Марганец

Министерство образования и науки Украины

Национальный горный университет

Кафедра экологии

Поисково-аналитическая работа

По дисциплине: «Экология человека»

На тему: «Марганец»

Выполнила:

Ст. группы ГЕк-02-1

Филоненко Е. С.

Проверил:

Богданов В. К.

Днепропетровск

2004

Содержание:

Введение

1. Историческая справка ........................................................................4

2. Применение марганца ........................................................................5

3. Получение марганца ...........................................................................5

4. Соединения марганца в биологических системах ...........................5

5. Объем производства марганцевой руды по предприятиям .............6

6. Марганцевые удобрения .....................................................................6

7. Заболевание вызываемые токсином Марганца .............................7

Список литературы

Введение

Во второй половине ХХ века основную опасность для здоровья населения и проблему для здравоохранения стали представлять неинфекционные заболевания, в первую очередь болезни ЦНС, и сердечно-сосудистой системы.

В данной поисково-аналитической роботе речь пойдет о химическом элементе Марганец.

Эту тему я взяла, так как сегодня она актуальна. Каждый третий человек болен какой-то болезнью, связанной с некоторыми элементами периодической системы Менделеева.

Марганец

Историческая справка

Минералы Марганца известны издавна. Древнеримский натуралист Плиний упоминает о чёрном камне, который использовали для обесцвечивания жидкой стеклянной массы; речь шла о минерале пиролюзите MnO₂. В Грузии пиролюзит с древнейших времён служил присадочным материалом при получении железа. Долгое время пиролюзит называли чёрной магнезией и считали разновидностью магнитного железняка. В 1774 году К.Шелле доказал, что это соединение неизвестного металла, а другой шведский учёный Ю.Гаи, сильно нагревая смесь пиролюзита с углём, получил Марганец загрязнённый углеродом. Название Марганец традиционно происходит от немецкого Marganerz-марганцевая руда.

Марганец - серебристо-белый твёрдый хрупкий металл. Известны четыре кристаллические модификации марганца, каждая из которых термодинамически устойчива в определённом интервале температур. Ниже 707⁰ С устойчив a-марганец, имеющий сложную структуру - в его элементарную ячейку входят 58 атомов. Сложность структуры марганца при температурах ниже 707⁰ С обусловливает его хрупкость.

Некоторые физические константы марганца приведены ниже:

Плотность, г/см³....................................................... 7,44

Т. Пл., ⁰С ................................................................. 1245

Т.кип., ⁰С................................................................ ~2080

S⁰₂₉₈, ^Дж/_{град·моль}........................................................... 32,0

DH_возг. 298, ^кДж/_моль...................................................... 280

E⁰₂₉₈ Mn²⁺ + 2e = Mn, В........................................... -1,78

Марганец - d-элемент VII группы периодической системы, с конфигурацией валентных электронов 3d⁵4s².

Некоторые сведения об этом элементе приведены ниже:

Атомная масса.................................................... 54,9380

Валентные электроны........................................... 3d⁵4s²

Металлический атомный радиус, нм..................... 0,130

Условный радиус иона Mn²⁺, нм........................... 0,052

Условный радиус иона Mn⁷⁺, нм........................... 0,046

Энергия ионизации Mn⁰® Mn⁺, эВ........................ 7,44

Содержание в земной коре, мол. доли, %......... 3,2·10^-2

Применение марганца

Марганец принадлежит к весьма распространённым элементам, составляя 0,03% от общего числа атомов земной коры. Среди тяжёлых металлов (атомный вес больше 40), к которым относятся все элементы переходных рядов, марганец занимает по распространенности в земной коре третье место вслед за железом и титаном. Небольшие количества марганца содержат многие горные породы. Вместе с тем, встречаются и скопления его кислородных соединений, главным образом в виде минерала пиролюзита - MnO₂.

Марганец в большом количестве применяется в металлургии в процессе получения сталей для удаления из них серы и кислорода. Однако в расплав добавляют не марганец, а сплав железа с марганцем - ферромарганец, который получают восстановлением пиролюзита углём. Добавки марганца к сталям повышают их устойчивость к износу и механическим напряжениям. В сплавах цветных металлов марганец увеличивает их прочность и устойчивость к коррозии.

Диоксид марганца используют в качестве катализатора в процессах окисления аммиака, органических реакциях и реакциях разложения неорганических солей. В керамической промышленности MnO₂ используют для окрашивания эмалей и глазурей в черный и тёмно-коричневый цвет. Высокодисперсный MnO₂ обладает хорошей адсорбирующей способностью и применяется для очистки воздуха от вредных примесей.

Перманганат калия применяют для отбеливания льна и шерсти, обесцвечивания технологических растворов, как окислитель органических веществ.

В медицине применяют некоторые соли марганца. Например, перманганат калия применяют как антисептическое средство в виде водного раствора, для промывания ран, полоскания горла, смазывания язв и ожогов. Раствор KMnO₄ применяют и внутрь при некоторых случаях отравления алкалоидами и цианидами. Марганец является одним из активнейших микроэлементов и встречается почти во всех растительных и живых организмах. Он улучшает процессы кроветворения в организмах.

Не стоит забывать, что соединения марганца могут оказывать токсичное действиена организм человека. Предельно допустимая концентрация марганца в воздухе 0.3 мг/м³. При выраженном отравлении наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцевого паркинсонизма.

Получение марганца

Чистый марганец может быть получен электролизом растворов его солей. Однако, поскольку 90% всей добычи марганца потребляется при изготовлении различных сплавов на основе железа, из руд обычно выплавляют прямо его высокопроцентный сплав с железом – ферромарганец.

Соединения марганца в биологических системах

Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше.

Марганец принадлежит к числу немногих элементов, способных существовать в восьми различных состояниях окисления. Однако в биологических системах реализуются только два из этих состояний: Mn (II) и Mn (III).

Объем производства марганцевой руды по предприятиям

Марганецкий ГОК

Месторождение марганцевых руд было открыто в 1883 году. В 1985 г. на базе этого месторождения начал добычу руды Покровский рудник. По мере развития рудника и возникновения новых карьеров и шахт сформировался Марганецкий ГОК.

В составе производственной структуры комбината: два карьера для открытой добычи марганцевой руды, пять шахт для подземной добычи, три обогатительных фабрики, а также необходимые вспомогательные цеха и службы, в т.ч. ремонтно-механический, транспортный и пр.

Орджоникидзевский ГОК

Основным видом выпускаемой продукции является марганцевый концентрат различных сортов с содержанием чистого марганца от 26% до 43% (в зависимости от сортности). Попутные продукты - керамзитовая глина и шламы.

Добычу марганцевой руды предприятие ведется на закрепленных за ним рудных полях. Запасов руд хватит на срок более 30 лет. Запасы марганцевой руды в Украине суммарно по Орджоникидзевскому и Марганцевому горно-обогатительным комбинатам составляет треть всех мировых запасов.

Марганцевые удобрения

Марганцевыми удобрениями служат марганцевые шлаки, содержащие до 15% марганца, а также сернокислый марганец. Но наибольшее распространение получил марганизированный суперфосфат, содержащий около 2-3% марганца.

Микроудобрения применяют также в виде некорневых подкормок, опрыскивая растения соответствующим раствором или замачивая в нем семена перед посевом.

Марганец активно влияет на обмен белков, углеводов и жиров. Важной также считается способность марганца усиливать действие инсулина и поддерживать определенный уровень холестерина в крови. В присутствии марганца организм полнее использует жиры. Сравнительно богаты этим микроэлементом крупы (в первую очередь овсяная и гречневая), фасоль, горох, говяжья печень и многие хлебобулочные изделия, которыми практически восполняется суточная потребность человека в марганце - 5,0-10,0 мг.

Заболевание вызываемые токсином Марганца

Как было сказано выше, соединения марганца вызывают токсичное воздействие на человека. Самое распостранненое заболевание – это синдром Паркинсона. Также следствие этих токсинов бывают заболевания: Центрально - Нервной Системы, пневмония, рак желудка и летаргия.

Болезнь Паркинсона

Болезнь Паркинсона — это наследственное заболевание в связи с поражением (дегенерацией нейронов) подкоркового образования мозга — «черной субстанции» из-за отсутствия фермента (L-тирозингидрогеназы) и снижения ДОФАмина. Страдая «дрожательным параличом» Джемс Паркинсон — врач, описал «свое заболевание» в литературе в 1818 году, а один из известнейших невропатологов — Шарко назвал его «болезнью Паркинсона». Частота заболевания до 70 лет — 180 больных на 100 000 населения. после 70 лет — 1800 больных на 100 000 населения. Мужчины болеют в 1.6 раза чаще, чем женщины.

Однако, помимо болезни в этих группах больных встречается и синдром Паркинсонизма, который обязан своим появлением травме головного мозга, токсическим воздействиям на организм, перенесенному энцефалиту, а также атеросклерозу сосудов головного мозга. Таким образом, перенесенное когда-то сотрясение мозга или отравление угарным газом могут быть причиной вторичного Паркинсонизма в возрасте от 50 лет.

Длительный прием таких препаратов, как резерпин, нейролептики, депрессанты и наркотики также приводит к развитию токсического Паркинсонизма.

Воспаление лёгких

Воспаление лёгких (пневмония), группа заболеваний легких у человека и животных; характеризуются воспалительным процессом в альвеолах, в межуточной ткани легкого и бронхиолах. У человека вызываются вирусами, пневмо- или стафилококками и другими микроорганизмами. Острое воспаление легких может быть крупозным (с поражением доли легкого, внезапным началом, ознобом, высокой температурой, болью в грудной клетке при дыхании), очаговым (бронхопневмония) или интерстициальным (кашель со слизисто-гнойной мокротой, температура 37-39°С). При хроническом воспалении легких поражаются бронхи, сосуды и лимфатическая система легких.

Рак желудка

Рак желудка по заболеваемости и смертности занимает второе место среди всех злокачественных опухолей. У мужчин карциному желудка выявляют в 2 раза чаще, чем у женщин. Типичный возраст - 50-75 лет.

Окружающая среда: повышенный риск развития рака желудка отмечается у лиц контактирующих с асбестом, никелем, марганцем, у рабочих на производстве резины. Считается, что инфекция Helicobacterpylori также повышает риск заболевания.

Употребление алкоголя и табака на развитие рака желудка статически не доказано.

Наличие А группы крови - имеет историческое значение, поскольку эпидемиологическими исследованиями не было подтверждено это утверждение.

Язвенная болезнь. Трансформация доброкачественных язв в карциномы происходит редко. Однако в виду того, что карциномы изъязвляются, часто ставится диагноз язвенная болезнь. Малигнизация происходит в длительно существующих каллезных язвах.

Полипы и полипоз желудка. Все полипы кроме железистой аденомы не являются предраковыми состояниями. Все полипы желудка должны быть исследованы гистологически, и все полипы размерами более 2 см должны быть удалены.

Риск развития рака желудка в 2.5 раза выше у лиц, перенесших ранее резекцию по поводу язвенной болезни. Рак развивается в пределах 15-40 лет после резекции.

Летаргия

Или мнимая смерть, как называют по-другому эту болезнь. Человека, находящегося в глубоком летаргическом сне, иногда действительно трудно отличить от умершего: у него почти не прощупывается пульс, укол булавкой или иглой не вызывает реакции, кожа бывает бледной и холодной, температура тела падает ниже нормы.

Прежде летаргический сон казался людям сверхъестественным явление и вызывал суверенный страх. И. П. Павлов установил, что это болезнь и происходит она от длительного торможения коры головного мозга, ослабленного в результате некоторых заболеваний. Случаи летаргии иногда встречаются у людей, больных малокровием.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ахметов Н.С., Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1989;

2. Некрасов Б.В., Учебник общей химии. - М.: Химия, 1981;

3. Коттон Ф., Уилкинсон Дж., Основы неорганической химии. - М.: Мир, 1979 г.;