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阅读 11394 次 历史版本 2个 创建者:暖心 (2011/6/30 11:34:01)  最新编辑:无影之云 (2011/7/20 15:12:10)
拼音:měng(Meng)
英文:Manganese
同义词条:Manganese,锰粉,锰元素,单质锰,锰金属
  
  錳是一種化學元素,它的化學符號是Mn,它的原子序數是25,是一種銀灰色的過渡金屬。  

基本性質

 
  元素符號:Mn
錳
     錳

  英文名稱:Manganese

  元素原子量:54.94

  化合價:+1、+2、+3、+4、+5、+6和+7

  元素類型:金屬元素

  體積彈性模量:120(GPa)

  原子化焓:280.3 (kJ /mol @25℃)

  熱容:26.32 J /(mol· K)導電性:0.0069510^6/(cm ·Ω )

  原子體積:7.39(立方釐米/摩爾)

  元素在太陽中的含量:10(ppm)

  元素在海水中的含量:太平洋表面:0.0001(ppm)

  地殼中含量:950(ppm)

  質子數:25

  中子數:30

  原子序數:25

  所屬周期:4

  所屬族數:VIIB

  電子層分布:2-8-13-2

  其它:Mn-3 Na3[Mn(CO)4]

  Mn-1 Na[Mn(CO)5]

  Mn0 Mn Mn2(CO)10 K6[Mn(CN)6]
錳粉
    錳粉

  Mn+1 K5[Mn(CN)6]

  Mn+3 MnF3 K3[Mn(CN)6]

  Mn+4 MnO2 K2[MnF6] MnF4

  Mn+5 Na3MnO4

  Mn+6 MnO42-

  Mn+7 MnO4- MnO3F

  晶體結構:晶胞爲體心立方晶胞,每個晶胞含有2個金屬原子。

  晶胞參數:

  a = 891.25 pm

  b = 891.25 pm

  c = 891.25 pm

  α = 90° β = 90°

  γ = 90°

  莫氏硬度:6

  電離能 (kJ /mol)

  M - M+ 717.4

  M+ - M2+ 1509.0
錳砂
     錳砂

  M2+ - M3+ 3248.4

  M3+ - M4+ 4940

  M4+ - M5+ 6990

  M5+ - M6+ 9200

  M6+ - M7+ 11508

  M7+ - M8+ 18956

  M8+ - M9+ 21400

  M9+ - M10+ 23960

  聲音在其中的傳播速率:5150(m/S)  

元素簡介

 
  銀白色金屬,質堅而脆。密度7.20克/立方釐米。熔點1244℃,沸點2097℃。化合價+2、+3、+4、+6和+7。其中以+2(Mn2+的化合物)、+4(二氧化錳,爲天然礦物)和+7(高錳酸鹽,如KMnO4)、+6(錳酸鹽,如K2MnO4)爲穩定的氧化態。在固態狀態時它以四種同素異形體存在,α錳(體心立方),β錳(立方體),γ錳(面心立方),δ錳(體心立方)。電離能爲7.435電子伏特。在空氣中易氧化,生成褐色的氧化物覆蓋層。它也易在升溫時氧化。氧化時形成層狀氧化鏽皮,最靠近金屬的氧化層是MnO,而外層是Mn3O4。在高於800℃的溫度下氧化時,MnO的厚度逐漸增加,而Mn3O4層的厚度減少。在800度以下出現第三種氧化層Mn2O2。在約450℃以下最外面的第四層氧化物MnO2是穩定的。能分解水,易溶於稀酸,並有氫氣放出,生成二價錳離子。錳和錳礦是有些極大的分别的。 

發現過程

 
  18世紀後半瑞典化學家Johann Gahn研究軟錳礦時,認爲他是一種不同於以往金屬的氧化物,但他並沒有成功分離。舍勒嚐試分離也沒有成功,於是他向Johann Gahn的助手,同時也是他好朋友的甘英求助,到了1774年甘英才成功的從錳礦中分離出錳。 並將之命名爲Managese(錳)其拉丁語:magnes,意即具磁性的(但隻有經過特殊處理的錳才會具有磁性。),及元素符號Mn亦從之而來。

  早在1913年就已知錳是組成動物的重要元素之一,但直到1931年才經由動物實驗得知和錳有關的症狀。  

元素來源

 
  以軟錳礦 (MnO2), 硬錳礦((Ba.H2O)2Mn5O10)和菱錳礦(MnCO3)等形式存在於自然界中。可用鋁熱法還原軟錳礦制得。  

化合物

 
  錳以氧化數+2、+4和+7的化合物最重要。

  在酸性溶液中,Mn3+和MnO42-均易發生歧化反應:

  2 Mn3+ + 2 H2O → Mn2+ +MnO2↓ +4 H+

  3 MnO42- + 4 H+ → 2 MnO4- + MnO2↓ + 2H2O

  Mn2+較穩定,不容易被氧化,也不容易被還原。MnO4-和MnO2有強氧化性。在鹼性溶液中,Mn(OH)2不穩定,易被空氣中的氧氣氧化爲MnO2;MnO42-也能發生歧化反應,但反應不如在酸性溶液中進行得完全。

  錳的氧化物及其水合物酸鹼性的遞變規律,是過渡金屬中最典型的:隨錳的氧化數的升高,酸性逐漸增強。  

元素用途

 
  冶金工業中用來制造特種鋼;鋼鐵生產上用錳鐵合金作爲去硫劑和去氧劑。

  錳最重要的用途是制造合金——錳鋼

  錳鋼的脾氣十分古怪而有趣:如果在鋼中加入2.5—3.5%的錳,那麼所制得的低錳鋼簡直脆得象玻璃一樣,一敲就碎。然而,如果加入13%以上的錳,制成高錳鋼,那麼就變得既堅硬又富有韌性。高錳鋼加熱到淡橙色時,變得十分柔軟,很易進行各種加工。另外,它沒有磁性,不會被磁鐵所吸引。現在,人們大量用錳鋼制造鋼磨、滾珠軸承、推土機與掘土機的剷鬥等經常受磨的構件,以及鐵軌、橋梁等。上海新建的文化廣場觀眾廳的屋頂,采用新穎的網架結構,用幾千根錳鋼鋼管焊接而成。在縱76米、横138米的扇形大廳里,中間沒有一根柱子。由於用錳鋼作爲結構材料,非常結實,而且用料比别的鋼材省,平均每平方米的屋頂隻用45公斤錳鋼。1973年興健的上海體育館(容納一萬八千人),也同樣采用錳鋼作爲網架屋頂的結構材料。在軍事上,用高錳鋼制造鋼盔、坦克鋼甲、穿甲彈的彈頭等。鍊制錳鋼時,是把含錳達60一70%的軟錫礦和鐵礦一起混合治鍊而成的。

  除了錳鋼外,錳鋼也是重要的錳合金,錳鋼含有30%的錳,具有很好的機械強度。由84%的鋼、12%的錳和4%的鎳組成的“孟加臬”合金(又名錳鎳銅齊),它的電阻隨溫度的改變很小,被用來制造精密的電學儀器。

  錳的重要化合物是二氧化錳。在大自然中,便有大量天然的二氧化錳——軟錳礦。人們早在遠古時代便知道軟錳礦了。二氧化錳是黑構色的粉末。幹電池中那些黑色的粉末,便是二氧化錳。二氧化錳能夠催化油類的氧化作用,人們常在油漆中加入它,以便加速油漆幹燥的速度。人們在制造玻璃時,常往里加入二氧化錳,因爲它能消除玻璃的綠色,使綠色玻璃變得無色透明。

  錳的另一重要化合物是高錳酸鉀(俗稱“灰錳氧”)。高錳酸鉀是紫色針狀晶體。隻要加入一點兒高錳酸鉀,便足以使一大桶水變成紫色。高錳酸鉀是很強的氧化劑,能殺菌。在公共場所的茶缸旁,常放着一桶紫色的消毒用水,人們稱之爲“灰錳水”,其實,這就是高錳酸鉀溶液,濃度爲千分之一。不過,這種水不能喝進肚里,因爲它有催吐作用,在醫學上用作洗胃劑和催吐劑。在分析化學上,高錳酸鉀常用作氧化劑,著名的高錳酸鉀法便是用它作滴定液進行化學分析的。高錳酸鉀被還原後,常變成二氧化錳。“灰錳水”用完後,底下常有些黑色的渣子,那便是二氧化錳。

  此外,碳酸錳是重要的白色顏料,俗稱“錳白”,而硫酸錳在農業上,則用作種子催芽劑或作“錳肥”——微量元素肥料。

  在動植物體中,錳的含量一般不超過十萬分之幾。但紅螞蟻體内含錳竟達萬分之五,有些細菌含錳甚至達百分之幾。人體中含錳爲百萬分之四,大部分分布在心髒、肝髒和腎髒。錳主要是影響人體的生長、血液的形成與内分泌功能。 

對人體的影響  

生理功能

  1. 可促進骨骼的生長發育。
葡萄狀菱錳
    葡萄狀菱錳

  2. 保護細胞中細粒體的完整。

  3. 保持正常的腦功能。

  4. 維持正常的糖代謝和脂肪代謝。

  5. 可改善肌體的造血功能。

  錳功效:消除疲勞,幫助消化;協助肌肉的反射作用;預防骨質疏松症;增強記憶力;緩解神經過敏和煩躁不安。  

代謝吸收

  全部小腸都能吸收錳。錳的吸收是一種迅速的可飽和過程,很可能是通過一種高親和性、低容量的主動運輸系統和一個不飽和的簡單擴散作用完成的。錳的吸收機制有可能包括兩個步驟,首先是從腸腔攝取,然後是跨過黏膜細胞輸送,兩個動力過程同時進行。在吸收過程中錳、與鈷競爭相同的吸收部位,三者中任何一個數量高都會抑制另外兩個的吸收。錳幾乎完全經腸道排泄,僅有微量經尿排泄。吸收的錳經腸道的排泄非常快。  

過量表現

  有人報告在肝功能受損、膽道不通暢或兼有兩者的病人中發現錳中毒,病人的腦MRI檢查呈明顯異常,中毒減輕後此種異常亦隨之改善。

  此外,關於口服毒性問題雖然還沒有肯定的結論,但已經有一些報告提示這一問題值得充分重視與研究。例如,有人曾發現神經系統功能障礙者腦中錳濃度高於正常;有暴力行爲的人發現錳高於正常。  

錳缺乏症

  錳缺乏症狀可影響生殖能力,有可能使後代先天性畸形,骨和軟骨的形成不正常及葡萄糖耐量受損。另外,錳的缺乏可引起神經衰弱綜合症,影響智力發育。錳缺乏還將導致胰島素合成和分泌的降低,影響糖代謝。  

正常需要

  錳的安全和足夠的每日攝入量如下表所示: 日推薦量

  組 别 年齡(歲) 錳(毫克)

  嬰 兒 0--0.5 :0.5--0.7

     0.5--1.0 :0.7--1.0

  兒童和青少年 1--3:1.0--1.5

         4--6:1.5--2.0

         7--10:2.0--3.0

         11以上:2.5--5.0

         成 人:2.5--5.0  

食物來源

  錳的主要食物來源有:糙米、核桃、麥牙、赤糖蜜、萵苣、幹菜豆、花生馬鈴薯大豆向日葵籽、小麥、大麥以及肝等。 

錳中毒

 
  錳是一種灰白色、硬脆、有光澤的金屬,錳廣泛存在於自然界中,土壤中含錳0.25%,茶葉小麥及硬殼果實含錳較多。

  接觸錳的作業有碎石、采礦、電焊、生產幹電池、染料工業等。

  錳是正常機體必需的微量無素之一,它構成體内若幹種有重要生理作用的酶,正常每天從食物中攝入錳3-9毫克。

  職業性錳中毒是由於長期吸入含錳深度較高的錳煙及錳塵而致,慢性錳中毒是職業錳中毒的主要類型。多見於錳鐵冶鍊、電焊條的制造與電焊作業以及錳礦石的開采、粉碎或幹電池的生產等作業的工人。

  臨床表現:起病緩慢,發病工齡一般5-10年,也有工作20年以上無發病者,這可能與個體敏感有關,早期輕度表現有精神差、失眠、頭昏、頭痛、無力、四肢酸痛、記憶力減退等症狀,有的人易激動、話多、好哭等情緒改變,常有食欲不好、惡心、流涎、上腹不適、性欲減退或陽痿、多汗等,四肢有時麻木、疼痛、兩腿沉重無力。

  中度中毒除上述症狀外,感覺兩腿發沉、苯拙、走路速度減慢、易於跌倒、語言不清、口吃、做精細動作困難。重度中毒以上症狀加重,四肢僵直、說知含糊不清,下頜、唇、舌出現震顫;寫字試驗時字越寫越小,叫“書寫過小症”;精神症狀爲自主的哭筆、記憶力減退、智能下降。

  如被確診爲慢性錳中毒,應脱離錳作業,到醫院進行驅錳治療,驅錳藥有依地酸鈣、二巰基丁二酸鈉,神經衰弱症狀用中藥調節。

  礦山開采、爆破、粉碎、篩選等過程用濕式作業,如水風鑽進行鑽孔、水封爆破、噴霧降塵減少粉塵飛颺。車間采取機械通風或自然通風,減少空缺陷中錳塵濃度,焊劑、焊條、蓄電池生產過程中拌料、過篩等,采取密閉和吸塵裝置,避免錳塵飛颺。加強個人防護,載濾膜口罩,飯前注意清洗,預防性體檢,早發現早治療。 

錳礦

 
錳礦
     錳礦
  中國錳礦資源較多,分布廣泛,在全國21個省(區)均有產出;有探明儲量的礦區213處,總保有儲量礦石5.66億噸,居世界第3位。中國富錳礦較少,在保有儲量中僅占6.4%。從地區分布看,以廣西湖南爲最豐富,占全國總儲量的55%;貴州雲南遼寧四川等地次之。從礦床成因類型來看,以沉積型錳礦爲主,如廣西下雷錳礦、貴州遵義錳礦、湖南湘潭錳礦、永州零陵區珠山鎮錳礦、遼寧瓦房子錳礦、江西樂平錳礦等;其次爲火山-沉積礦床,如新疆莫托沙拉鐵錳礦床;受變質礦床,如四川虎牙錳礦等;熱液改造錳礦床,如湖南瑪璃山錳礦;表生錳礦床,如廣西欽州錳礦。從成礦時代來看,自元古宙至第四紀均有錳礦形成,以震旦紀和泥盆組爲最重要。 

植物中的錳

 
  植物主要吸收錳離子(Mn)。Mn是細胞中許多酶(如脱氫酶、脱羧酶、激酶、氧化酶和過氧化物酶)的活化劑,尤其是影響糖酵解和三羧酸循環。錳使光合中水裂解爲氧。缺錳時,葉脈間缺綠,伴隨小壞死點的產生。缺綠會在嫩葉中或老葉中出現,依植物種類和生長速率決定。
 
 
 

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