МАРГАНЕЦ

МАРГАНЕЦ (лат. Manganura), Mn, хим.
элемент VII группы периодич. системы Менделеева; ат. н. 25, ат. м. 54,9380;
тяжёлый серебристо-белый металл. В природе элемент представлен одним стабильным
изотопом ³⁵Мn.

Историческая справка. Минералы М. известны
издавна. Древнеримский натуралист Плиний упоминает о чёрном камне, к-рый
использовали для обесцвечивания жидкой стеклянной массы; речь шла о минерале
пиролюзите МnОприсадочным материалом при получении железа. Долгое время пиролюзит называли
чёрной магнезией и считали разновидностью магнитного железняка (магнетита).
В
1774 К. Шееле показал, что это соединение неизвестного металла,
а другой шведский учёный Ю. Ган, сильно нагревая смесь пиролюзита с углём,
получил М., загрязнённый углеродом. Название М. традиционно производят
от нем. Mangan-erz - марганцевая руда.

Распространение в природе. Среднее содержание
М. в земной коре 0,1%, в большинстве изверженных пород 0,06-0,2% по массе,
где он находится в рассеянном состоянии в форме Мn²⁺ (аналог
Fe²⁺). На земной поверхности Мn²⁺ легко окисляется,
здесь известны также минералы Мn³⁺ и Мn⁴⁺ (см. Марганцевые
руды). В биосфере М. энергично мигрирует в восстановительных условиях
и малоподвижен в окислит, среде. Наиболее подвижен М. в кислых водах тундры
и лесных ландшафтов, где он находится в форме Мn²⁺. Содержание
М. здесь часто повышено и культурные растения местами страдают от избытка
М.; в почвах, озёрах, болотах образуются железо-марганцевые конкреции,
озёрные и болотные руды. В сухих степях и пустынях в условиях щелочной
окислит, среды М. малоподвижен, организмы бедны М., культурные растения
часто нуждаются в марганцевых микроудобрениях. Речные воды бедны М. (10^-6-10^-5г/л),
однако
суммарный вынос этого элемента реками огромен, причём осн. его масса осаждается
в прибрежной зоне. Ещё меньше М. в воде озёр, морей и океанов; во мн. местах
океанич. дна распространены железо-марганцевые конкреции, образовавшиеся
в прошлые геологич. периоды.

Физические и химические свойства. Плотность
М. 7,2-7,4 г/см³; t°С. М. имеет 4 полиморфные модификации: а-Мn (кубич. объёмноцентрированная
решётка с 58 атомами в элементарной ячейке), bМn (кубич. объёмноцентрированная
с 20 атомами в ячейке), у-Мn (тетрагональная с 4 атомами в ячейке)
водных растворов с добавкой (NHпри рН = 8,0- 8,5. Процесс ведут с анодами из свинца и катодами из титанового
сплава АТ-3 или нержавеющей стали. Чешуйки М. снимают с катодов и, если
необходимо, переплавляют. Галогенным процессом, напр, хлорированием руды
Мп, и восстановлением галогенидов получают М. с суммой примесей ок. 0,1%.
Менее чистый М. получают алюминотермией по реакции:



а также электротермией.

Применение. Основной потребитель М. - чёрная
металлургия, расходующая в среднем ок. 8 - 9 кг М. на 1 га выплавляемой
стали. Для введения М. в сталь применяют чаще всего его сплавы с железом
- ферромарганец (70 - 80% М., 0,5 - 7,0% углерода, остальное железо и примеси).
Выплавляют его в доменных и электрич. печах (см. Ферросплавы). Высокоуглеродистый
ферромарганец служит для раскисления и десуль-фурации стали; средне- и
малоуглеродистый - для легирования стали. Малолегированная конструкционная
и рельсовая сталь содержит 0,9 - 1,6% Мп; высоколегированная, очень износоустойчивая
сталь с 15% Мп и 1,25%С (изобретена англ, металлургом Р. Гейрилдом в 1883)
была одной из первых легированных сталей. В СССР производится безникелевая
нержавеющая сталь, содержащая 14% Сr и 15% Мп.

М. используется также в сплавах на нежелезной
основе (см., напр., Манганин). Сплавы меди с М. применяют для изготовления
турбинных лопаток; марганцовые бронзы - при производстве пропеллеров и
др. деталей, где необходимо сочетание прочности и коррозионной устойчивости.
Почти все промышленные алюминиевые сплавы и магниевые сплавы
содержат
М. Разработаны деформируемые сплавы на основе М., легированные медью, никелем
и др. элементами. Гальваническое покрытие М. применяется для защиты металлич.
изделий от коррозии.

Соединения М. применяют и при изготовлении
гальванич. элементов; в произ-ве стекла и в керамич. пром-сти; в красильной
и полиграфич. пром-сти, в с. х-ве (см. Микроудобрения) и т. д. Ф.
Н. Тавадзе.

Марганец в организме. М. широко распространён
в природе, являясь постоянной составной частью растит, и животных организмов.
Содержание М. в растениях составляет десятитысячные - сотые, а в животных
- стотысячные - тысячные доли процента. Беспозвоночные животные богаче
М., чем позвоночные. Среди растений значит, кол-во М. накапливают нек-рые
ржавчинные грибы, водяной орех, ряска, бактерии родов Leptothrix, Crenothrix
и нек-рые диатомовые водоросли (Cocconeis) (до неск. процентов в золе),
среди животных - рыжие муравьи, нек-рые моллюски и ракообразные (до сотых
долей процента). М. - активатор ряда ферментов, участвует в процессах дыхания,
фотосинтезе, биосинтезе нуклеиновых к-т и др., усиливает действие инсулина
и др. гормонов, влияет на кроветворение и минеральный обмен. Недостаток
М. у растений вызывает некрозы, хлороз яблони и цитрусовых, пятнистость
злаков, ожоги у картофеля, ячменя и т. п. М. обнаружен во всех органах
и тканях человека (наиболее богаты им печень, скелет и щитовидная железа).
Суточная потребность животных и человека в М.- неск. мг (ежедневно
с пищей человек получает 3-8 мг М.). Потребность в М. повышается
при физич. нагрузке, при недостатке солнечного света; дети нуждаются в
большем кол-ве М., чем взрослые. Показано, что недостаток М. в пище животных
отрицательно влияет на их рост и развитие, вызывает анемию, т. н. лактационную
тетанию, нарушение минерального обмена костной ткани. Для предотвращения
указанных заболеваний в корм вводят соли М. Г. Я. Жизневская.

В медицине нек-рые соли М. (напр., KMnOприменяют как дезинфицирующие средства (см. Перманганат калия). Соединения
М., применяемые во мн. отраслях пром-сти, могут оказывать токсич. действие
на организм. Поступая в организм гл. обр. через дыхат. пути, М. накапливается
в паренхиматозных органах (печень, селезёнка), костях и мышцах и выводится
медленно, в течение мн. лет. Предельно допустимая концентрация соединений
М. в воздухе - 0,3 мг/м³. При выраженных отравлениях
наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцевого
паркинсонизма.

Лечение: витаминотерапия, холинолитич.
средства и др. Профилактика: соблюдение правил гигиены труда.

Лит.: Салли А. X., Марганец, пер.
с англ., М., 1959; Производство ферросплавов, 2 изд., М., 1957; Пирсон
А., Марганец и его роль в фотосинтезе, в сб.: Микроэлементы, пер. с англ.,
М., 1962.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я