МАНГАН

МАНГАН (марганець) Mn (Manganum < нім. Manganerz < італ. manganese) — хімічний елемент VIIВ групи четвертого періоду періодичної системи елементів Д.І. Менделєєва з пор. н. 25 і ат. м. 54,9380. Складається з одного стійкого ізотопу 55Mn; валентні електрони — 3d54s2; металічний радіус — 0,130 нм; радіус умовного іона Mn7+ — 0,046 нм; енергія іонізації Mn0 → Mn+ 7,44 єВ; відносна електронегативність — 1,5; густина — 7,44 г/см3; Тпл — 12440С.

М. — один з найпоширеніших елементів на Землі. Його вміст у земній корі становить
9·10–2%. У вільному стані у природі М. не виявлено. Більш важлива природна сполука М. — піролюзит MnO2⋅nH2O. У вигляді простої речовини М. — це сріблясто-білий, твердий і стійкий на повітрі тугоплавкий метал. У техніці та лабораторіях М. одержують відновленням з оксидів карбоном або силіцієм, напр.:

MnO2 + Si = Mn + SiO2

або

MnO2 + 2C = Mn + 2CO

У зв’язку з тим, що М. головним чином використовують як добавку до різних сортів сталі, зазвичай одержують не чистий Mn, а феромарганець. Для медичних цілей його додатково очищають. При нагріванні на повітрі М. стійкий завдяки утворенню на його поверхні захисної плівки Mn2O3. При значному нагріванні він згорає з утворенням оксиду складу Mn3O4: 3Mn + 2O2 = Mn3O4. З кислотами-неокисниками М. взаємодіє повільно, при цьому утворюються тільки похідні Mn (II): Mn + 2HCl = MnCl2 + H2. М. реагує з кислотами-окисниками (HNO3, H2SO4(k)): 3Mn + 8HNO3 = 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O. При нагріванні М. енергійно взаємодіє з галогенами. Так, із фтором та хлором він утворює сполуки, які відповідають проміжним ступеням окиснення +2, +3, +4 (MnCl2, MnCl3, MnCl4), тоді як з бромом та йодом — лише дигалогеніди (MnBr2). З Нітрогеном М. утворює стехіометричні та нестехіометричні нітриди: Mn4N, Mn2N, Mn3N2; з Карбоном — карбіди: Mn3C, Mn5C; з Силіцієм — силіциди: Mn3Si, Mn5Si3. З Оксигеном М. утворює низку оксидів: манган(ІІ)оксид (MnO) одержують відновленням MnO2: MnO2 +H2 = MnO + H2O. MnO має основні властивості. М.(ІІІ)оксид (Mn2O3) утворюється при тривалому нагріванні на повітрі MnO2: 4MnO2 = 2Mn2O3 + O2↑. Mn2O3 також має основні властивості. М.(ІV)оксид (MnO2) одержують безпосереднім окисненням М. киснем повітря: Mn + O2 → MnO2; MnO2 характеризується амфотерними властивостями. Найбільше значення серед усіх оксидів має MnO2 — тверда речовина із забарвленням від темно-сірого до чорного, яка зустрічається у природі у вигляді мінералу піролюзиту. М.(VII)оксид (Mn2O7) — кислотний оксид (зеленувато-бура масляниста рідина), дуже сильний окисник, який вибухає навіть при слабкому ударі: Mn2O7 = Mn2O3 + 2O2↑. Етер, етанол та інші органічні рідини при контакті з Mn2O7 спалахують. Гідроксиди М.: Mn(OH)2; Mn(OH)4; (H2MnO4); HMnO4. Манганати (солі H2MnO4) — сполуки яскраво-зеленого кольору, які у нейтральному та кислому середовищі диспропорціонують, як і відповідна їм кислота: 3K2MnO4 + 2H2O = MnO2 + 2KMnO4 + 4KOH. У чистому вигляді HMnO4 не виділений, а його водний розчин — це сильна перманганатна кислота, її солі — перманганати. Найбільше значення у фармацевтичній практиці має калій перманганат KMnO4 — сполука М. у вищому ступені окиснення (+7). Калій перманганат — це темно-фіолетові кристали, малорозчинні у воді. Його одержують електролізом концентрованого розчину K2MnO4. KMnO4 є сильним окисником, залежно від pH середовища утворюються різні продукти його відновлення. При нагріванні калій перманганат розкладається з утворенням кисню: 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑. Цю реакцію використовують для одержання кисню.

М. є важливим елементом життєдіяльності усіх живих організмів. Його загальна масова частка в організмі людини становить 1·10–5%. Добова потреба людини у ньому — 5–7 мг. Він потрапляє в організм головним чином з рослинними харчовими продуктами. Найбільша його кількість міститься у вівсяній, пшеничній крупі та рисі. Багато М. знаходиться у мигдальних горіхах, молочному шоколаді. Біологічна дія М. зумовлена його здатністю до комплексоутворення з оксиген- та нітрогенвмісними лігандами ферментів, гормонів та вітамінів. Завдяки цьому він впливає на жировий, білковий та вуглеводний обмін. Його нестача призводить до відкладання жиру в організмі, що викликає патологічне ожиріння. Він впливає на мінеральний обмін: солі М. сприяють засвоєнню фосфору і кальцію, беруть участь у засвоєнні йоду та синтезі гормонів щитовидної залози. У комбінації з солями Купруму М. стимулює процеси кровотворення. Солі М. входять до складу багатьох полівітамінів із мікроелементами. Широке застосування у медичній практиці має калій перманганат. Розчини KMnO4 з масовою часткою 0,01–0,1% використовують в урології та гінекології для полоскань і спринцювань, для промивання шлунка при отруєннях; розчини більш високих концентрацій (0,1–0,5%) — для промивання ран. При опіках першого ступеня рекомендують обробляти поверхню розчином KMnO4 з масовою часткою 2,5–4%. Сполуки М. виявляють противірусну, протипухлинну, антимікробну дію, а також активують ферментативні системи. М. входить до складу ЛП, які виявляють антимікробну, припікальну, в’яжучу, протикаріозну дію. Як мікроелемент М. входить до складу багатьох полівітамінних препаратів.

БМЭ. — М., 1980. — Т. 13; Машковский М.Д. Лекарственные препараты: В 2 т. — К., 2000. — Т. 1; Суховєєв В.В., Сенченко Г.Г., Ковтун Г.О., Приплавмо С.О. Металовмісні лікарські препарати. — К., 2000; Химическая энциклопедия. — М., 1990. — Т. 2.