Mangán
Mangán patrí do VII. skupiny spolu s techníciom a réniom. Je to oceľovo sivý kov. Je taký krehký, že ho možno roztĺcť na prášok. Objavil ho v roku1774
C. W. Scheele a v tom istom získal J. Gahn nečistý kovový mangán redukciou burelu uhlíkom. Názov mangánu je odvodený z gréckeho slova "manganizien", čo znamená čistiť, keďže burel sa používal na čírenie skla. Mangán je po železe najvyskytovanejší kov. Patrí medzi d-prvky. Vo väzbách uplatňujú nielen svoje 4s2 e- ale aj 3d5 e-. Všetkých päť 3d-orbilalov má obsadených po jednom elektróne, je to najstabilnejšie usporiadanie. Toto podmieňuje stálosť mangánu v oxidačnom čísle II, elektróny sa uvoľňuje z 4s2 orbitálu.
Všetky zlúčeniny mangánu, ktoré majú elektróny v d-orbitály, sú farebné.
Oxidačné čísla mangánu sú v rozmedzí od VII po –III. Mn2+ manganatý katión bledoružový
Mn3+ manganitý katión červený
MnO3 - manganičitanový anión modrý
MnO4 2- manganový anión zelený
MnO4 - manganistanový anión fialový
MnII, MnIII –zásadotvorné
MnIV – amfotérne (vyskytujú sa zriedkavo sú veľmi nestále)
MnVI, MnVII – kyselinotvorné
Výskyt v prírode:
Mangán je v prírode veľmi rozšírený ( 0,032 mólových % v zemskej kôre).Vyskytuje výlučne v podobe zlúčenín, z ktorých najdôležitejšie sú oxidy burel (pyroluzit) MnO2,
braunit Mn2O3, manganit MnO(OH) a hausmatit Mn3O4, ktorý je podvojným oxidom
2 MnO. MnO2. Významný je aj dialogit (rodochrozit) MnCO3.Manganaté soli často obsahujú železo.
Výroba:
· aluminotermicky z Mn3O4 (MnO. Mn2O3),na ktorý sa prevedie MnO2 zahriatím
I, 3 MnO2 --> Mn3O4 + O2
II, 3 Mn3O4 + 8 Al --> 9 Mn + 4 Al2O3
· elektrolýzou MnSO4
· priemyselne s vyrába ako feromangán
Zo značnej časti mangánových rúd, obsahujúcich železo, sa nevyrába čistý mangán , ale jeho zliatina so železom, tzv.
feromangán (75% až 80% Mn) a zrkadlovina (15 až 20% Mn).Výroba sa uskutočňuje redukciou zmesi oxidov železa a mangánu uhlíkom.
Používa sa na výrobu ocele.
Mangán tu má dve funkcie:
¨ jeho veľká reaktivita pri vysokých teplotách umožňuje odstrániť z roztavenej ocele zvyšky rozpustených zlúčenín kyslíka a síry, ktoré v podobe oxidu alebo sulfidu mangánatého prechádzajú do trosky, tým sa zvyšuje kvalita ocele.
¨ Mn sa využíva na prípravu mangánových ocelí, ktoré sú veľmi tvrdé a odolné proti opotrebeniu.
Čistý mangán sa používa na výrobu zliatin. Manganín (84% Cu, 12% Mn, 4% Ni) sa používa na výrobu elektrických odporov. Heuslerove zliatiny, obsahujú Mn, Al, Sn alebo Sb.
Zo zlúčenín mangánu má vysoké uplatnenie v priemysle burel. Využíva sa v sklárstve na čírenie skla a aj pri výrobe suchých elektrických článkoch ako depolarizačný prostriedok. Pyrozulit, α – MnO2 tento prírodný burel obsahuje 63% Mn. Je tetragonálny a môže tvoriť krehké klinovité kryštáliky bielosivej farby s kovovým leskom. Je paramagnetický a rozpustný v HCl. Jeho kryštalické vzorky sa na Slovensku vyskytovali v Grossanoch v okolí Železníka, zmesné sedimentárne rudy boli ťažené v Kišovciach a Švábovciach při Poprade.
Mn z bioanorganického hľadiska:
Mangán patrí medzi esenciálne stopové prvky. V pôdach sa vyskytuje v oxidačnom čísle II, III, IV. Zlúčeniny MnIV sú nerozpustné v pôdnych roztokoch. Do rastlín sa mangán dostáva z pôdy. V rastlinách sa obsah mangánu pohybuje v rozpätí od 20 do 500mg. Množstvo mangánu v živočíšnom a ľudskom tele je malé. Najviac sa nachádza v pečeni (u človeka 1,7 mg.kg-1), v obličkách (u človeka 0,87 mg.kg-1), kostiach a vlasoch. Ľudský a živočíšny organizmus prijíma mangán predovšetkým rastlinou potravou. Mangán sa nachádza v orechoch, v nemletom obilí , v zelenej listovej zelenine ,v čaji , v cvikle a v žĺtku. Denná dávka: deti:1-5mg, dospelí: 2-5mg. Mangán najčastejšie býva viazaný v komplexoch s bielkovinami, ktoré sú časťou alebo aktivátormi niektorých enzýmov.
Mangán má dôležitú úlohu v rôznych metabolických procesoch. Je dôležitý pre rast mnohých buniek, rast kostí, je súčasťou metaloenzýmov ako pyruvátkarboxyláza, acetátdekarboxyláza. Mangán sa zúčastňuje na syntéze cholesterolu a mastných kyselín, je dôležitý pri tvorbe materského mlieka, pohlavných hormónov a tyroxínu- hormónu štítnej žľazy, dôležitý pre bezchybné fungovanie centrálnej mozgovej sústavy, pomáha ako prevencia proti cukrovke a posilňuje mužskú potenciu. V krvi je mangán viazaný z 2/3 na bunečné štruktúry. Transport mangánu a výmena s tkanivami sa deje prostredníctvom transmanganínu, v ktorom jeden ión kovu viaže viac ako jednu molekulu proteínu. Mangán sa v črevách zle vstrebáva, preto je pomerne veľké množstvo vo výkaloch.
Pyruvátkarboxyláza – je metaloenzým obsahujúci 4 subjednotky. Každá subjednotka obsahuje okrem bielkovinovej časti jeden biotín a jeden MáII. Obsahuje štyri manganaté ióny.
Kyselina pyrohroznová sa v prítomnosti pyruvátkarboxylázy, biotínu a ATP karboxyluje na kyselinu oxaloctovú.
Schéma 1
Oxalacetátdekarboxyláza – metaloenzým obsahujúci MnII, katalyzuje dekarboxyláciu kyseliny oxaloctovej na kyselinu pyrohroznovú a CO2. Schéma 2
Táto reakcia vyžaduje katalytické účinok aj niektorých ďalších kovových iónov ( ZnII, CuII ).
Alifatická kataláza – má vzťah k vývoju a rastu kostí.
Pyruvátkináza – katalyzuje prenos zbytku kyseliny fosforečnej z kyseliny 2 – fosfenol – pyrohroznovej na ADP, za vzniku ATP a kyselinu pyrohroznovej.
Schéma 3
Pyruvátkináza pre svoju aktivitu vyžaduje prítomnosť kovových iónov – manganatý a draselný.
Mn2+ súvisí aj so syntézou DNA, najmä pri transkripcii RNA. RNA – polymeráza potrebuje pre svoju funkciu prítomnosť kovových iónov, najmä Mn2+.
Vstrebávaniu Mn bráni príjem vysokých dávok Ca a P,
Príznaky nedostatku - disproporcia- nohy príliš veľké alebo malé v pomere k telu, strata výkonnosti svalov, kŕče. nadbytku - nepravdepodobné z výživy.
Zdroje:
Gažo J. a kol.: Všeobecná a anorganická chémia. Alfa, Bratislava 1978 - Hnát I.: Chémia. Enigma, Nitra 1997 - Kossut M.: Mineralógia. Elfa, Košice 2001 - http://www.szske.sk/prace2002/psp/mangan.htm - http://www.infovek.sk/predmety/chemia/temuc/chbz/mirec/051.htm -
|