МАРГАНЕЦ

МАРГАНЕЦ (лат. Manganura), Mn, хим. элемент VII группы периодич. системы Менделеева; ат. н. 25, ат. м. 54,9380; тяжёлый серебристо-белый металл. В природе элемент представлен одним стабильным изотопом ³⁵Мn.

Историческая справка. Минералы М. известны издавна. Древнеримский натуралист Плиний упоминает о чёрном камне, к-рый использовали для обесцвечивания жидкой стеклянной массы; речь шла о минерале пиролюзите МnО₂. В Грузии пиролюзит с древнейших времён служил присадочным материалом при получении железа. Долгое время пиролюзит называли чёрной магнезией и считали разновидностью магнитного железняка (магнетита). В 1774 К. Шееле показал, что это соединение неизвестного металла, а другой шведский учёный Ю. Ган, сильно нагревая смесь пиролюзита с углём, получил М., загрязнённый углеродом. Название М. традиционно производят от нем. Mangan-erz - марганцевая руда.

Распространение в природе. Среднее содержание М. в земной коре 0,1%, в большинстве изверженных пород 0,06-0,2% по массе, где он находится в рассеянном состоянии в форме Мn²⁺ (аналог Fe²⁺). На земной поверхности Мn²⁺ легко окисляется, здесь известны также минералы Мn³⁺ и Мn⁴⁺ (см. Марганцевые руды). В биосфере М. энергично мигрирует в восстановительных условиях и малоподвижен в окислит, среде. Наиболее подвижен М. в кислых водах тундры и лесных ландшафтов, где он находится в форме Мn²⁺. Содержание М. здесь часто повышено и культурные растения местами страдают от избытка М.; в почвах, озёрах, болотах образуются железо-марганцевые конкреции, озёрные и болотные руды. В сухих степях и пустынях в условиях щелочной окислит, среды М. малоподвижен, организмы бедны М., культурные растения часто нуждаются в марганцевых микроудобрениях. Речные воды бедны М. (10^-6-10^-5г/л), однако суммарный вынос этого элемента реками огромен, причём осн. его масса осаждается в прибрежной зоне. Ещё меньше М. в воде озёр, морей и океанов; во мн. местах океанич. дна распространены железо-марганцевые конкреции, образовавшиеся в прошлые геологич. периоды.

Физические и химические свойства. Плотность М. 7,2-7,4 г/см³; t_пл 1245 °С; t_кип 2150 °С. М. имеет 4 полиморфные модификации: а-Мn (кубич. объёмноцентрированная решётка с 58 атомами в элементарной ячейке), b~Мn (кубич. объёмноцентрированная с 20 атомами в ячейке), у-Мn (тетрагональная с 4 атомами в ячейке)  водных растворов с добавкой (NH₄)₂SO₄ при рН = 8,0- 8,5. Процесс ведут с анодами из свинца и катодами из титанового сплава АТ-3 или нержавеющей стали. Чешуйки М. снимают с катодов и, если необходимо, переплавляют. Галогенным процессом, напр, хлорированием руды Мп, и восстановлением галогенидов получают М. с суммой примесей ок. 0,1%. Менее чистый М. получают алюминотермией по реакции:

а также электротермией.

Применение. Основной потребитель М. - чёрная металлургия, расходующая в среднем ок. 8 - 9 кг М. на 1 га выплавляемой стали. Для введения М. в сталь применяют чаще всего его сплавы с железом - ферромарганец (70 - 80% М., 0,5 - 7,0% углерода, остальное железо и примеси). Выплавляют его в доменных и электрич. печах (см. Ферросплавы). Высокоуглеродистый ферромарганец служит для раскисления и десуль-фурации стали; средне- и малоуглеродистый - для легирования стали. Малолегированная конструкционная и рельсовая сталь содержит 0,9 - 1,6% Мп; высоколегированная, очень износоустойчивая сталь с 15% Мп и 1,25%С (изобретена англ, металлургом Р. Гейрилдом в 1883) была одной из первых легированных сталей. В СССР производится безникелевая нержавеющая сталь, содержащая 14% Сr и 15% Мп.

М. используется также в сплавах на нежелезной основе (см., напр., Манганин). Сплавы меди с М. применяют для изготовления турбинных лопаток; марганцовые бронзы - при производстве пропеллеров и др. деталей, где необходимо сочетание прочности и коррозионной устойчивости. Почти все промышленные алюминиевые сплавы и магниевые сплавы содержат М. Разработаны деформируемые сплавы на основе М., легированные медью, никелем и др. элементами. Гальваническое покрытие М. применяется для защиты металлич. изделий от коррозии.

Соединения М. применяют и при изготовлении гальванич. элементов; в произ-ве стекла и в керамич. пром-сти; в красильной и полиграфич. пром-сти, в с. х-ве (см. Микроудобрения) и т. д. Ф. Н. Тавадзе.

Марганец в организме. М. широко распространён в природе, являясь постоянной составной частью растит, и животных организмов. Содержание М. в растениях составляет десятитысячные - сотые, а в животных - стотысячные - тысячные доли процента. Беспозвоночные животные богаче М., чем позвоночные. Среди растений значит, кол-во М. накапливают нек-рые ржавчинные грибы, водяной орех, ряска, бактерии родов Leptothrix, Crenothrix и нек-рые диатомовые водоросли (Cocconeis) (до неск. процентов в золе), среди животных - рыжие муравьи, нек-рые моллюски и ракообразные (до сотых долей процента). М. - активатор ряда ферментов, участвует в процессах дыхания, фотосинтезе, биосинтезе нуклеиновых к-т и др., усиливает действие инсулина и др. гормонов, влияет на кроветворение и минеральный обмен. Недостаток М. у растений вызывает некрозы, хлороз яблони и цитрусовых, пятнистость злаков, ожоги у картофеля, ячменя и т. п. М. обнаружен во всех органах и тканях человека (наиболее богаты им печень, скелет и щитовидная железа). Суточная потребность животных и человека в М.- неск. мг (ежедневно с пищей человек получает 3-8 мг М.). Потребность в М. повышается при физич. нагрузке, при недостатке солнечного света; дети нуждаются в большем кол-ве М., чем взрослые. Показано, что недостаток М. в пище животных отрицательно влияет на их рост и развитие, вызывает анемию, т. н. лактационную тетанию, нарушение минерального обмена костной ткани. Для предотвращения указанных заболеваний в корм вводят соли М. Г. Я. Жизневская.

В медицине нек-рые соли М. (напр., KMnO₄) применяют как дезинфицирующие средства (см. Перманганат калия). Соединения М., применяемые во мн. отраслях пром-сти, могут оказывать токсич. действие на организм. Поступая в организм гл. обр. через дыхат. пути, М. накапливается в паренхиматозных органах (печень, селезёнка), костях и мышцах и выводится медленно, в течение мн. лет. Предельно допустимая концентрация соединений М. в воздухе - 0,3 мг/м³. При выраженных отравлениях наблюдается поражение нервной системы с характерным синдромом марганцевого паркинсонизма.

Лечение: витаминотерапия, холинолитич. средства и др. Профилактика: соблюдение правил гигиены труда.

Лит.: Салли А. X., Марганец, пер. с англ., М., 1959; Производство ферросплавов, 2 изд., М., 1957; Пирсон А., Марганец и его роль в фотосинтезе, в сб.: Микроэлементы, пер. с англ., М., 1962.

МАРГАНЕЦ, город в Днепропетровской области УССР. Расположен на берегу Каховского водохранилища. Ж.-д. ст. на линии Кривой Рог - Запорожье. 48,9 тыс. жит. (1973).

Осн. в 1883-86 как рабочий посёлок в связи с началом разработки марганцевого месторождения; преобразован в город в 1938. К 1940 в городе было 20 шахт и 4 обогатительных фабрики. В годы Великой Отечеств, войны 1941-45 М. с 17 авг. 1941 до 5 февр. 1944 был оккупирован нем.-фаш. войсками, нанёсшими городу большой урон. В первую послевоен. пятилетку город и его пром. предприятия были полностью восстановлены; в последующие десятилетия получили развитие экономика, наука и культура. Совр. М.- крупный центр Никопольского марганцеворудного бассейна. Имеется горно-обогатит. комбинат по добыче и переработке марганцевой руды, к-рый является поставщиком марганцевого концентрата для металлургич. предприятий страны и экспорта. Заводы: рудоремонтный, строительных материалов; ф-ки: кондитерская, швейная, мебельная, лентоткацкая. Предприятия пищевой промышленности. Лесомелиоративная станция. Вечернее отделение Криворожского горнорудного ин-та, горный техникум. Историко-краеведч. музей.