حقائق و معلومات عن عنصر المنغنيز (Manganese)، العنصر الذي يعتبر من المعادن الانتقالية الصلبة جدًا والقصفة, والذي يكون لونه أبيض رمادي, ويوجد في الطبيعية ضمن مجموعة متنوعة من المعادن، إلا أنه لا يوجد بمفرده، وهو أحد العناصر الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية إذ يتوزّع على نطاقٍ واسعٍ في جميع أنحاء سطح الكوكب، كما يُعتبر ثاني أكسيد المنغنيز أو ما يُسمى البيرولوزيت واحدًا من أكثر أشكال المنغنيز شيوعًا.

المنغنيز ضروريٌّ جدًا لحياة الإنسان والحيوان لدوره في العمليات الاستقلابية.

تُستخدم العديد من السبائك التي تحتوي على المنغنيز في إنتاج الصلب وصناعة الزجاج، وحتى في جعل الألمنيوم في علب الكولا أرقَّ وأصلب.

ثاني أكسيد المنغنيز (البيرولوزيت)

حقائق

  • العدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 25
  • الرمز الذري (على الجدول الدوري للعناصر): Mn
  • الوزن الذري (متوسط كتلة الذرة): 54.938
  • الكثافة: 7.43 غرام / سم مكعب
  • الحالة في درجة حرارة الغرفة: صلب
  • نقطة الانصهار: 2282 درجة فهرنهايت (1250 درجة مئوية)
  • نقطة الغليان: 3740 فهرنهايت (2060 درجة مئوية)
  • عدد النظائر الطبيعية (ذرات لنفس العنصر تختلف بعدد النيوترونات): نظير واحد، بالإضافة إلى 21 نظيرًا مشعًا بعمر قصير جدًا، واصطناعيًا بعمر نصفي قصير للغاية.
  • النظير الأكثر شيوعًا: Mn – 55

التاريخ

وفقًا لرأي الكاتب جون إيمسلي في مقاله المنشور حول الكيمياء الطبيعية, استُخدم المنغنيز منذ العصور القديمة. كتب الفيلسوف اليوناني بيليني الأكبر في القرن الأول الميلادي أيضًا أنَّ فناني الكهوف في فرنسا كانوا قد استخدموا الخام الأسود (ثاني أكسيد المنغنيز أو البيرولوزيت) منذ 30 ألف عام على الأقل, واستُخدم أيضًا في صناعة الزجاج لجعله شفافًا وكصباغٍ أسود في الفخار.

في عام 1740، لاحظ الكيميائي الألماني يوهان هاينريش بوت أنَّ البيرولوزيت يحتوي على معدنٍ أرضيٍّ جديد, والذي اعتُقد أنه بديلٌ عن الحديد. وكان الكيميائي النمساوي إغناطيوس غوتفريد كايم أول من عزل المنغنيز عام 1770م، لم يكن المعدن المعزول نقيًا، وباءت عدة محاولاتٍ لتنقيته بالفشل. اقترب الكيميائي السويدي يوهان جوتليب غان من ذلك عام 1774 عندما أنتج معدنًا أبيض صلبًا قصفًا.

اقرأ ايضًا:

كلا الزجاج ليس صلبًا.. إذًا ما هي حالة المادة فيه؟

هل تعلم؟

  • يُعتبر المنغنيز من المعادن الانتقالية, والتي تتميز بكونها مرنة ومطاوعة وناقلة للحرارة والكهرباء.
  • بحسب مختبر لوس ألاموس الوطني، جاءت تسمية المنغنيز من الكلمة اللاتينية «ماغنس» والتي تعني مغناطيس، وعلى الرغم من أنَّ المنغنيز في حدّ ذاته غير مُمغنط, إلا أنَّ السبائك التي تجمعه مع الألمنيوم والنحاس والأنتيمون لها فعاليةٌ مغناطيسية كبيرة للغاية.
  • بحسب Lenntech، فإنَّ المنغنيز النقي نشطٌ جدًا, فهو يحترق بالأكسجين ويتأكسد في الماء ويذوب أيضًا في الأحماض المُمدّدة، ويوجد بوفرةٍ في التربة ضمن الأكاسيد والهيدروكسيدات.
  • وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء، فإنَّ المنغنيز هو ثاني أكثر المعادن وفرةً في قشرة الأرض.
  • بحسب Chemicool، فإنَّ المنغنيز ضروريٌ لعملية التركيب الضوئيّ، ويُستخدم في إنتاج الأكسجين.
  • حسبما ذكر إيمسلي في مقاله المنشور في مجلة نيتشر, فقد اكتشف عام 1950م أنَّ المنغنيز ضروريٌّ لحياة الإنسان.
  • بحسب Chemicool، فإنَّ للمنغنيز دورًا أساسيًا في الوظائف الاستقلابية، إذ يحتوي جسم الإنسان على 10 – 20 ملغ من المنغنيز تقريبًا، وبسبب عدم القدرة على تخزينه فإننا بحاجةٍ إلى التزوّد به باستمرارٍ من خلال الغذاء.
  • بحسب Lenntech, تتضمّن الأطعمة التي تحتوي تراكيز عالية من المنغنيز كلًا من السبانخ، والشاي، وبعض الأعشاب، والحبوب، والأرز، وفول الصويا، والبيض، والمكسرات، وزيت الزيتون، والفاصولياء الخضراء، والمحار.
  • بحسب المركز الطبيّ في جامعة ميرلاند، يوجد المنغنيز بشكلٍ أساسيّ في العظام والكبد والكلى والبنكرياس، ويساعد الجسم على تكوين النُسج الضامّة، والعظام، وعوامل تخثّر الدم، والهرمونات الجنسية.
  • وفقًا لـ Lenntech، فإنَّ المنغنيز ضروريٌ لجميع الأنواع وليس للإنسان فقط، ويمكن لبعض الأنواع تخزينه ومراكمته كالمشطورات والرخويات والإسفنجيات.
  • إنَّ التراكيز العالية من المنغنيز من الممكن أن تكون سامة، ووفقًا لـ Lenntech، فإنَّ أعراض زيادته تتضمّن الهلوسة والنسيان وتلف الأعصاب والبلادة وضعف العضلات والصداع والأرق، ومن الممكن أن تسبّب داء باركنسون، والصمات الرئوية، والتهاب القصبات، والعجز الجنسي عند الرجال، وانفصام الشخصية.
  • قد تسبّب التراكيز المنخفضة السمنة، و(عدم تحمّل الغلوكوز – (glucose intolerance، وتخثّر الدم، والأمراض الجلدية، وانخفاض مستويات الكولسترول، والاضطرابات الهيكلية، بالإضافة إلى أعراض عصبية وحتى تغيّرات في لون الشعر.
  • بحسب المركز الطبي في جامعة ميريلاند، ربما يكون المنغنيز مفيدًا في علاج هشاشة العظام، والتهاب المفاصل، والمتلازمة السابقة للحيض، والداء السكري، والصرع.
  • بحسب الجمعية الملكية للكيمياء, يُستخدم المنغنيز بشكلٍ أساسيّ ضمن السبائك بسبب قصافته.
  • يُستخدم المنغنيز في جعل الزجاج شفافًا، ويُستخدم لإزالة الكبريت وأكسدة الفولاذ في منتجات الصلب.
  • ويستعمل أيضًا لتخفيض نسبة الأوكتان في البنزين، بالإضافة إلى استخدامه كصباغٍ أسود وبني في الطلاءات، وكمادة مالئة في بطاريات الخلايا الجافة، وتساعد خلائطه على تقوية الألمنيوم في علب المشروبات الغازية.
  • وبحسب مختبر جيفرسون، فإنَّ اللون الأرجواني للبنفسج يعود إلى احتوائه على المنغنيز.
  • ذكر جون إيميسلي أنَّ عدم وجود المنغنيز في الصخور الرسوبية -التي يعود تاريخها إلى 400 و1800 مليون سنة- يشير إلى انخفاض مستويات الأكسجين في المحيط آنذاك.
  • بحسب الجمعية الملكية للكيمياء, يُستخرج المنغنيز بشكلٍ أساسي في الصين وأفريقيا وأستراليا والغابون.
    ويوجد عادة ضمن أكاسيد, ويمكن عزله باستخدام الصوديوم والمغنيزيوم أو الألمنيوم أو عبر التحليل الكهربائيّ.
  • بحسب Lenntech, يُستخرج سنويًا ما لا يقلّ عن 25 مليون طن من خام المنغنيز.
  • وبحسب المسح الجيولوجي الأمريكيّ، فإنَّ حوالي 85 -90 % من المنغنيز المُستخرج يُستخدم في صناعة الصلب.

اقرأ ايضًا:

معلومات وحقائق عن عنصر الأنتيمون (الإثْمد)

الأبحاث الحالية

يُعتبرُ المجال الصحيّ أحد أكبر مجالات الأبحاث حول المنغنيز، من المعروف أنَّ للمنغنيز دورًا أساسيًا في أداء وظائف أجهزة البشر بالشكل المناسب, وتُعتبر زيادته ضارةً عليك، وقد أُجريت الكثير من الأبحاث للتقصّي عن فرط المنغنيز. تركّز إحدى مجموعات الدراسات على العلاقة المُحتملة بين نسبة المنغنيز عند الأطفال، ونشاطهم الفكري.

نُشرت دراسةٌ قام بها مجموعة من الباحثين في الولايات المتحدة وبنغلادش عام 2011 في علم السموم العصبية من قِبل واسرمان وآخرين, وكانت امتدادًا لدراسةٍ سابقة شملت تأثير الزرنيخ فقط على الأطفال. اختبر الباحثون مستويات المنغنيز عند 299 طفلًا تتراوح أعمارهم بين 8 و11 عامًا، وجدت الدراسة علاقةً ذات دلالةٍ إحصائية بين تراكيز متنوعة للمنغنيز والتفكير الإدراكيّ وخبرات الذاكرة.

نُشرت عدة دراساتٍ إضافية متابعة لسابقاتها في السنوات اللاحقة، من بينها تلك المنشورة في Environmental Health Perspectives عام 2015 من قِبل واسرمان وآخرين، وتضمّنت حوالي 300 طفل بعمر 10 سنوات. نُشرت دراسةٌ أخرى في Environmental Health عام 2016 من قِبل رودريغيز وآخرين، تضمّنت أكثر من 500 طفل بعمر 2 – 3 سنوات. تضمّنت كلتا الدراستين مشاركة فُرق من العلماء من الولايات المتحدة وبنغلاديش في العمل على أطفال بنغلاديش.

أُخذت عيناتٌ دموية في كلتا الدراستين وتم قياس تراكيز المنغنيز والزرنيخ (بالإضافة إلى الرصاص في الدراسة الثانية). وكما هو الحال مع دراسة عام 2011، وجد الباحثون أنَّ انخفاض تراكيز المنغنيز (وكذلك الزرنيخ والرصاص) في مياه الشرب أظهر زيادة في الذاكرة العاملة والوظائف المعرفية الأخرى، وسيُجرى بحثٌ أيضًا لتحديد التأثيرات طويلة الأمد للتراكيز العالية من المنغنيز على ذكاء الأطفال.

نُشرت دراسةٌ أخرى في Environmental Health Perspectives من قِبل روحمان وآخرين، تضمّنت مشاركة مجموعةٍ من العلماء من السويد وبنغلاديش قاموا بإجراء دراسةٍ مماثلةٍ تركّز على السلوك والقدرات المعرفية عند أطفال بنغلادش بعمر 10 سنوات. إذ قاموا بدراسة مجموعةٍ من الأطفال منذ أن كانت أمهاتهم حبالى بهم حتى بلوغهم العاشرة، وأظهرت أنَّ فرط المنغنيز في أعمار مبكرة قد يؤدي إلى زيادة خطر حدوث المشكلات السلوكية عندما يصبحون بعمر العاشرة.

مصادر إضافية:

  • ترجمة: زياد الباش
  • تدقيق: تسنيم المنجّد
  • تحرير: حسام صفاء
  • المصدر