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; Т_пл — 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, H₂SO_4(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.