|
إحصائية |
المتواجدين الان: 1 الزوار: 1 اعضاء: 0
|
|
معدن المنغنيز معلومات عامة Manganese
معدن المنغنيز معلومات عامة Manganese
عنصر كيميائي رمزه Mn وعدده الذري 25.وهو ينتمي الى عناصر
المستوى الفرعي d ويقع على راس عناصر المجموعة السابعة
في الجدول الدوري.ويصنف كيميائيا ضمن الفلزات الانتقالية
المنغنيز فلز صلد مسامي ذو لون رمادي فضي.وهو يوجد في
الطبيعة في العديد من المعادن.وعلى الاغلب مرافقا للحديد.كان
يوهان غوتليب غان من الرائدين في اكتشاف هذا العنصر.اذ تمكن
سنة 1774 من عزله بشكله الحر باختزال اكسيده بالكربون.الفحم
وتوجد صلة وصلٍ بين تسميته على هذا الشكل وبين تسمية عنصر
المغنيسيوم.وكذلك بين تسمية معدن المغنيتيت.حجر المغناطيس
يدخل المنغنيز في العديد من التطبيقات.واهمها استخدامه مكونا في
السبائك.وخاصة على شكل سبيكة فرومنغنيز في صناعة الفولاذ المقاوم
للصدا.يحسن المنغنيز عند اضافته للسبائك من المتانة.ومن قابلية
التصنيع ومقاومة الاهتراء.لمركبات المنغنيز ايضا تطبيقات واسعة.اذ
يعد ثنائي اكسيد المنغنيز من المؤكسدات القوية.ولذلك يدخل في تركيب
البطاريات القلوية.كما يستخدم ايضا في صناعة الزجاج والخزف والسيراميك
للمنغنيز دور حيوي مهم في عملية التركيب الضوئي.اذ يساهم مع الكالسيوم
في تكوين معقد عنقودي ضروري من اجل اكسدة الماء الى الاكسجين.يعد
المنغنيز من المغذيات الاساسية.فهو يساهم في استقلاب المغذيات الكبرى
وفي تشكل العظام.وفي دعم جهاز المناعة ضد الجذور الكيميائية الحرة.كما
ان وجوده ضروري لعمل عدد من البروتينات.ويوجد في المواقع النشطة
لبعض الانزيمات.يتركز وجود المنغنيز في جسم الانسان في العظام وفي
الكبد والكليتين.كما يرتيط هذا العنصر مع البروتينات الفلزية.مثل الانزيم
المخلق للغلوتامين.في الخلايا النجمية في الدماغ البشري
التاريخ واصل التسمية
اصل التسمية ان اصل تسمية هذا العنصر معقد.فللاسم.منغنيز.جذور
مرتبطة بالكلمة الاغريقية.Μαγνησία.مغنيسيا.وهو الجذر نفسه الذي
سمي على اساسه عنصر المغنيسيوم.ففي العصور القديمة.جرى التمييز
بين معدنين اسودين كانا يجلبان من المناطق التي سكنتها قبيلة مغنيت
اليونانية القديمة.وذلك اما في منطقة في اليونان القديمة تدعى مغنيسيا
والتي تقع حاليا في اقليم ثيساليا.او الى مدنٍ مندثرة حملت نفس الاسم مثل
مغنيسيا.على جبل سيبيلوس.او مغنيسيا.على نهر مندريس.والواقعة حاليا
في تركيا.لذلك خمل ذانك المعدنان اسم.مغنس.وكان يميز بينهما بوصف
احدهما بالذكر والاخر بالانثى.فالنوع الذكر منهما قادر على جذب الحديد
بالتالي.فهو وفق المفاهيم العلمية الحديثة خام المغنيتيت المغناطيسي
اما النوع الانثى فهو غير قادر على جذب الحديد.وكان يستخدم من اجل
ازالة تلون الزجاج.بالتالي.فهو وفق المفاهيم العلمية الحديثة خام
البيرولوسيت.المتكون كيميائيا من ثنائي اكسيد المنغنيز.اطلق صناع
الزجاج على ثنائي اكسيد المنغنيز في القرن السادس عشر اسم
منغنيزوم
العصور القديمة والوسطى
ينتشر ثنائي اكسيد المنغنيز في الطبيعة بشكلٍ كبير.ولذلك استخدم منذ
العصر الحجري على شكل خضاب اسود.وقد عثر على رسومات تعود
الى ذلك العصر في كهوف عدة في جنوبي غربي اوروبا.مثل الرسومات
في كهف اكاين في اسبانيا.وكذلك الرسومات في كهف لاسكو.وفي
كهف غارغاس في فرنسا.والتي قدر انها تعود الى 30-24 الف سنة
خلت.استخدم المصريون القدماء ومن بعدهم الرومان مركبات المنغنيز
اما لاضافة الالوان الى الزجاج او لازالتها منه.وقد امتد هذا الاستخدام
خلال العصور الوسطى على شكل.صابون صناع الزجاج.كما يتضح من
الزجاج العائد الى القرن الرابع عشر من البندقية
الوفرة في الطبيعة
لا يوجد المنغنيز بشكله العنصري الحر في الطبيعة.ولكنه يدخل في تركيب
العديد من المعادن. تبلغ نسبة المنغنيز في القشرة الارضية مقدار 950 جزء
في المليون.اي ما يعادل قرابة 0.1%.وذلك بشكلٍ مقارب لوفرة عنصري
الفوسفور والفلور.بعد الحديد والتيتانيوم يعد المنغنيز ثالث الفلزات الانتقالية
من حيث الوفرة.كما يعد العنصر الثاني عشر وفقا لترتيب العناصر في القشرة
الارضية.تحتوي التربة على نسبة متفاوتة من المنغنيز تتراوح بين 7–9000
جزء في المليون.وذلك بنسبة وسطية تبلغ 440 جزء في المليون.تحوي مياه
البحار على نسبة ضئيلة من المنغنيز.وهي تبلغ قرابة 10 اجزاء في المليون
في حين ان الغلاف الجوي للارض يحوي على تركيز من المنغنيز
مقداره 0.01 ميكروغرام/م3.
توجد معادن مختلفة للمنغنيز.منها المنغنيت والهاوسمانيت والرودونيت
والبيرولوسيت والبراونيت.بالاضافة الى معادن اخرى اقل انتشارا مثل
سيلوميلان ورودوكروسيت.يعد خام البيرولوسيت.والمتكون كيميائيا من ثنائي
اكسيد المنغنيز MnO2.من اهم خامات المنغنيز اقتصاديا.كما يمكن ان يوجد
على شكل عنصرٍ مرافقٍ للحديد في خاماته.مثل السفاليريت.تتركز
قرابة 80% من خامات المنغنيز في جنوب افريقيا.وخاصة في صحراء
كالاهاري في مقاطعة كيب الشمالية.والتي تقدر الاحتياطات فيها بمقدار 15
بليون طن.استخرج من جنوب افريقيا في سنة 2011 مقدار 3.4 مليون
طن من هذا الفلز.ولكن توجد توضعات رسوبية مهمة في بلدان اخرى.مثل
اوكرانيا واستراليا والهند والصين والغابون وغانا والبرازيل وكازاخستان
وماليزيا
النسبة في الغلاف الصخري
يوجد المنغنيز في التربة في ثلاث حالات اكسدة.وهي المنغنيز ثنائي التكافؤ
على شكل ايون منحل 2+Mn.وكذلك على شكل منغنيز ثلاثي ورباعي التكافؤ
على هيئة اكاسيد وهيدروكسيدات صلبة صعبة الانحلال مثل MnOOH وMnO2
تؤثر قيمة pH التربة وحالة التهوية على طبيعة النوع الكيميائي للمنغنيز في
حالات الاكسدة المذكورة.فعند قيمة pH اقل من 6 وعند ظروف لاهوائية
فان المنغنيز الثنائي يكون مسيطرا.اما عند ظروف هوائية اكثر قاعدية فان
اكاسيد وهيدروكسيدات المنغنيز الثلاثي والرباعي تكون سائدة.بشكلٍ غير
مباشر يمكن للنشاط الميكروبي في الوسط ان يؤثر على حموضة او على حالة
تهوية التربة.وبالتالي على نوع المنغنيز السائد في الوسط
التركيز في الغلاف المائي
ترتفع نسبة وفرة العديد من العناصر في المحيطات بالقرب من المنافس
المائية الحرارية.والتي يكون المنغنيز بالقرب منها غالبا على شكلٍ منحل
او على شكل جسيمات معلقة.والتي يتطور تشكلها في اعمدة الغازات الطافية
فوق مصدر المنفس المائي الحراري النشط.يرتفع عادة تركيز المنغنيز المنحل
بالقرب من السطح وبالقرب من المناطق الساحلية.وذلك يعود الى وجود موارد
خارجية اضافية من مياه الانهار التي تصب في البحار والمحيطات.وكذلك من
جسيمات الغبار المحمولة بالرياح.ومن رسوبيات الرف القاري.وكذلك من
الانشطة البشرية مثل تعدين المنغنيز وصناعة الفولاذ على اليابسة.بالمقابل
يمكن ان يرتفع تركيز المنغنيز المنحل طبيعيا من النشاط الحيوي عبر التركيب
الضوئي.وكذلك من تفاعلات الاكسدة والاختزال المحفزة بالاشعة فوق البنفسجية
والتي تساعد على التدوير الداخلي من خلال تسريع عملية تذاوب اكاسيد
المنغنيز والكسح التاكسدي.مما يمنع من هبوط المنغنيز الى اعماق اكبر
توجد كميات وفيرة من المنغنيز في قيعان البحار والمحيطات.وذلك على هيئة
عقيدات كروية من المنغنيز.ووفقا لاحدى التقديرات يوجد منها هناك
قرابة 500 بليون طن في كافة ارجاء العالم.وهي كتل متحجرة مسامية مؤلّفة
من اكاسيد عدة فلزات.وتحوي وسطيا على قرابة 30% من المنغنيز.وظهرت
دراسات مختلفة من اجل تقييم احتمالية استخراج المنغنيز منها.وخاصة في
سبعينيات القرن العشرين بعد الاعلان عن مشروع ازوريان من الولايات
المتحدة.ليتبين فيما بعد ان هدف المشروع كان عملية استخباراتية عسكرية
لانتشال غواصة K-129 السوفيتية.بالنهاية.وجد ان فكرة استخراج المنغنيز
من العقيدات المنتشرة في باطن البحار والمحيطات غير مجدية اقتصاديا
وعلاوة على ذلك.فانها تعود باضرار بيئية جسيمة على الحياة البحرية
الاثر البيئي
يمكن ان يعود وجود المنغنيز بتراكيز مرتفعة باثار سلبية على البيئة
وعلى الصحة. قد ياتي التعرض المرتفع من المنغنيز عبر مصادر مختلفة
مثل مياه الشرب والاضافات الى وقود السيارات ودخان التبغ
اثار تلوث مياه الشرب
للمنغنيز المحمول عبر الماء توافر حيوي اكبر من المنغنيز المنقول عبر
الغذاء.لذلك قد يكون لتلوث مياه الشرب بتراكيز مرتفعة من المنغنيز اثر سلبي
على الصحة.فوفقا لنتائج دراسة نشرت سنة 2010 وجد ان التعرض لمستويات
مرتفعة من المنغنيز في مياه الشرب يترافق مع حدوث حالات اعاقة للنمو
الذهني وانخفاض لنسبة الذكاء عند الاطفال بعمر المدرسة.بالمقابل.وجدت
دراسة ان جسم الانسان قادر على التعافي من الاثار الجانبية الضارة الناجمة
عن التعرض المفرط للمنغنيز في حال ايقاف ذلك التعرض.اذ ان الجسم قادر
على التخلص من الفائض باليات ذاتية داخلية
اضافات الى وقود السيارات
يعد مركب ميثيل حلقي بنتاديينيل ثلاثي كربونيل المنغنيز احد الاضافات الى
وقود السيارات.الغازولين.وذلك بديلا عن مركبات الرصاص.من اجل رفع رقم
الاوكتان.كما انه يخفض من خبط المحرك.الا انه عمل على الاضرار بالصمامات
القفازة بسبب تشكل مركبات الكربيد.في النهاية ينطلق المنغنيز عبر العادم
مما يؤدي الى ارتفاع مستويات المنغنيز في الهواء
دخان التبغ
يمتص نبات التبغ عددا من الفلزات الثقيلة من ضمنها المنغنيز من التربة
ويراكمها في الاوراق.لذلك فان تدخين التبغ يؤدي الى التعرض لتلك الفلزات
بالتالي يعد المنغنيز مكونا من مكونات دخان التبغ.الا ان بعض الدراسات
اظهرت ان تراكيز الفلزات في دخان التبغ منخفضة.لذلك فان تاثيرها الضار
على الصحة منخفض
التاثير على الحياة البحرية
تحتاج العديد من الانظمة الانزيمية الى المنغنيز كي تقوم بدورها على اكمل
وجه.لكن التراكيز المرتفعة من المنغنيز يمكن ان تكون ذات تاثير سمي.ويكون
ذلك التاثير خطرا على البيئة البحرية.خاصة عند التعرض لفترات من نقص
التاكسج.انخفاض تركيز الاكسجين المنحل.في الوسط.تؤثر هذه الظروف سلبيا
على الكائنات البحرية.وخاصة السموك.اذ بينت تقارير ارتفاع تراكيز المنغنيز
فيها وتراكمه في الاعضاء الحيوية فيها مثل الخياشم والكبد والدماغ.مما يؤدي
الى اضعاف مناعتها وتعرضها للعوامل الممرضة.الامر الذي قد يؤدي الى نفوقها
الاستخدامات
لفلز المنغنيز عدد من التطبيقات في مجالات اختصاصية مهمة.وخاصة في
مجال التعدين وصناعة السبائك.وكذلك في مجال صناعة البطاريات
يستخدم في صناعة السبائك
تؤدي اضافة المنغنيز في اثناء صنع السبائك المختلفة عموما الى تحسين الخواص
الهندسية مثل رفع الصلابة البنيوية وتحسين قابلية التشكيل.بالاضافة الى زيادة
المقاومة ضد التاكل
انتاج الفولاذ
يعد مجال انتاج الفولاذ التطبيق الرئيس لهذا الفلز.اذ يحول قرابة 90% من الفلز
النقي المستخرج الى سبائك حديدية.مثل فرومنغنيز او شبيغل ايزن.من اجل المعالجة
اللاحقة. يمتلك المنغنيز خواصا مميزة في هذا المجال تتمثل في مقدرته على الارتباط
مع الكبريت وعلى نزع الاكسجين والفوسفور من الوسط.بالاضافة الى منح خواص
هندسية فريدة عند السبك.كما يعد المنغنيز مكونا اساسيا في صناعة الفولاذ المقاوم للصدا
تؤدي اضافة كميات صغيرة من المنغنيز في اثناء صناعة الفولاذ الى تحسين الطواعية
وقابلية التشغيل عند درجات حرارة مرتفعة.وذلك من خلال الارتباط مع الكبريت
لتشكيل مركبات كبريتيد ذات درجة انصهار مرتفعة.مما يحول دون تشكيل مركبات
كبريتيد الحديد عند الحدود الحبيبية.عند وصول محتوى المنغنيز الى 4% تصبح ظاهرة
تقصف الفولاذ الظاهرة السائدة.لكنها تتناقص مع زيادة نسبة المحتوى من المنغنيز
وتصل الى مستويات مقبولة عند 8%.يكون للفولاذ الحاوي على نسبة من المنغنيز
تتراوح بين 8% الى 15% قيمة مرتفعة من مقاومة الشد تصل الى 863 ميغاباسكال
استخدام في سبائك اخرى
يسبك المنغنيز مع الفلزات اللاحديدية من اجل انتاج عدد من السبائك الاخرى
مثل انتاج سبائك الالومنيوم على سبيل المثال.اذ تؤدي اضافة كميات ضئيلة نسبيا
اقل من 1.5%.من المنغنيز الى الالومنيوم الى زيادة المقاومة تجاه التاكل.وذلك
عن طريق ارتباط هذا الفلز مع الشوائب من العناصر الاخرى.التي قد تؤدي الى
حدوث تاكل غلفاني.تستخدم سبائك الالومنيوم تلك الحاوية على كميات ضئيلة من
المنغنيز في صناعة عبوات المشروبات.في مثالٍ اخر.تتالف سبيكة منغانين بشكلٍ
رئيسي من قرابة 83% نحاس و12% منغنيز و5% نيكل.وهي تمتلك خواصا
حرارية كهربائية منخفضة.بالتالي تكون المقاومة الكهربائية مثلا غير متعلقة بشكلٍ
كبيرٍ بتغير درجة الحرارة.لذلك تستخدم تلك السبيكة في صناعة اجهزة القياس.
في سك العملات
يستخدم فلز المنغنيز في بعض الاحيان في سك النقود المعدنية.بالاضافة الى فلزات
اخرى مثل النحاس او الفضة او النيكل. منذ سنة 2000 تصنع قطع معدنية خاصة
من الدولار الامريكي.مثل دولار ساكاجاويا او الدولار الامريكي المعدني الرئاسي
من سبيكة نحاس اصفر مكونة من النحاس بالاضافة الى 7% منغنيز.
في صناعة البطاريات
يستخدم اكسيد المنغنيز الرباعي.ثنائي اكسيد المنغنيز.في صناعة البطاريات الجافة
حيث يوجد على هيئة مادة سوداء داخل البطارية.ويعمل على استقبال الالكترونات
من الزنك.يختزل ثنائي اكسيد المنغنيز MnO2 الى اكسيد-هيدروكسيد
المنغنيز MnO.OH اثناء استهلاك البطارية.تفريغ الشحنة.مما يمنع من تشكل
الهيدروجين على المصعد.وتستخدم المادة ذاتها في البطاريات القلوية.
|
|
الفئة:
احجار كريمة |
أضاف:
stones (2023-08-17)
|
|
مشاهده: 285
|
الترتيب:
0.0/0 |
|
|
|
