Manganez

Manganez, ₂₅Mn

Manganez
Telaffuz	/ˈmæŋɡəniːz/ ​(MANG-gə-neez)
Görünüm	silvery metallic
Standart atom ağırlığı Ar, std(Mn)	7001549380430000000♠54.938043(2)
Periyodik tablodaki Manganez
– ↑ Mn ↓ Tc Krom ← manganez → Demir
Atom numarası (Z)	25
Grup	7. grup
Period	periyot 4
Blok	d-blok
Element kategorisi	Geçiş metali
Elektron konfigürasyonu	[Ar] 3d5 4s2
Kabuk başına elektron	2, 8, 13, 2
Fiziksel özellikler
STP de Faz	katı
Erime noktası	1519 K ​(1246 °C, ​2275 °F)
Kaynama noktası	2334 K ​(2061 °C, ​3742 °F)
Yoğunluk (r.t. yakın)	7.21 g/cm3
sıvı olduğunda ( m.p.)	5.95 g/cm3
Isı entalpisi	12.91 kJ/mol
Buharlaştırma ısı	221 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	26.32 J/(mol·K)
Buhar basıncı P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1228 1347 1493 1691 1955 2333
Atom özellikleri
Oksidasyon durumları	−3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 (oksidasyon durumuna bağlı olarak, asidik, bazik veya amfoterik oksit)
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 1.55
İyonlaşma enerjisi	1.: 717.3 kJ/mol 2.: 1509.0 kJ/mol 3.: 3248 kJ/mol (daha fazlası)
Atom yarıçapı	deneysel: 127 pm
Kovalent yarıçapı	Düşük spin: 139±5 pm Yüksek spin: 161±8 pm
manganez spektral çizgileri
Diğer özellikler
Kristal yapı	​hacim merkezli kübik (bcc)
Sesin hızı kalay çubuk	5150 m/s (20 °C)
Termal Genleşme	21.7 µm/(m·K) (25 °C)
Termal iletkenlik	7.81 W/(m·K)
Elektriksel direnç	1.44 µΩ·m (20 °C)
Manyetik sıralama	paramagnetic
Manyetik alınganlık	(α) +529.0·10−6 cm3/mol (293 K)
Young modülü	198 GPa
Bulk modülü	120 GPa
Mohs sertliği	6.0
Brinell sertliği	196 MPa
CAS Numarası	7439-96-5
Tarihçe
Keşfeden	Carl Wilhelm Scheele (1774)
İlk izolasyon	Johann Gottlieb Gahn (1774)
manganez ana izotopları
İzo­top Bol­luk Half-life (t1/2) Bozunma modu Boz­unma 52Mn syn 5.6 d ε 52Cr β+ 52Cr γ – 53Mn iz 3.74×106 y ε 53Cr 54Mn syn 312.03 d ε 54Cr γ – 55Mn 100% kararlı

Manganez, sembolü Mn ve atom numarası 25 olan kimyasal bir elementtir. Doğada serbest bir element olarak bulunmaz; genellikle demir ile birlikte minerallerde bulunur. Manganez, özellikle paslanmaz çeliklerde çok yönlü endüstriyel alaşım kullanımlarına sahip bir geçiş metaldir.

Tarihsel olarak, manganez, Yunanistan'daki Magnesia bölgesinden pirolusit ve diğer siyah mineraller için adlandırılır ve bu da adını magnezyum ve demir cevheri manyetitine verir. 18. yüzyılın ortalarında, İsveç-Alman kimyager Carl Wilhelm Scheele, klor üretmek için pirolusit kullanmıştı. Scheele ve diğerleri, pirolusitin (şu anda manganez dioksit olduğu biliniyor) yeni bir element içerdiğinin farkındaydı, ancak onu izole edemediler. Johan Gottlieb Gahn, 1774'te dioksit karbon ile azaltarak yaptığı saf olmayan bir manganez metali örneğini izole eden ilk kişi oldu.

Manganez fosfatlama, çelikte pas ve korozyonu önlemek için kullanılır. İyonize manganez endüstriyel olarak iyonların oksidasyon durumuna bağlı çeşitli renklerde pigmentler olarak kullanılır. Alkali ve toprak alkali metallerin permanganatları güçlü oksitleyicilerdir. Çinko-karbon ve alkalin pillerdeki katot (elektron alıcısı) malzemesi olarak mangan dioksit kullanılır.

Biyolojide, manganez (II) iyonları birçok işlevi olan çok çeşitli enzimler için kofaktör görevi görür. Manganez enzimleri, elemental oksijenle uğraşması gereken organizmalarda süperoksit serbest radikallerinin detoksifikasyonunda özellikle önemlidir. Manganez ayrıca fotosentetik bitkilerin oksijen üreten kompleksinde de işlev görür. Element, bilinen tüm canlı organizmalar için gerekli bir eser mineral olmasına rağmen, daha büyük miktarlarda bir nörotoksin görevi görür. Özellikle inhalasyon yoluyla, memelilerde bazen geri dönüşü olmayan nörolojik hasara yol açan bir durum olan manganizme neden olabilir.

Özellikleri

Kimyasal özellikler

Manganez demire benzeyen gümüşi gri bir metaldir. Sert ve çok kırılgandır, birleştirilmesi zordur, ancak oksitlenmesi kolaydır. Manganez metal ve ortak iyonları paramanyetiktir. Manganez havada yavaşça kararır ve çözünmüş oksijen içeren sudaki demir gibi oksitlenir ("paslanır").

izotopları

Doğal olarak oluşan manganez, ⁵⁵Mn'lik bir kararlı izotoptan oluşur. Atom ağırlığı olarak 44 u (⁴⁴Mn) ila 69 u (⁶⁹Mn) arasında değişen çeşitli radyoizotoplar izole edilmiş ve tanımlanmıştır. En kararlı olanı, 3.7 milyon yıllık yarılanma ömrü ile ⁵³Mn, 312.2 günlük yarılanma ömrü ile ⁵⁴Mn ve 5.591 günlük yarılanma ömrü ile ⁵²Mn'dir. Kalan tüm radyoaktif izotopların yarı ömürleri üç saatten az ve çoğunluğu bir dakikadan azdır. En bol kararlı izotop olan ⁵⁵Mn öncesi birincil bozunma modu, elektron yakalama ve sonraki beta modu bozunma modudur. Manganez'in ayrıca üç meta durumu vardır.

Manganez, süpernova patlamasından kısa bir süre önce büyük yıldızlarda sentezlendiği düşünülen demir element grubunun bir parçasıdır. ⁵³Mn, 3.7 milyon yıllık yarılanma ömrü ile ⁵³Cr'ye düşer. Nispeten kısa yarılanma ömrü nedeniyle, ⁵³Mn, kozmik ışınların demir üzerindeki etkisi tarafından üretilen nispeten nadirdir. Manganez izotopik içerikler tipik olarak krom izotopik içeriklerle birleştirilir ve izotop jeolojisi ve radyometrik tarihleme uygulamasında bulmuşlardır. Mn – Cr izotop oranları, güneş sisteminin erken tarihi için ²⁶Al ve ¹⁰⁷Pd'den gelen kanıtları pekiştirir. Çeşitli meteoritlerden 53Cr / 52Cr ve Mn / Cr oranlarındaki varyasyonlar, başlangıçtaki ⁵³Mn/⁵⁵Mn oranını gösterir, bu da Mn-Cr izotopik kompozisyonunun farklılaştırılmış gezegen cisimlerinde yerinde ⁵³Mn bozulmasından kaynaklanması gerektiğini gösterir. Dolayısıyla ⁵³Mn, güneş sisteminin birleşmesinden hemen önce nükleosentetik süreçler için ek kanıt sağlar.

Oksidasyon durumları

Manganezin en yaygın oksidasyon durumları +2, +3, +4, +6 ve +7'dir, ancak −3'ten +7'e kadar tüm oksidasyon durumları gözlenmiştir. Mn²⁺ genellikle biyolojik sistemlerde Mg²⁺ ile rekabet eder. Çoğunlukla kararsız oksit Mn₂O₇ ile sınırlı olan manganezin oksidasyon durumunda +7 olduğu manganez bileşikleri, yoğun mor permanganat anyon MnO₄⁻'ün bileşikleri ve birkaç oksihalid (MnO₃F ve MnO₃Cl) güçlü oksitleyici ajanlardır. Oksidasyon durumları +5 (mavi) ve +6 (yeşil) olan bileşikler güçlü oksitleyici ajanlardır ve orantısızlığa karşı savunmasızdırlar.

Manganez için en kararlı oksidasyon durumu, soluk pembe bir renge sahip olan +2'dir ve manganez (II) sülfat (MnSO₄) ve manganez (II) klorür (MnCl₂) gibi birçok manganez (II) bileşiği bilinmektedir. Bu oksidasyon durumu ayrıca mineral rhodochrosite (manganez (II) karbonat) 'da görülür. Manganez (II) en çok manganez (II) için yüksek eşleştirme enerjisi nedeniyle yüksek spin, S = 5/2 zemin durumu ile bulunur. Bununla birlikte, düşük spinli, S = 1/2 manganez (II) için birkaç örnek vardır. Manganez (II) 'de spin-izin verilen d-d geçişleri yoktur, bu da manganez (II) bileşiklerinin neden tipik olarak renksiz ila soluk olduğunu açıklar.

+3 oksidasyon durumu, manganez (III) asetat gibi bileşiklerde bilinmektedir, ancak bunlar oldukça güçlü oksitleyici ajanlardır ve ayrıca manganez (II) ve manganez (IV) oluşturan çözelti içinde orantısızlığa eğilimlidir. Katı manganez (III) bileşikleri, güçlü mor-kırmızı rengiyle ve Jahn-Teller etkisinden kaynaklanan çarpık oktahedral koordinasyon tercihi ile karakterizedir.

Manganezin oksidasyon durumları
0	Mn 2(CO) 10
+1	MnC 5H 4CH 3(CO) 3
+2	MnCl 2, MnCO 3, MnO
+3	MnF 3, Mn(OAc) 3, Mn 2O 3
+4	MnO 2
+5	K 3MnO 4
+6	K 2MnO 4
+7	KMnO 4, Mn 2O 7
Ortak oksidasyon durumları koyu renktedir.

Oksidasyon durumu +5, manganez dioksitin erimiş sodyum nitrit içinde eritilmesiyle üretilebilir. Manganat (VI) tuzları, manganez dioksit gibi Mn bileşiklerinin havaya maruz kaldıklarında erimiş alkali içinde eritilmesiyle üretilebilir. Permanganat (+7 oksidasyon durumu) bileşikleri mor renktedir ve cama mor renk verebilir. Potasyum permanganat, sodyum permanganat ve baryum permanganatın tamamı güçlü oksitleyicilerdir. Condy'nin kristalleri olarak da adlandırılan potasyum permanganat, oksitleyici özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir laboratuvar reaktifidir; topikal bir ilaç olarak kullanılır (örneğin, balık hastalıklarının tedavisinde). Potasyum permanganat çözeltileri, elektron mikroskopisi için biyolojik hücrelerin ve dokuların hazırlanmasında kullanılacak ilk lekeler ve fiksatifler arasındaydı.

Tarihçe

Manganez isminin kökeni karmaşıktır. Eski zamanlarda, Magnesia'dan (modern Yunanistan'da bulunan) iki siyah mineralin her ikisi de menşe yerlerinden mıknatıs olarak adlandırıldı, ancak cinsiyet bakımından farklı olduğu düşünülüyordu. Eril magnes demir çekiyordu ve şimdi lodestone veya manyetit olarak bilinen ve muhtemelen bize mıknatıs terimini veren demir cevheriydi. Dişi magnes cevheri demir çekmedi, ancak camı renklendirmek için kullanıldı. Bu dişi magnes daha sonra modern zamanlarda pirolusit veya manganez dioksit olarak bilinen magnezya olarak adlandırıldı. Ne bu mineral ne de elementer manganez manyetik değildir. 16. yüzyılda, manganez dioksit, cam üreticileri tarafından manganezyum olarak adlandırıldı, muhtemelen iki kelimenin bozulması ve birleşmesi olarak, çünkü simyacılar ve cam üreticileri sonunda bir magnezya negra'yı (siyah cevher) magnezyadan ayırmak zorunda kaldılar alba (Magnezyum'dan da beyaz bir cevher, cam yapımında da yararlıdır). Michele Mercati magnesia negra manganesa'yı aradı ve nihayet ondan izole edilen metal manganez olarak biliniyordu (Almanca: Mangan). Sonunda magnezya adı, daha sonra izole edildiğinde serbest element için magnezyum adını veren beyaz magnezya alba'ya (magnezyum oksit) atıfta bulunmak için kullanıldı.

Çeşitli manganez oksitleri, örneğin manganez dioksit, doğada bol miktarda bulunur ve Taş Devri'nden beri pigment olarak kullanılmaktadır. Gargas'taki 30.000 ila 24.000 yaşlarındaki mağara resimleri manganez pigmentleri içerir.

Mısır ve Roma cam üreticileri tarafından manganez bileşikleri cama renk katmak veya camdan renk çıkarmak için kullanıldı. "Glassmakers sabun" olarak kullanımı modern çağlara kadar Orta Çağ boyunca devam etti ve Venedik'ten 14. yüzyıl camında belirgindir.

Cam yapımında kullanıldığı için, manganez dioksit ilk kimyagerler olan simyacılar tarafından deneyler için mevcuttu. Ignatius Gottfried Kaim (1770) ve Johann Glauber (17. yüzyıl), manganez dioksidin faydalı bir laboratuvar reaktifi olan permanganata dönüştürülebildiğini keşfetti. 18. yüzyılın ortalarına gelindiğinde, İsveçli kimyager Carl Wilhelm Scheele, klor üretmek için mangan dioksit kullandı. İlk olarak, hidroklorik asit veya seyreltik sülfürik asit ve sodyum klorür karışımı manganez dioksit ile reaksiyona sokuldu, daha sonra Leblanc işleminden hidroklorik asit kullanıldı ve mangan dioksit Weldon işlemi ile geri dönüştürüldü. Klor ve hipoklorit ağartma maddelerinin üretimi, manganez cevherlerinin büyük bir tüketicisiydi.

Scheele ve diğer kimyagerler, manganez dioksitin yeni bir element içerdiğinin farkındaydılar, ancak onu izole edemediler. Johan Gottlieb Gahn, dioksiti karbonla azaltarak 1774'te manganez metalinin saf olmayan bir örneğini izole eden ilk kişi oldu.

Yunanistan'da kullanılan bazı demir cevherlerinin manganez içeriği, o cevherden üretilen çeliğin ek manganez içerdiğine dair spekülasyonlara yol açarak Spartan çeliğini son derece zorlaştırdı. 19. yüzyılın başlarında çelik yapımında manganez kullanılmış ve çeşitli patentler verilmiştir. 1816'da, manganez ile alaşımlı demirin daha sert fakat daha kırılgan olmadığı belgelenmiştir. 1837'de İngiliz akademisyen James Couper, madencilerin bir tür Parkinson hastalığı ile manganez maruziyeti arasında bir ilişki olduğunu kaydetti. 1912'de, manganez fosfat elektrokimyasal dönüşüm kaplamaları ile ateşli silahları pas ve korozyona karşı korumak için Amerika Birleşik Devletleri patentleri verildi ve süreç o zamandan beri yaygın kullanım gördü.

1866'da Leclanché hücresinin icadı ve daha sonra katodik depolarizer olarak manganez dioksit içeren pillerin iyileştirilmesi manganez dioksit talebini arttırdı. Nikel-kadmiyum ve lityum içeren pillerin geliştirilmesine kadar, pillerin çoğu manganez içeriyordu. Çinko-karbon pil ve alkalin pil normalde endüstriyel olarak üretilen mangan dioksit kullanır, çünkü doğal olarak oluşan mangan dioksit safsızlıklar içerir. 20. yüzyılda, manganez dioksit, standart (çinko-karbon) ve alkalin tiplerinin ticari tek kullanımlık kuru pilleri için katodik olarak yaygın olarak kullanıldı.

Oluşumu ve üretimi

Manganez, kabuğun elementlerinin en bol 12.'si olan Dünya kabuğunun yaklaşık 1000 ppm (% 0,1) kadarını içerir. Toprakta ortalama 440 ppm ile 7-9000 ppm manganez bulunur. Deniz suyunda sadece 10 ppm manganez bulunur ve atmosfer 0.01 ug/m³ içerir. Manganez esas olarak pirolusit (MnO₂), braunit, (Mn²⁺Mn³⁺₆)(SiO₁₂), psilomelan (Ba,H₂O)₂Mn₅O₁₀) ve daha az bir ölçüde rhokrosit (MnCO₃) olarak oluşur.

En önemli manganez cevheri pirolusittir (MnO₂). Ekonomik açıdan önemli olan diğer manganez cevherleri genellikle demir cevherleriyle yakın bir mekansal ilişki gösterir. Kara kaynaklı kaynaklar büyüktür ancak düzensiz dağılmıştır. Bilinen dünya manganez kaynaklarının yaklaşık %80'i Güney Afrika'da; diğer önemli manganez yatakları Ukrayna, Avustralya, Hindistan, Çin, Gabon ve Brezilya'dadır. 1978 tahminine göre, okyanus tabanında 500 milyar ton mangan nodülü var. Mangan nodüllerini hasat etmek için ekonomik olarak uygun yöntemler bulma girişimleri 1970'lerde terk edildi. CIA bir zamanlar okyanus tabanındaki madencilik mangan nodüllerini batık bir Sovyet denizaltısını kurtarmak için bir bahane hikayesi olarak kullandı.

Güney Afrika'da, en çok tanımlanan mevduat, 2011 tahmini 15 milyar ton olan Kuzey Cape Eyaletindeki Hotazel yakınlarında bulunmaktadır. 2011 yılında Güney Afrika 3.4 milyon tonluk üretim yaparak diğer tüm ulusların tepesinde yer aldı.

Manganez ağırlıklı olarak Güney Afrika, Avustralya, Çin, Gabon, Brezilya, Hindistan, Kazakistan, Gana, Ukrayna ve Malezya'da çıkarılmaktadır. ABD İthalat Kaynakları (1998-2001): Manganez cevheri: Gabon, %70; Güney Afrika, %10; Avustralya, %9; Meksika, %5; ve diğerleri, %6. Ferromanganez: Güney Afrika, %47; Fransa, %22; Meksika, %8; Avustralya, %8; ve diğerleri, %15. Tüm manganez ithalatında bulunan manganez: Güney Afrika, %31; Gabon, %21; Avustralya, %13; Meksika, %8; ve diğerleri, %27.

Ferromanganez üretimi için, manganez cevheri demir cevheri ve karbon ile karıştırılır ve daha sonra bir yüksek fırında veya bir elektrik ark ocağında indirgenir. Ortaya çıkan ferromanganez, %30 ila 80 manganez içeriğine sahiptir. Demir içermeyen alaşımların üretiminde kullanılan saf manganez, manganez cevherinin sülfürik asit ile yıkanması ve müteakip elektroliz işlemi ile üretilir.

Daha ilerici bir ekstraksiyon işlemi, bir yığın liçindeki manganez cevherinin doğrudan azaltılmasını içerir. Bu, doğal gazın yığının dibinden süzülmesiyle yapılır; doğal gaz ısıyı (en az 850 °C olması gerekir) ve indirgeyici ajanı (karbon monoksit) sağlar. Bu, tüm manganez cevherini, sızdıran bir form olan manganez okside (MnO) azaltır. Cevher daha sonra cevherin partikül boyutunu 150-250 μm arasında azaltmak için öğütme devresinden geçerek sızıntıya yardımcı olmak için yüzey alanını artırır. Cevher daha sonra 1.6: 1 oranında sülfürik asit ve demirli demirin (Fe²⁺) bir süzme tankına eklenir. Demir, demir hidroksit ve elementel manganez oluşturmak için mangan dioksit ile reaksiyona girer. Bu işlem yaklaşık olarak %92 manganez geri kazanımı sağlar. Daha fazla saflaştırma için, manganez daha sonra bir elektroliz tesisine gönderilebilir.

1972'de CIA Projesi Azorian, milyarder Howard Hughes aracılığıyla, deniz tabanından mangan nodüllerini hasat etme bahanesi ile Hughes Glomar Explorer gemisini görevlendirdi. Bu, aslında pratik olmayan manganez nodüllerini toplamak için kullanıldı aslında pratik değildi. Hughes Glomar Explorer'ın asıl görevi, Sovyet kod kitaplarını almak amacıyla batık bir Sovyet denizaltısı K-129 sızmaktı.

Uygulamalar

Manganezin metalurjideki başlıca uygulamalarında tatmin edici bir ikamesi yoktur. Küçük uygulamalarda (örn., Manganez fosfatlama), çinko ve bazen vanadyum uygulanabilir ikamelerdir.

Çelik

Manganez, ilk kez 1856'da elementi tanıtan İngiliz metalurji Robert Forester Mushet (1811-1891) tarafından tanındığı gibi kükürt sabitleme, deoksidize etme ve alaşım özellikleri nedeniyle demir ve çelik üretimi için gereklidir. Spiegeleisen, dövülebilirliğini arttırmak için aşırı çözünmüş oksijen, kükürt ve fosforu çıkarmak için özel olarak çeliğe dönüşür. Demir üretimi de dahil olmak üzere çelik üretimi, şu anda toplam talebin %85 ila %90'ı arasında olmak üzere çoğu manganez talebini karşılamaktadır. Manganez, düşük maliyetli paslanmaz çeliğin önemli bir bileşenidir. Genellikle ferromanganez (genellikle yaklaşık %80 manganez) modern süreçlerde ara maddedir.

Az miktarda manganez, yüksek erime noktalı sülfür oluşturarak ve tanecik sınırlarında sıvı demir sülfür oluşumunu engelleyerek çeliğin yüksek sıcaklıklarda çalışabilirliğini artırır. Mangan içeriği %4'e ulaşırsa, çeliğin gevrekleşmesi baskın bir özellik haline gelir. Gevrekleşme daha yüksek manganez konsantrasyonlarında azalır ve %8'de kabul edilebilir bir seviyeye ulaşır. %8 ila 15 manganez içeren çelik, 863 MPa'ya kadar yüksek bir gerilme mukavemetine sahiptir. %12 manganlı çelik, 1882'de Robert Hadfield tarafından keşfedildi ve hala Hadfield çeliği (mangalloy) olarak biliniyor. İngiliz askeri çelik kaskları için ve daha sonra ABD ordusu tarafından kullanıldı.

Alüminyum alaşımları

Manganez için ikinci büyük uygulama alüminyum alaşımlarıdır. Kabaca %1.5 manganezli alüminyum, galvanik korozyona yol açacak safsızlıkları emen tanecikler yoluyla korozyona karşı direnci arttırmıştır. Korozyona dayanıklı alüminyum alaşımları 3004 ve 3104 (%0.8 ila 1.5 manganez) çoğu içecek kabı için kullanılır. 2000'den önce, bu alaşımların 1.6 milyon tonundan fazlası kullanıldı; %1 manganezde bu miktar 16.000 ton manganez tüketmiştir.

Diğer kullanımlar

Metilsiklopentadienil manganez trikarbonil kurşunsuz benzinde oktan oranını arttırmak ve motor vuruntusunu azaltmak için bir katkı maddesi olarak kullanılır. Bu olağandışı organometalik bileşikteki manganez +1 oksidasyon durumundadır.

Manganez (IV) oksit (manganez dioksit, MnO₂), benzilik alkollerin (hidroksil grubunun aromatik bir halkaya bitişik olduğu) oksidasyonu için organik kimyada bir reaktif olarak kullanılır. Antik çağlardan beri eser miktarda demir kirliliğinden camdaki yeşilimsi tonu oksitlemek ve nötralize etmek için manganez dioksit kullanılmıştır. MnO₂ ayrıca oksijen ve klor üretiminde ve siyah boyaların kurutulmasında kullanılır. Bazı preparatlarda, boya için kahverengi bir pigmenttir ve doğal umberin bir bileşenidir.

Manganez (IV) oksit, orijinal kuru pil tipinde çinkodan elektron alıcısı olarak kullanıldı ve karbon-çinko tipi el feneri hücrelerinde siyahımsı bir malzemedir. deşarj sırasında manganez dioksit, manganez oksit-hidroksit MnO'ya (OH) indirgenir, bu da pilin anotunda hidrojen oluşumunu önler.

MnO₂ + H₂O + e⁻ → MnO(OH) + OH−

Aynı malzeme aynı temel reaksiyonu, ancak farklı bir elektrolit karışımını kullanan daha yeni alkalin pillerde (genellikle pil hücreleri) de çalışır. 2002 yılında bu amaç için 230.000 tondan fazla mangan dioksit kullanıldı.

Metal bazen madeni paralarda kullanıldı; 2000 yılına kadar, manganez kullanan tek ABD madeni parası, 1942'den 1945'e kadar "savaş zamanı" nikeli idi. Nikel sikkelerinin üretimi için geleneksel olarak %75 bakır ve %25 nikel alaşımı kullanıldı. Bununla birlikte, savaş sırasında nikel metal kıtlığı nedeniyle, daha fazla gümüş ve manganez ile ikame edildi, böylece %56 bakır, %35 gümüş ve %9 manganez alaşımı ile sonuçlandı. 2000 yılından bu yana, dolar paraları, örneğin Sacagawea doları ve Başkanlık $1 paraları, saf bakır çekirdeğe sahip %7 manganez içeren bir pirinçten yapılmıştır. Her iki nikel ve dolar durumunda, madeni parada manganez kullanımı, otomatların mekanizmalarında daha önce aynı boyutta ve değerli bir madalyonun elektromanyetik özelliklerini çoğaltmaktı. Daha sonraki ABD doları paraları durumunda, manganez alaşımının önceki Susan B. Anthony dolarında kullanılan bakır / nikel alaşımının özelliklerini çoğaltması amaçlanmıştır.

Manganez bileşikleri pigment olarak ve seramik ve camın renklendirilmesinde kullanılmıştır. Seramiğin kahverengi rengi bazen manganez bileşiklerinin sonucudur. Cam endüstrisinde, manganez bileşikleri iki etki için kullanılır. Manganez (III), demirin (III) kalıntı rengini telafi ederek daha az renkli demir (III) ve hafif pembe manganez (II) oluşturarak camda güçlü bir yeşil renk oluşturmak için demir (II) ile reaksiyona girer. Pembe renkli cam üretmek için daha büyük miktarlarda manganez kullanılır. 2009 yılında, Oregon State Üniversitesi'ndeki Profesör Mas Subramanian ve ortakları, manganezin itriyum ve indiyum ile birleştirilebildiğini keşfettiler, yoğun mavi, toksik olmayan, inert, solmaya karşı dirençli bir pigment olan YInMn mavisi, 200' yıl içinde keşfedilen ilk yeni mavi pigmentti.

Biyolojik rol

Biokimya

Manganez kofaktörlerine sahip enzim sınıfları büyüktür ve oksidoredüktazlar, transferazlar, hidrolazlar, liyazlar, izomerazlar, ligazlar, lektinler ve integrinleri içerir. Birçok retrovirüsün ters transkriptazı (HIV gibi lentivirüs olmasa da) manganez içerir. En iyi bilinen manganez içeren polipeptitler, arginaz, difteri toksini ve Mn içeren süperoksit dismutaz (Mn-SOD) olabilir.

İnsanlarda biyolojik rol

Manganez temel bir insan besin elementidir. Makrobesin metabolizması, kemik oluşumu ve serbest radikal savunma sistemlerini içeren çeşitli biyolojik süreçlerde bir koenzim olarak bulunur. Düzinelerce protein ve enzimde kritik bir bileşendir. İnsan vücudu çoğunlukla kemiklerde yaklaşık 12 mg manganez içerir. Kalan yumuşak doku karaciğer ve böbreklerde yoğunlaşır. İnsan beyninde manganez, manganez metaloproteinlerine, özellikle astrositlerde glutamin sentetaza bağlıdır.

Toksisite

Aşırı maruz kalma veya alım, manganizm, dopaminerjik nöron ölümüne ve Parkinson hastalığına benzer semptomlara neden olan nörodejeneratif bir bozukluk olarak bilinen bir duruma yol açabilir.

Diyet önerileri

ABD Tıp Enstitüsü (IOM) 2001 yılında mineraller için Tahmini Ortalama Gereksinimleri (EAR) ve Tavsiye Edilen Diyet Ödeneklerini (RDA'lar) güncelledi. Manganez için EAR ve RDA'ları ayarlamak için yeterli bilgi yoktu, bu yüzden ihtiyaçlar Yeterli Alımlar (AI) için tahminler olarak tanımlandı. Güvenliğe gelince, IOM, kanıt yeterli olduğunda vitaminler ve mineraller için tolere edilebilir üst alım seviyeleri (UL'ler) belirler. Manganez durumunda, yetişkin UL 11 mg / gün olarak ayarlanır. Toplu olarak EAR'lar, RDA'lar, AI'ler ve UL'ler Diyet Referans Alımları (DRI'ler) olarak adlandırılır. Mangan eksikliği nadirdir.

Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), toplu bilgi setini RDA yerine Nüfus Referans Alımı (PRI) ve EAR yerine Ortalama Gereksinim ile Diyet Referans Değerleri olarak ifade eder. AI ve UL, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ile aynı tanımladı. 15 yaş ve üstü kişiler için AI günde 3.0 mg olarak ayarlanır. Hamilelik ve emzirme için AI'lar 3.0 mg /gündür. 1-14 yaş arası çocuklar için AI'lar yaşla birlikte 0.5 ila 2.0 mg /gün artar. Yetişkin AI'lar ABD RDA'larından daha yüksektir. EFSA aynı güvenlik sorusunu gözden geçirdi ve UL belirlemek için yeterli bilgi olmadığına karar verdi.

Bakterilerdeki biyolojik rolü

Mn-SOD, ökaryotik mitokondride ve ayrıca çoğu bakteride bulunan SOD türüdür (bu gerçek, mitokondriya ait bakteri kökenli teori ile uyumludur). Mn-SOD enzimi muhtemelen en eskilerinden biridir, çünkü oksijen varlığında yaşayan hemen hemen tüm organizmalar, dioksidin 1-elektron indirgemesinden oluşan süperoksitin (O−
2) toksik etkileri ile başa çıkmak için kullanır. Tüm bakteriler olan istisnalar, polifosfat ile komplekslenmiş manganez (Mn²⁺) iyonları ile farklı bir enzimatik olmayan mekanizma kullanan Lactobacillus plantarum ve ilgili lactobacilli'yi içerir ve aerobik yaşamda bu fonksiyon için bir evrim yolu önerir.

Bitkilerdeki biyolojik rolü

Manganez, bitkilerdeki kloroplastlarda fotosentetik oksijen evriminde de önemlidir. Oksijen geliştiren kompleks (OEC), kloroplastların tilakoid membranlarında bulunan fotosistem II'nin bir parçasıdır; fotosentezin ışık reaksiyonları sırasında suyun terminal fotooksidasyonundan sorumludur ve dört manganez atomu içeren bir metaloenzim çekirdeğine sahiptir. Bu gereksinimi karşılamak için, geniş spektrumlu bitki gübrelerinin çoğu manganez içerir.