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Manganês

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Manganês
25 Mn
-

Mn

Tc
crómio manganês ← → ferro
Aparência
metálico prateado
Um fragmento áspero de metal prateado brilhante
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número manganês, Mn, 25
Pronúncia / m æ ŋ ɡ ən Eu z / MANG -gə-Neez
Categoria elemento de metal de transição
Grupo, período, bloco 7, 4, d
Peso atômico padrão 54.938045 (5)
Configuração eletrônica [ Ar ] 4s 3d 2 5
2, 8, 13, 2
Conchas de electrões de manganês (2, 8, 13, 2)
História
Descoberta Torbern Olof Bergman (1770)
Primeiro isolamento Johann Gottlieb Gahn (1774)
Propriedades físicas
Fase sólido
Densidade (perto RT) 7,21 g cm -3 ·
Líquido densidade no pf 5,95 g cm -3 ·
Ponto de fusão 1519 K , 1246 ° C, 2275 ° F
Ponto de ebulição 2334 K, 2061 ° C, 3742 ° F
Calor de fusão 12.91 kJ mol -1 ·
Calor de vaporização 221 kJ mol -1 ·
Capacidade calorífica molar 26,32 J · · mol -1 K -1
Pressão de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em T (K) 1228 1347 1493 1691 1955 2333
Propriedades atômicas
Estados de oxidação 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2, -3
(óxidos de: ácidos, básicos ou anfotérico
dependendo do estado de oxidação)
Eletronegatividade 1,55 (escala de Pauling)
Energias de ionização
( Mais)
1º: 717,3 kJ · mol -1
2: 1509,0 kJ · mol -1
3: 3248 kJ · mol -1
Raio atômico 127 pm
O raio de covalência 139 ± 5 (baixa rotação), 161 ± 8 (alta rotação) pm
Miscelânea
A estrutura de cristal cúbica de corpo centrado
O manganês tem uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado
Ordenamento magnético paramagnético
Resistividade elétrica (20 ° C) de 1,44 m μΩ ·
Condutividade térmica 7,81 W · m -1 · K -1
Expansão térmica (25 ° C) de 21,7 pM · · K -1 m -1
Velocidade do som (haste fina) (20 ° C) 5150 m · s -1
O módulo de Young 198 GPa
Massa de módulo 120 GPa
Dureza de Mohs 6
Dureza Brinell 196 MPa
Número de registo CAS 7439-96-5
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de manganês
iso N / D meia-vida DM DE ( MeV) DP
52 Mn syn 5,591 d ε - 52 Cr
β + 0,575 52 Cr
γ 0,7, 0,9, 1,4 -
53 Mn traço 3,74 x 10 6 y ε - 53 Cr
54 Mn syn 312,3 d ε 1.377 54 Cr
γ 0,834 -
55 Mn 100% 55 Mn é estável com 30 nêutrons

O manganês é um elemento químico , designado pelo símbolo Mn. Ele tem o número atômico 25. Encontra-se como um elemento livre na natureza (frequentemente em combinação com o ferro), e em muitos minerais. O manganês é um metal com importantes usos ligas metálicas industriais, particularmente em aços inoxidáveis.

Historicamente, o manganês é nomeado para vários minerais preto (como pirolusite) da mesma região de Magnésia na Grécia, que deu nome a semelhante-som de magnésio , Mg, e magnetite, um minério do ferro elemento, Fe. Por meados do século 18, o químico sueco Carl Wilhelm Scheele tinha usado pyrolusite para produzir cloro . Scheele e outros estavam cientes de que pyrolusite (agora conhecido por ser dióxido de manganês) continha um novo elemento, mas eles não foram capazes de isolá-lo. Johan Gottlieb Gahn foi o primeiro a isolar uma amostra impura de metal de manganês em 1774, por redução do dióxido de carbono .

Fosfatação manganês é usado como um tratamento para a prevenção da oxidação e corrosão em aço. Dependendo do seu estado de oxidação, os íons de manganês têm várias cores e são usados industrialmente como pigmentos . O permanganatos de metais alcalinos e metais alcalino-terrosos são oxidantes poderosos. Dióxido de manganês é usado como material de cátodo (aceitador de electrões) em zinco-carbono e pilhas alcalinas.

Em biologia, manganês (II) íons função como cofactores para uma grande variedade de enzimas com diversas funções. Enzimas de manganês são aspectos particularmente importantes na desintoxicação radicais livres superóxido em organismos que têm de lidar com o oxigênio elementar. Manganês também funciona no complexo em evolução de oxigênio de plantas fotossintéticas. O elemento é um mineral necessário para todos os organismos vivos conhecidos. Em quantidades maiores, e, aparentemente, com muito maior actividade por inalação, manganês pode causar um envenenamento síndrome em mamíferos, com lesão neurológica que é, por vezes, irreversível.

Características

Propriedades físicas

Chips de manganês electroliticamente refinado e 1 cm3 de cubo

O manganês é um cinza-prateado de metal que se assemelha ferro. É duro e muito frágil, difícil de fusível, mas fácil de oxidar. Manganês metálico e os seus iões são comuns paramagnético. Manganês mancha lentamente no ar e "ferrugens", como o ferro, em água contendo oxigênio dissolvido.

Isótopos

Manganês de ocorrência natural é composto de uma estável isótopo , 55 Mn. Dezoito radioisótopos foram identificados, sendo os mais estáveis 53 Mn com uma meia-vida de 3,7 milhões de anos 54 Mn com uma meia-vida de 312,3 dias, e 52 Mn com uma meia-vida de 5,591 dias. Todos os restantes isótopos radioativos apresentam meias-vidas que são menos de três horas ea maioria destes com meias-vidas que são menos de um minuto. Este elemento também tem três meta estados.

O manganês é parte do ferro grupo de elementos, que se pensa ser sintetizada em grandes estrelas pouco antes da Supernova explosão. 53 Mn decai para 53 Cr com uma meia-vida de 3,7 milhões de anos. Devido à sua semi-vida relativamente curto, 53 Mn ocorre apenas em pequenas quantidades devido à acção de raios cósmicos em ferro nas rochas. Conteúdos isotópicos de manganês são tipicamente combinado com crómio conteúdos isotópicos e encontraram aplicação em isótopo geologia e datação radiométrica. Mn-Cr relações isotópicas reforçam a evidência de 26 Al e 107 Pd para o início da história do sistema solar . Variações em 53 Cr / 52 razões Cr e Mn / Cr de várias meteoritos indicam um Mn inicial 53/55 Mn sugere que Mn-Cr composição isotópica deve resultar em decomposição in situ de 53 Mn em corpos planetários diferenciadas. Daí 53 Mn fornece evidência adicional para processos nucleosynthetic imediatamente antes de coalescência do sistema solar .

Os isótopos de manganês variar em peso atômico de 46 u (46 Mn) de 65 L (65 Mn). O primário modo de decaimento antes do isótopo estável mais abundante, 55 Mn, é captura eletrônica eo primeiro modo após é decaimento beta.

Propriedades químicas

Os mais comuns estados de oxidação de manganês são 2, 3, 4, 6 e 7, embora os estados de oxidação de -3 a 7 são observados. Mn 2+ frequentemente compete com Mg 2+ em sistemas biológicos. Os compostos de manganês, onde o manganês está no estado de oxidação 7, que são restritos ao óxido instável Mn 2 O 7 e compostos do anião permanganato intensamente roxo MnO 4 -, são poderosos agentes oxidantes. Os compostos com estados de oxidação +5 (azul) e 6 (verde) são agentes oxidantes fortes e são vulneráveis a disproporciona�o.

Manganês (II) cristais de cloreto - a cor-de-rosa pálido de Mn (II) sais é devido a uma transição 3d proibida-spin, o que é raro.
Solução aquosa de KMnO4 que ilustra a púrpura escura de Mn (VII) tal como ocorre na permanganato

O estado de oxidação mais estável para o manganês é 2, que tem uma cor-de-rosa pálido, e muitos de manganês (II) são compostos conhecidos, tal como manganês (II), sulfato de (MnSO4) e manganês (II), cloreto de (MnCl2). Este estado de oxidação também é visto na rhodochrosite mineral ( manganês (II) carbonato). O estado de oxidação +2 é o estado em organismos utilizados para funções essenciais vivo; outros estados são tóxicos para o corpo humano. A oxidação de Mn 2 resulta da remoção dos dois electrões 4s, deixando um "alto spin" de iões, em que todas as cinco das orbitais 3d conter um único electrão. A absorção de luz visível por este ião só se realiza por uma transição proibido por rotação em que um dos d electrões devem emparelhar com o outro, para se obter o átomo de uma mudança de rotação de duas unidades. O unlikeliness de tal transição é visto na natureza uniformemente pálido e quase incolor de Mn (II), os compostos em relação a outros estados de oxidação do manganês.

Estados de oxidação do manganês
0 Mn 2 (CO) 10
+1 MnC 5 H 4 CH 3 (CO) 3
2 MnCl2
+3 MNF 3
4 MnO2
5 K 3 MnO4
6 K 2 MnO4
+7 KMnO4
Estados de oxidação comuns estão em negrito.

O estado de oxidação +3 é conhecido como em compostos acetato de manganês (III), mas estes são muito poderosos Os agentes oxidantes e também propensos a desproporcionação em solução de Manganês (II) e de manganês (IV). Compostos sólidos de manganês (III) são caracterizados pela sua preferência pela coordenação octaédrica distorcida devido ao Efeito Jahn-Teller e sua forte cor vermelho-púrpura.

O estado de oxidação 5+ pode ser obtido se o dióxido de manganês é dissolvido no fundido de nitrito de sódio. Manganato (VI) Os sais também podem ser produzidos por dissolução de compostos de Mn, tais como a o dióxido de manganês, em álcali fundido enquanto exposto ao ar.

Permanganato (estado de oxidação +7) compostos são roxo, e pode dar um vidro cor violeta. O permanganato de potássio , permanganato de sódio e permanganato de bário são todos os oxidantes potentes. O permanganato de potássio, também chamado de cristais de Condy, é um laboratório vulgarmente usados reagente por causa das suas propriedades oxidantes e encontra utilização como um medicamento tópico (por exemplo, no tratamento de doenças de peixes). Soluções de permanganato de potássio estão entre os primeiros manchas e fixadores para ser utilizado na preparação de células e tecidos para microscopia de electrões biológicos.

História

A origem do nome do manganês é complexo. Nos tempos antigos, dois minerais preto de Magnésia no que hoje é a Grécia moderna, foram ambos chamados magnes do seu local de origem, mas foram pensados para diferem em gênero. Os machos atraídos magnes ferro, e foi o minério de ferro que hoje conhecemos como magnetita ou magnetite, e que provavelmente nos deu o prazo ímã . O minério magnes femininos não atraem ferro, mas foi usado para descolorir vidro. Este magnes feminino foi mais tarde chamado de magnésia, agora conhecido nos tempos modernos como pirolusita ou o dióxido de manganês. Nem este nem mineral manganês em si é magnético. No século 16, dióxido de manganês foi chamado ma n ga n esum (note os dois n é, em vez de um) por fabricantes de vidro, possivelmente como corrupção e concatenação de duas palavras, uma vez que os alquimistas e vidreiros, eventualmente, teve de se diferenciar um AIAS mag n n EGRA (o minério de preto) de alba mag n AIAS (um minério branco, também a partir de Magnésia, também útil na fabricação de vidro). Michele Mercati chamado magnésia negra manganesa e, finalmente, o metal isolado a partir tornou-se conhecido como o manganês (alemão: Mangan). O nome de magnésia, eventualmente, foi então usado para se referir apenas ao branco alba magnésia (óxido de magnésio), que forneceu o nome de magnésio para esse elemento livre, quando foi eventualmente isolado, muito mais tarde.

Um desenho de um touro de frente para a esquerda, no preto, em uma parede da caverna
Algumas das pinturas rupestres em Lascaux, França , utilizar pigmentos à base de manganês.

Vários óxidos de manganês, por exemplo o dióxido de manganês, são abundantes na natureza, e, devido à sua cor, esses óxidos têm sido utilizados como uma vez que a Idade da Pedra . As pinturas rupestres em Gargas contêm manganês como pigmentos e estas pinturas rupestres são de 30.000 a 24.000 anos de idade.

Os compostos de manganês foram usados por fabricantes de vidro egípcios e romanos, quer para remover a cor do vidro ou adicionar cor a ele. O uso como "vidreiros sabão", continuou através da Idade Média até os tempos modernos e é evidente no vidro do século 14, a partir de Veneza.

Crédito para o primeiro manganês isolamento é geralmente dada para Johan Gottlieb Gahn.

Por causa da utilização na fabricação de vidro, dióxido de manganês estava disponível para alquimistas, os primeiros químicos, e foi utilizado para experiências. Inácio Gottfried Kaim (1770) e Johann Glauber (século 17) descobriram que o dióxido de manganês pode ser convertido em permanganato, reagente de laboratório útil. Por meados do século 18, o químico sueco Carl Wilhelm Scheele utilizado dióxido de manganês para produzir cloro . Em primeiro lugar, o ácido clorídrico , ou uma mistura de diluída de ácido sulfúrico e o cloreto de sódio foi feito reagir com dióxido de manganês, ácido clorídrico depois do Processo Leblanc foi usado e o dióxido de manganês foi reciclado pela Processo de Weldon. A produção de cloro e contendo hipoclorito agentes de branqueamento foi um grande consumidor de minérios de manganês.

Scheele e outros químicos estavam cientes de que o dióxido de manganês contido um novo elemento, mas eles não foram capazes de isolá-lo. Johan Gottlieb Gahn foi o primeiro a isolar uma amostra impura de metal de manganês em 1774, por redução do dióxido de carbono .

O teor de manganês de alguns minérios de ferro utilizados na Grécia levou a especulações de que o aço produzido a partir de minério que contém quantidades inadvertidas de manganês, tornando o Spartan aço excepcionalmente difícil. Por volta do início do século 19, manganês foi utilizado na produção de aço e várias patentes foram concedidas. Em 1816, observou-se que a adição de manganês para ferro tornou mais difícil, sem torná-lo mais quebradiço. Em 1837, o acadêmico britânico James Couper observou uma associação entre exposições pesadas ao manganês nas minas com uma forma de Doença de Parkinson. Em 1912, manganês fosfatização revestimentos de conversão eletroquímicos para proteger armas de fogo contra ferrugem e corrosão foram patenteados nos Estados Unidos, e ter visto utilização generalizada desde então.

A invenção do Leclanché celular em 1866 ea subsequente melhoria das pilhas que contenham dióxido de manganês como catódica depolarizer aumentou a procura de dióxido de manganês. Até à introdução do bateria de níquel-cádmio e baterias contendo lítio, a maioria das baterias continha manganês. O bateria de zinco-carbono e o bateria alcalina normalmente usam dióxido de manganês produzido industrialmente, pois natural que ocorre dióxido de manganês contém impurezas. No século 20, dióxido de manganês viu ampla utilização comercial como material principal catódica para pilhas secas descartáveis comerciais e pilhas secas, tanto do padrão (zinco-carbono) e alcalinas tipos.

Ocorrência e produção

Manganês torna-se cerca de 1000 ppm (0,1%) da crosta terrestre , tornando-se o elemento mais abundante 12th lá. O solo contém 7-9000 ppm de manganês com uma média de 440 ppm. A água do mar tem apenas 10 ppm de manganês e a atmosfera contém 0,01 mg / m 3. Manganês ocorre principalmente como pyrolusite ( MnO 2), braunite, (Mn 2+ Mn 3+ 6) (SiO 12), psilomelane (Ba, H2O) 2 Mn 5 O 10, e em menor grau como rhodochrosite ( MnCO 3).

ManganeseOreUSGOV.jpg
Mineraly.sk - psilomelan.jpg
Spiegeleisen.jpg
Dendrites01.jpg
O Searchlight Rhodochrosite Crystal.jpg
Minério de manganês Psilomelane (minério de manganês) Spiegel é uma liga de ferro com um teor de manganês de aproximadamente 15% Óxido de manganês dendrites na pedra calcária de Solnhofen, Alemanha - uma espécie de pseudofossil. A escala é em mm Rhodochrosite Mineral ( manganês (II) carbonato) no qual a cor vermelha escura é devido às impurezas, não manganês
Percentagem da produção de manganês em 2006 por países

O minério de manganês mais importante é pyrolusite ( MnO 2). Outros minérios de manganês economicamente importantes geralmente mostram uma relação espacial perto dos minérios de ferro. Recursos terrestres são grandes, mas irregularmente distribuídos. Cerca de 80% dos recursos de manganês mundiais conhecidas são encontrados em ?frica do Sul ; outros depósitos de manganês são importantes na Ucrânia , Austrália , ?ndia , China , Gabão e Brasil . Em 1978, 500 mil milhões de toneladas de nódulos de manganês foram estimadas a existir na fundo do mar. As tentativas de encontrar métodos economicamente viáveis de nódulos de manganês de colheita foram abandonados na década de 1970. Para um ardil Guerra Fria, a CIA tinha tido bilionário Howard Hughes encomendar um navio, o Hughes Glomar Explorer para ir para o Havaí para colher nódulos de manganês. Esse navio começou uma corrida de pessoas que queriam recolher nódulos de manganês do fundo do mar, que é impraticável. A Hughes Glomar Explorer foi realmente construído para levantar um submarino russo submerso, o K-129. Infelizmente para a CIA, a parte do submarino contendo os livros de código interrompeu enquanto ela estava sendo levantado, para que eles não conseguiram o que queriam.

O manganês é extraído na ?frica do Sul, Austrália, China, Brasil, Gabão, Ucrânia, ?ndia e Gana e Cazaquistão . Fontes norte-americanas de importação (1998-2001): minério de manganês: Gabão, 70%; ?frica do Sul, 10%; Austrália, 9%; México, 5%; e outros, 6%. Ferromanganese: ?frica do Sul, 47%; França, 22%; México, 8%; Austrália, 8%; e outros, 15%. Manganês contido em todas as importações de manganês: ?frica do Sul, 31%; Gabão, 21%; Austrália, 13%; México, 8%; e outros, 27%.

Para a produção de manganês, o manganês é misturado com minério de ferro e carbono, e, em seguida, reduzido, quer num alto forno ou num forno de arco eléctrico. O resultado manganês tem um teor de manganês de 30 a 80%. Manganês puro utilizado para a produção de ligas de noniron é produzido pela lixiviação de minério de manganês com ácido sulfúrico e uma subsequente electrowinning processo.

Aplicações

Manganês não tem substituto satisfatório em suas principais aplicações, que estão relacionados com a utilização de ligas de metalúrgica. Em aplicações menores, (por exemplo, manganês fosfatização), zinco e às vezes vanádio são substitutos viáveis. No fabrico da bateria descartável, as células normais e alcalinas utilizando manganês será geralmente substituído no futuro com tecnologia de baterias de lítio.

Aço

US Marine Corps capacete de aço

O manganês é essencial para ferro e A produção de aço em virtude da sua enxofre de fixação, desoxidante, e liga propriedades. Aço, incluindo o seu componente de fabricação de ferro, tem sido responsável por demanda mais manganês, presentemente no intervalo de 85% a 90% da demanda total. Entre uma variedade de outros usos, o manganês é um componente-chave de baixo custo formulações de aço inoxidável.

Pequenas quantidades de manganês melhorar a trabalhabilidade de aço a temperaturas elevadas, uma vez que forma um sulfureto de elevado ponto de fusão e, portanto, impede a formação de um líquido sulfeto de ferro nas fronteiras de grão. Se o teor de manganês atingir 4%, a fragilização do aço torna-se uma característica dominante. A fragilização diminui com concentrações mais elevadas de manganês e atinge um nível aceitável de 8%. Aço contendo 8 a 15% de manganês podem ter um elevado resistência à tracção de até 863 MPa. Aço com 12% de manganês foi utilizado para a British capacetes de aço. Esta composição de aço foi descoberto em 1882 por Robert Hadfield e ainda é conhecido como Hadfield aço.

As ligas de alumínio

O segundo grande pedido de manganês é como agente de liga de alumínio . Alumínio com um teor de manganês de cerca de 1,5% tem uma resistência aumentada contra a corrosão, devido à formação de grãos de absorção de impurezas que possam conduzir a corrosão galvânica. O resistentes à corrosão ligas de alumínio 3004 e 3104, com um teor de manganês de 0,8 a 1,5% são as ligas utilizadas para a maior parte do latas de bebidas. Antes de 2000, mais de 1,6 milhões toneladas foram utilizadas as ligas de; com um teor de 1% de manganês, este montante seria necessário 16 mil toneladas de manganês.

Outros usos

Metilciclopentadienil tricarbonilo manganês é usado como um aditivo em gasolina sem chumbo para impulsionar octanagem e reduzir motor batendo. O manganês neste composto organometálico é incomum no estado de oxidação +1.

O manganês (IV) (dióxido de manganês, MnO 2) é utilizado como um reagente na química orgânica para a oxidação de benzílicos álcoois (isto é, adjacente a uma anel aromático). Dióxido de manganês tem sido utilizada desde a antiguidade para neutralizar a oxidação coloração esverdeada no vidro causados por vestígios de contaminação de ferro. MnO2 é também utilizado no fabrico de oxigénio e cloro, e em secar as tintas pretas. Em algumas preparações, é de um castanho pigmento que pode ser usado para fazer pintar e é um componente dos recursos naturais umber.

O manganês (IV) foi utilizado no tipo de célula original é seco bateria como um receptor de elétrons de zinco, e é o material enegrecido encontrado ao abrir-zinco-carbono células tipo de lanterna. O dióxido de manganês é reduzido para o óxido de manganês-hidróxido de MnO (OH) durante a descarga, impedindo a formação de hidrogénio no ânodo da bateria.

MnO 2 + H 2 O + -
e → MnO (OH) + OH -

O mesmo material também funciona na mais recente pilhas alcalinas (geralmente células de bateria), que utilizam a mesma reação básica, mas uma mistura de eletrólitos diferente. Em 2002, mais de 230.000 toneladas de dióxido de manganês foi usada para este fim.

World-Guerra-II-era moeda de 5 centavos (1942-5 identificado por marca de hortelã P, D ou S acima dome) feita a partir de um cobre-prata-35% 9% 56% liga de manganês

O metal é muito ocasionalmente usado em moedas; até 2000, a única moeda de Estados Unidos de usar manganês foi o "Tempo de guerra" de níquel a partir de 1942 a 1945. Uma liga de 75% de cobre e 25% de níquel era tradicionalmente utilizado para a produção de moedas de níquel. No entanto, por causa da escassez de metal níquel durante a guerra, foi substituído por prata e manganês mais disponíveis, resultando assim em uma liga de 56% de cobre, 35% de prata e 9% de manganês. Desde 2000, moedas do dólar, por exemplo, o Dólar sacagawea eo Presidenciais $ 1 moedas, são feitas de bronze contendo 7% de manganês com um núcleo de cobre puro. Em ambos os casos de níquel e dólar, o uso de manganês na moeda era duplicar as propriedades eletromagnéticas de uma moeda idêntica feito sob medida e valorizado anterior, para fins de venda automática. No caso de as moedas de dólar posteriores, a liga de manganês foi uma tentativa de duplicar as propriedades da liga de cobre / níquel utilizado na anterior Dólar Susan B. Anthony.

Os compostos de manganês têm sido utilizados como pigmentos e para a coloração de cerâmica e vidro. A cor marrom da cerâmica é, por vezes, à base de compostos de manganês. Na indústria do vidro, compostos de manganês são usados para dois efeitos. O manganês (III) reage com o ferro (II) para induzir uma cor verde forte no vidro através da formação de ferro a menos de cor (III) e manganésio ligeiramente rosa (II), para compensar a cor residual de sulfato de ferro (III). Grandes quantidades de manganês são usados para produzir vidro colorido rosa.

Papel biológico

Centro reactivo da arginase com ácido borónico inibidor - os átomos de manganês são mostrados em amarelo.

O manganês é um nutriente essencial traço em todas as formas de vida. As classes de enzimas que têm manganês cofatores são muito amplas, abrangendo oxidoreductases, transferases, hidrolases, liases, isomerases, ligases, lectinas, e integrinas. O transcriptases de muitos reverter retrovírus (embora não lentivírus, tais como o VIH ) contêm manganês. O manganês contendo-o mais conhecido polipéptidos podem ser arginase, toxina da difteria, e Mn contendo superóxido dismutase ( Mn-SOD).

Mn-SOD é o tipo de SOD presente na mitocôndria eucariótica, e também na maioria das bactérias (este facto está em consonância com a teoria bacteriana origem das mitocôndrias). A enzima Mn-SOD é provavelmente uma das mais antigas, para quase todos os organismos vivos na presença de uso de oxigênio-lo para lidar com os efeitos tóxicos do superóxido, formada a partir da redução de um electrão de dioxigénio. As excepções incluem alguns tipos de bactérias, tais como Lactobacillus plantarum e afins lactobacilos, que utilizam um mecanismo não enzimática diferente, envolvendo manganês (Mn 2+) íons complexado com polifosfato diretamente para essa tarefa, indicando como essa função possivelmente evoluiu na vida aeróbico.

O corpo humano contém aproximadamente 12 mg de manganês, que é armazenado principalmente nos ossos; no tecido, é bastante concentrado no fígado e rins. No cérebro humano, o manganês está ligado ao manganês metaloproteínas, mais notavelmente glutamina sintetase em astrócitos.

O manganês também é importante na fotossintética evolução de oxigênio no cloroplastos nas plantas. O complexo em evolução de oxigénio (OEC) é uma parte do fotossistema II contido nas membranas tilacóides de cloroplastos; é responsável para o terminal photooxidation de água durante o Reacções leves de fotossíntese , e tem um núcleo metaloenzima contendo quatro átomos de manganês. Por esta razão, a maioria dos fertilizantes de plantas de largo espectro contêm manganês.

Precauções

Os compostos de manganês são menos tóxicos do que os de outros metais generalizados, tais como níquel e cobre . No entanto, a exposição a pó de manganês e vapores não deve exceder o valor limite máximo de 5 mg / m3, mesmo por curtos períodos, devido ao seu nível de toxicidade. Envenenamento por manganês tem sido associada a uma deficiência motora e perturbações cognitivas.

O permanganato exibe uma toxicidade maior do que os compostos de manganês (II). A dose fatal é cerca de 10 g, e várias intoxicações fatais ocorreram. O efeito oxidativo forte leva à necrose do membrana mucosa. Por exemplo, a esôfago é afetado se o permanganato é engolido. Só uma quantidade limitada é absorvido pelo intestino, mas esta pequena quantidade mostra efeitos graves nos rins e no fígado.

Em 2005, um estudo sugere uma possível ligação entre a inalação de manganês e toxicidade do sistema nervoso central em ratos.

Exposição manganês em Estados Unidos é regulamentada pela Occupational Safety and Health Administration.

De um modo geral, a exposição a concentrações no ar ambiente de Mn de mais de 5 ug de Mn / m3 podem levar a sintomas induzidos por Mn. Aumento a expressão da proteína ferroportin em células de rim embrionário humano (HEK293) está associada com a diminuição da concentração de Mn intracelular e citotoxicidade atenuada, caracterizada por a inversão de Mn-reduzida e a captação de glutamato diminuída vazamento lactato desidrogenase.

Preocupações com a saúde ambiental

Manganês na água potável

Manganês à base de água tem uma biodisponibilidade maior do que manganês dietético. De acordo com os resultados de um estudo de 2010, os níveis mais elevados de exposição ao manganês na água potável estão associados com o aumento deficiência intelectual e reduzida quocientes de inteligência em crianças em idade escolar. Se a hipótese de que a exposição a longo prazo aos manganês ocorrem naturalmente na água do chuveiro coloca-se a 8,7 milhões de americanos em risco.

Manganês na gasolina

Metilciclopentadienil tricarbonyl manganês (MMT) é um aditivo de gasolina usado para substituir os compostos de chumbo para as gasolinas sem chumbo, para melhorar o índice de octanas em baixa octanagem destilados número gasolina. Ele funciona como um agente antidetonante pela acção dos grupos carbonilo. Combustíveis que contêm manganês tendem a formar carbonetos de manganês, que danificam escape válvulas. A necessidade de utilização de compostos de chumbo ou de manganês é meramente histórica, tal como a disponibilidade dos processos de reformação que criam combustíveis classificação de alto índice de octano aumentado. O uso de tais combustíveis diretamente ou em mistura com destilados não reformada é universal em países desenvolvidos (UE, Japão, etc.). Nos EUA o imperativo de oferecer o menor preço possível por volume sobre os combustíveis (baixa taxa de impostos sobre os combustíveis) e legistation relaxado no teor de combustível (antes de 2000) causou refinarias de usar MMT. Comparado a 1953, os níveis de manganês no ar caíram. Muitas competições de corrida proibir especificamente compostos de manganês em combustível de corrida (carrinho, Minibike). MMT contém 24,4-25,2% de manganês. Existe uma forte correlação entre as concentrações de manganês atmosféricas elevadas e densidade de tráfego automóvel.

Papel em doenças neurológicas

Manganism

Superexposição manganês é mais freqüentemente associada com manganism, uma doença neurológica rara associada à ingestão excessiva de manganês ou inalação. Historicamente, as pessoas empregadas na produção ou transformação de ligas de manganês têm sido em risco de desenvolver manganism; no entanto, as normas de saúde e segurança em vigor protegem os trabalhadores em nações desenvolvidas. A doença foi descrita pela primeira vez em 1837 pelo acadêmico britânico John Couper, que estudou dois pacientes que estavam moedores de manganês.

Manganism é uma desordem bifásica. Em seus estágios iniciais, uma pessoa intoxicada pode sofrer de depressão, alterações de humor, comportamentos compulsivos, e psicose. Sintomas neurológicos iniciais dão lugar a manganism de fase final, que se assemelha Doença de Parkinson. Os sintomas incluem fraqueza, monótonos e discurso abrandou, um rosto inexpressivo, tremor, andar para a frente-inclinada, incapacidade de andar para trás sem cair, rigidez e problemas gerais com destreza, marcha e equilíbrio. Ao contrário Doença de Parkinson, manganismo não está associada com a perda de aroma e pacientes são normalmente não respondem ao tratamento com L -DOPA. Os sintomas da fase final de manganism se tornar mais grave ao longo do tempo, mesmo se a fonte de exposição é removida e os níveis de manganês cérebro voltar ao normal.

Transtornos de desenvolvimento da infância

Vários estudos recentes tentam examinar os efeitos de uma dose baixa de manganês superexposição crônica sobre o desenvolvimento em crianças. O primeiro estudo deste tipo foi realizado na província chinesa de Shanxi. Beber água não havia sido contaminado por meio da irrigação de esgoto impróprio e continha 240-350 ng Mn / L. Embora as concentrações WMN iguais ou inferiores a 300 g Mn / L são considerados seguros pela US EPA e 400 mg Mn / L são considerados seguros pela OMS, as 92 crianças incluídas na amostra (entre 11 e 13 anos de idade) a partir desta província exibido menor desempenho em testes de destreza manual e rapidez, memória de curto prazo, e identificação visual quando comparadas a crianças de uma área não contaminada. Mais recentemente, um estudo das crianças de 10 anos de idade em Bangladesh mostraram uma relação entre a concentração de WMN na água de poço e escores de QI diminuiu. Um terceiro estudo realizado em Quebec examinou as crianças da escola entre as idades de 6 e 15 anos que vivem em casas que receberam água de um poço contendo 610 ug Mn / L; controles viviam em casas que receberam água de um 160 mg Mn / L também. As crianças do grupo experimental apresentaram aumento comportamentos hiperativos e oposicionistas.

Doenças neurodegenerativas

Crónica de baixa dosagem intoxicação manganês está fortemente implicada num número de doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Alzheimer , Doença de Parkinson, e esclerose lateral amiotrófica. Pode também desempenhar um papel no desenvolvimento da esclerose múltipla , síndrome das pernas inquietas e doença de Huntington . Uma proteína chamada DMT1 é o principal transportador envolvido na absorção de manganês a partir do intestino, e pode ser o principal transportador de manganês entre os barreira sangue-cérebro. DMT1 também transporta manganês inalado através do epitélio nasal. O mecanismo de ação é que a superexposição e / ou desregulação manganês leva ao estresse oxidativo, disfunção mitocondrial, excitoxicidade mediada pelo glutamato, e agregados de proteína.

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