک‌های سبک با آب آبیاری نیز قابل مصرف می‌باشد .ا اما تحت این شرایط بازیافت آن کمتر خواهد بود.[۹]

درختان:[ویرایش]

در زمستان درقسمت میانی سایه انداز به همراه کود حیوانی و گوگرد به صورت چالکود یا کانالکود به میزان 200- 300 گرم به ازای هر درخت بارور مصرف می‌شود.[۹]


نباتات زراعی:[ویرایش]

هنگام تهیه بستر بذر همراه با سایر کودهای زمستانه به میزان 60 کیلو گرم در هکتار زیر خاک مصرف می شود.[۹]


محلول پاشی:[ویرایش]

در درختان میوه به نسبت 3 تا 4 در هزار و در محصولات زراعی به نسبت 2تا 3 در هزار محلول پاشی می شود.[۹]





منابع[ویرایش]

  1. “bizešk”. In Britanica. 
  2. [پزشکی «ماده معدنی منگنز»]. 
  3. Roth, Jerome, Silvia Ponzoni and Michael Aschner. “Chapter 6 Manganese Homeostasis and Transport”. Lucia Banci. In Metallomics and the Cell. vol. 12. Springer. ISBN ‎978-94-007-5560-4. 
  4. Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Mangan". Lehrbuch der Anorganischen Chemie (in German) (91–100 ed.). Walter de Gruyter. pp. 1110–1117. ISBN 3-11-007511-3. 
  5. Lide, David R. (2004). Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics (PDF). CRC press. ISBN 0-8493-0485-7. 
  6. ۶٫۰ ۶٫۱ Audi, Georges; Bersillon, O.; Blachot, J.; Wapstra, A.H. (2003). "The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties". Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729: 3–128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 
  7. Schaefer, Jeorg; Faestermann, Thomas; Herzog, Gregory F.; Knie, Klaus; Korschinek, Gunther; Masarik, Jozef; Meier, Astrid; Poutivtsev, Michail; Rugel, Georg; Schlüchter, Christian; Serifiddin, Feride; Winckler, Gisela (2006). "Terrestrial manganese-53 – A new monitor of Earth surface processes". Earth and Planetary Science Letters. 251 (3–4): 334–345. Bibcode:2006E&PSL.251..334S. doi:10.1016/j.epsl.2006.09.016. 
  8. ۸٫۰ ۸٫۱ ۸٫۲ ۸٫۳ تغذیه گیاهان رابط آب، خاک و گییاه. اداره نشر و تصویر چهاد کشاورزی استان یزد, بهار83. 
  9. ۹٫۰ ۹٫۱ ۹٫۲ ۹٫۳ ۹٫۴ ۹٫۵ ملکوتی، محمدجعفر. توصیه بهینه مصرف کود برای ممحصولات کشاورزی در ایران. انتشارات مبلغان، 1394. شابک ‎۹۷۸-۹۶۴-۲۶۱۴-۹۵-۰.