Міністерство освіти і науки України
Національний гірничий університет
Кафедра екології
Пошуково-аналітична робота
З дисципліни: «Екологія людини»
На тему: «Марганець»
Виконала:
Ст. групи ГЕК-02-1
Філоненко Є. С.
Перевірив:
Богданов В. К.
Дніпропетровськ
2004
Зміст:
Введення
1. Історична довідка ................................................ ........................ 4
2. Застосування марганцю ................................................ ........................ 5
3. Отримання марганцю ................................................ ........................... 5
4. Сполуки марганцю в біологічних системах ........................... 5
5. Обсяг виробництва марганцевої руди на підприємствах ............. 6
6. Марганцеві добрива ................................................ ..................... 6
7. Захворювання викликані токсином Марганця ............................. 7
Список літератури
Введення
У другій половині ХХ століття основну небезпеку для здоров'я населення і проблему для охорони здоров'я стали представляти неінфекційні захворювання, в першу чергу хвороби ЦНС, і серцево-судинної системи.
У даній пошуково-аналітичної роботі мова піде про хімічний елемент Марганець.
Цю тему я взяла, так як сьогодні вона актуальна. Кожна третя людина хвора якоюсь хворобою, пов'язаної з деякими елементами періодичної системи Менделєєва.
Марганець
Історична довідка
Мінерали Марганця відомі здавна. Давньоримський натураліст Пліній згадує про чорному камені, який використовували для знебарвлення рідкої скляної маси; мова йшла про мінералі Пиролюзит MnO 2. У Грузії піролюзит з найдавніших часів служив присадним матеріалом при отриманні заліза. Довгий час піролюзит називали чорної магнезією і вважали різновидом магнітного залізняку. У 1774 році К. Шелле довів, що це з'єднання невідомого металу, а інший шведський учений Ю. Гаї, сильно нагріваючи суміш пиролюзита з вугіллям, отримав Марганець забруднений вуглецем. Назва Марганець традиційно походить від німецького Marganerz - марганцева руда.
Марганець - сріблясто-білий твердий крихкий метал. Відомі чотири кристалічні модифікації марганцю, кожна з яких термодинамічно стійка в певному інтервалі температур. Нижче 707 0 С стійкий a-марганець, що має складну структуру - у його елементарну комірку входять 58 атомів. Складність структури марганцю при температурах нижче 707 0 С обумовлює його крихкість.
Деякі фізичні константи марганцю наведені нижче:
Щільність, г / см 3 ............................................ ........... 7,44
Т. Пл., 0 С ........................................... ...................... 1245
Т.кіп., 0 С. .......................................... ..................... ~ 2080
S 0 298, Дж / град · моль ......................................... .................. 32,0
DH возг. 298, кДж / моль .......................................... ............ 280
E 0298 Mn 2 + + 2e = Mn, В. ..................................... ..... -1,78
Марганець - d-елемент VII групи періодичної системи, з конфігурацією валентних електронів 3d 5 4s 2.
Деякі відомості про цей елемент наведені нижче:
Атомна маса ................................................ .... 54,9380
Валентні електрони ........................................... 3d 5 4s 2
Металевий атомний радіус, нм ..................... 0,130
Умовний радіус іона Mn 2 +, нм ........................... 0,052
Умовний радіус іона Mn 7 +, нм ........................... 0,046
Енергія іонізації Mn 0 ® Mn +, еВ ........................ 7,44
Вміст у земній корі, мовляв. частки, %......... 3,2 · 10 -2
Застосування марганцю
Марганець належить до досить поширеним елементам, складаючи 0,03% від загального числа атомів земної кори. Серед важких металів (атомна вага більше 40), до яких відносяться всі елементи перехідних рядів, марганець займає за поширеністю у земній корі третє місце слідом за залізом і титаном. Невеликі кількості марганцю містять багато гірські породи. Разом з тим, зустрічаються і скупчення його кисневих сполук, головним чином у вигляді мінералу пиролюзита - MnO 2.
Марганець у великій кількості застосовується в металургії в процесі отримання сталей для видалення з них сірки і кисню. Проте в розплав додають не марганець, а сплав заліза з марганцем - феромарганець, який отримують відновленням пиролюзита вугіллям. Добавки марганцю до сталей підвищують їх стійкість до зношування і механічним напруженням. У сплавах кольорових металів марганець збільшує їх міцність і стійкість до корозії.
Діоксид марганцю використовують в якості каталізатора у процесах окислення аміаку, органічних реакціях і реакціях розкладання неорганічних солей. У керамічній промисловості MnO 2 використовують для фарбування емалей і глазурі в чорний і темно-коричневий колір. Високодисперсний MnO 2 володіє хорошою адсорбуючою здатністю і застосовується для очищення повітря від шкідливих домішок.
Перманганат калію застосовують для відбілювання льону і вовни, знебарвлення технологічних розчинів, як окислювач органічних речовин.
У медицині застосовують деякі солі марганцю. Наприклад, перманганат калію застосовують як антисептичний засіб у вигляді водного розчину, для промивання ран, полоскання горла, змащування виразок та опіків. Розчин KMnO 4 застосовують і всередину при деяких випадках отруєння алкалоїдами і ціанідами. Марганець є одним з найактивніших мікроелементів і зустрічається майже в усіх рослинних і живих організмах. Він покращує процеси кровотворення в організмах.
Не варто забувати, що сполуки марганцю можуть надавати токсичну дію на організм людини. Гранично допустима концентрація марганцю в повітрі 0.3 мг / м 3. При вираженому отруєнні спостерігається ураження нервової системи з характерним синдромом марганцевого паркінсонізму.
Отримання марганцю
Чистий марганець може бути отриманий електролізом розчинів його солей. Однак, оскільки 90% всього видобутку марганцю споживається при виготовленні різних сплавів на основі заліза, з руд зазвичай виплавляють прямо його високопроцентний сплав із залізом - феромарганець.
Сполуки марганцю в біологічних системах
Марганець вельми цікавий в біохімічному відношенні. Точні аналізи показують, що він є в організмах всіх рослин і тварин. Зміст його зазвичай не перевищує тисячних часток відсотка, але іноді буває значно вище.
Марганець належить до числа небагатьох елементів, здатних існувати у восьми різних станах окислення. Однак у біологічних системах реалізуються тільки два з цих станів: Mn (II) і Mn (III).
Обсяг виробництва марганцевої руди на підприємствах
Марганецький ГЗК
Родовище марганцевих руд було відкрито в 1883 році. У 1985 р. на базі цього родовища почав видобуток руди Покровський рудник. У міру розвитку рудника і нових кар'єрів і шахт сформувався Марганецький ГЗК.
У складі виробничої структури комбінату: два кар'єри для відкритого видобутку марганцевої руди, п'ять шахт для підземного видобутку, три збагачувальних фабрики, а також необхідні допоміжні цехи та служби, в т.ч. ремонтно-механічний, транспортний і пр.
Орджонікідзевський ГЗК
Основним видом продукції, що випускається є марганцевий концентрат різних сортів з вмістом чистого марганцю від 26% до 43% (залежно від сортності). Попутні продукти - керамзитовая глина і шлами.
Здобич марганцевої руди підприємство ведеться на закріплених за ним рудних полях. Запасів руд вистачить на термін більше 30 років. Запаси марганцевої руди в Україні сумарно по Орджонікідзевському і Марганцевому гірничо-збагачувальним комбінатам становить третину світових запасів.
Марганцеві добрива
Марганцевими добривами служать марганцеві шлаки, що містять до 15% марганцю, а також сірчанокислий марганець. Але найбільшого поширення набув марганізірованний суперфосфат, містить близько 2-3% марганцю.
Мікродобрива застосовують також у вигляді некореневої підгодівлі, обприскуючи рослини відповідним розчином або замачівая в ньому насіння перед посівом.
Марганець активно впливає на обмін білків, вуглеводів і жирів. Важливою також вважається здатність марганцю посилювати дію інсуліну і підтримувати певний рівень холестерину в крові. У присутності марганцю організм повніше використовує жири. Порівняно багаті цим мікроелементом крупи (в першу чергу вівсяна і гречана), квасоля, горох, яловича печінка і багато хлібобулочні вироби, якими практично заповнюється добова потреба людини в марганці - 5,0-10,0 мг.
Захворювання викликані токсином Марганця
Як було сказано вище, сполуки марганцю викликають токсичну дію на людину. Саме распостранненое захворювання - це синдром Паркінсона. Також слідство цих токсинів бувають захворювання: Центрально - Нервової Системи, пневмонія, рак шлунку і летаргія.
Хвороба Паркінсона
Хвороба Паркінсона - це спадкове захворювання у зв'язку з поразкою (дегенерацією нейронів) підкоркового освіти мозку - «чорної субстанції» через відсутність ферменту (L-тірозінгідрогенази) і зниження дофаміну. Страждаючи «тримтливим паралічем» Джемс Паркінсон - лікар, описав «своє захворювання» в літературі в 1818 році, а один з найвідоміших невропатологів - Шарко назвав його «хворобою Паркінсона». Частота захворювання до 70 років - 180 хворих на 100 000 населення. після 70 років - 1800 хворих на 100 000 населення. Чоловіки хворіють в 1.6 рази частіше, ніж жінки.
Однак, крім хвороби в цих групах хворих зустрічається і синдром паркінсонізму, який зобов'язаний своєю появою травмі головного мозку, токсичного впливу на організм, перенесеному енцефаліту, а також атеросклерозу судин головного мозку. Таким чином, перенесене колись струс мозку або отруєння чадним газом можуть бути причиною вторинного паркінсонізму у віці від 50 років.
Тривалий прийом таких препаратів, як резерпін, нейролептики, депресанти і наркотики також призводить до розвитку токсичного паркінсонізму.
Запалення легенів
Запалення легенів (пневмонія), група захворювань легень у людини і тварин; характеризуються запальним процесом в альвеолах, в проміжній тканині легені і бронхіолах. У людини викликаються вірусами, пневмо-або стафілококами та іншими мікроорганізмами. Гостре запалення легенів може бути крупозним (з ураженням частки легені, раптовим початком, ознобом, високою температурою, болем в грудній клітці при диханні), вогнищевим (бронхопневмонія) або інтерстиціальним (кашель зі слизово-гнійною мокротою, температура 37-39 ° С). При хронічному запаленні легенів уражаються бронхи, судини та лімфатична система легких.
Рак шлунка
Рак шлунка по захворюваності й смертності займає друге місце серед усіх злоякісних пухлин. У чоловіків карциному шлунка виявляють у 2 рази частіше, ніж у жінок. Типовий вік - 50-75 років.
Навколишнє середовище: підвищений ризик розвитку раку шлунку відмічається в осіб контактують з азбестом, нікелем, марганцем, у робітників на виробництві гуми. Вважається, що інфекція Helicobacter pylori також підвищує ризик захворювання.
Вживання алкоголю і тютюну на розвиток раку шлунка статично не доведено.
Наявність А групи крові - має історичне значення, оскільки епідеміологічними дослідженнями не було підтверджено це твердження.
Виразкова хвороба. Трансформація доброякісних виразок у карциноми відбувається рідко. Проте з причини того, що карциноми виразкуються, часто ставиться діагноз виразкова хвороба. Малігнізація відбувається в довгоіснуючих каллезная виразках.
Поліпи і поліпоз шлунка. Всі поліпи крім залізистої аденоми не є передраковими станами. Всі поліпи шлунка повинні бути досліджені гістологічно, і всі поліпи розмірами більше 2 см повинні бути видалені.
Ризик розвитку раку шлунка в 2.5 рази вище в осіб, які перенесли раніше резекцію з приводу виразкової хвороби. Рак розвивається в межах 15-40 років після резекції.
Летаргія
Або удавана я смерть, як називають по-іншому цю хворобу. Людину, що перебуває в глибокому летаргічному сні, іноді дійсно важко відрізнити від померлого: у нього майже не прощупується пульс, укол шпилькою або голкою не викликає реакції, шкіра буває блідою і холодною, температура тіла падає нижче норми.
Перш летаргічний сон здавався людям надприродним явище і викликав суверенний страх. І. П. Павлов встановив, що це хвороба і відбувається вона від тривалого гальмування кори головного мозку, ослабленого в результаті деяких захворювань. Випадки летаргії іноді зустрічаються у людей, хворих на недокрів'я.
Національний гірничий університет
Кафедра екології
Пошуково-аналітична робота
З дисципліни: «Екологія людини»
На тему: «Марганець»
Виконала:
Ст. групи ГЕК-02-1
Філоненко Є. С.
Перевірив:
Богданов В. К.
Дніпропетровськ
2004
Зміст:
Введення
1. Історична довідка ................................................ ........................ 4
2. Застосування марганцю ................................................ ........................ 5
3. Отримання марганцю ................................................ ........................... 5
4. Сполуки марганцю в біологічних системах ........................... 5
5. Обсяг виробництва марганцевої руди на підприємствах ............. 6
6. Марганцеві добрива ................................................ ..................... 6
7. Захворювання викликані токсином Марганця ............................. 7
Список літератури
Введення
У другій половині ХХ століття основну небезпеку для здоров'я населення і проблему для охорони здоров'я стали представляти неінфекційні захворювання, в першу чергу хвороби ЦНС, і серцево-судинної системи.
У даній пошуково-аналітичної роботі мова піде про хімічний елемент Марганець.
Цю тему я взяла, так як сьогодні вона актуальна. Кожна третя людина хвора якоюсь хворобою, пов'язаної з деякими елементами періодичної системи Менделєєва.
Марганець
Історична довідка
Мінерали Марганця відомі здавна. Давньоримський натураліст Пліній згадує про чорному камені, який використовували для знебарвлення рідкої скляної маси; мова йшла про мінералі Пиролюзит MnO 2. У Грузії піролюзит з найдавніших часів служив присадним матеріалом при отриманні заліза. Довгий час піролюзит називали чорної магнезією і вважали різновидом магнітного залізняку. У 1774 році К. Шелле довів, що це з'єднання невідомого металу, а інший шведський учений Ю. Гаї, сильно нагріваючи суміш пиролюзита з вугіллям, отримав Марганець забруднений вуглецем. Назва Марганець традиційно походить від німецького Marganerz - марганцева руда.
Марганець - сріблясто-білий твердий крихкий метал. Відомі чотири кристалічні модифікації марганцю, кожна з яких термодинамічно стійка в певному інтервалі температур. Нижче 707 0 С стійкий a-марганець, що має складну структуру - у його елементарну комірку входять 58 атомів. Складність структури марганцю при температурах нижче 707 0 С обумовлює його крихкість.
Деякі фізичні константи марганцю наведені нижче:
Щільність, г / см 3 ............................................ ........... 7,44
Т. Пл., 0 С ........................................... ...................... 1245
Т.кіп., 0 С. .......................................... ..................... ~ 2080
S 0 298, Дж / град · моль ......................................... .................. 32,0
DH возг. 298, кДж / моль .......................................... ............ 280
E 0298 Mn 2 + + 2e = Mn, В. ..................................... ..... -1,78
Марганець - d-елемент VII групи періодичної системи, з конфігурацією валентних електронів 3d 5 4s 2.
| 3d | 4 | 4p | ||||||||
| ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | |||||
Деякі відомості про цей елемент наведені нижче:
Атомна маса ................................................ .... 54,9380
Валентні електрони ........................................... 3d 5 4s 2
Металевий атомний радіус, нм ..................... 0,130
Умовний радіус іона Mn 2 +, нм ........................... 0,052
Умовний радіус іона Mn 7 +, нм ........................... 0,046
Енергія іонізації Mn 0 ® Mn +, еВ ........................ 7,44
Вміст у земній корі, мовляв. частки, %......... 3,2 · 10 -2
Застосування марганцю
Марганець належить до досить поширеним елементам, складаючи 0,03% від загального числа атомів земної кори. Серед важких металів (атомна вага більше 40), до яких відносяться всі елементи перехідних рядів, марганець займає за поширеністю у земній корі третє місце слідом за залізом і титаном. Невеликі кількості марганцю містять багато гірські породи. Разом з тим, зустрічаються і скупчення його кисневих сполук, головним чином у вигляді мінералу пиролюзита - MnO 2.
Марганець у великій кількості застосовується в металургії в процесі отримання сталей для видалення з них сірки і кисню. Проте в розплав додають не марганець, а сплав заліза з марганцем - феромарганець, який отримують відновленням пиролюзита вугіллям. Добавки марганцю до сталей підвищують їх стійкість до зношування і механічним напруженням. У сплавах кольорових металів марганець збільшує їх міцність і стійкість до корозії.
Діоксид марганцю використовують в якості каталізатора у процесах окислення аміаку, органічних реакціях і реакціях розкладання неорганічних солей. У керамічній промисловості MnO 2 використовують для фарбування емалей і глазурі в чорний і темно-коричневий колір. Високодисперсний MnO 2 володіє хорошою адсорбуючою здатністю і застосовується для очищення повітря від шкідливих домішок.
Перманганат калію застосовують для відбілювання льону і вовни, знебарвлення технологічних розчинів, як окислювач органічних речовин.
У медицині застосовують деякі солі марганцю. Наприклад, перманганат калію застосовують як антисептичний засіб у вигляді водного розчину, для промивання ран, полоскання горла, змащування виразок та опіків. Розчин KMnO 4 застосовують і всередину при деяких випадках отруєння алкалоїдами і ціанідами. Марганець є одним з найактивніших мікроелементів і зустрічається майже в усіх рослинних і живих організмах. Він покращує процеси кровотворення в організмах.
Не варто забувати, що сполуки марганцю можуть надавати токсичну дію на організм людини. Гранично допустима концентрація марганцю в повітрі 0.3 мг / м 3. При вираженому отруєнні спостерігається ураження нервової системи з характерним синдромом марганцевого паркінсонізму.
Отримання марганцю
Чистий марганець може бути отриманий електролізом розчинів його солей. Однак, оскільки 90% всього видобутку марганцю споживається при виготовленні різних сплавів на основі заліза, з руд зазвичай виплавляють прямо його високопроцентний сплав із залізом - феромарганець.
Сполуки марганцю в біологічних системах
Марганець вельми цікавий в біохімічному відношенні. Точні аналізи показують, що він є в організмах всіх рослин і тварин. Зміст його зазвичай не перевищує тисячних часток відсотка, але іноді буває значно вище.
Марганець належить до числа небагатьох елементів, здатних існувати у восьми різних станах окислення. Однак у біологічних системах реалізуються тільки два з цих станів: Mn (II) і Mn (III).
Обсяг виробництва марганцевої руди на підприємствах
Марганецький ГЗК
Родовище марганцевих руд було відкрито в 1883 році. У 1985 р. на базі цього родовища почав видобуток руди Покровський рудник. У міру розвитку рудника і нових кар'єрів і шахт сформувався Марганецький ГЗК.
У складі виробничої структури комбінату: два кар'єри для відкритого видобутку марганцевої руди, п'ять шахт для підземного видобутку, три збагачувальних фабрики, а також необхідні допоміжні цехи та служби, в т.ч. ремонтно-механічний, транспортний і пр.
Орджонікідзевський ГЗК
Основним видом продукції, що випускається є марганцевий концентрат різних сортів з вмістом чистого марганцю від 26% до 43% (залежно від сортності). Попутні продукти - керамзитовая глина і шлами.
Здобич марганцевої руди підприємство ведеться на закріплених за ним рудних полях. Запасів руд вистачить на термін більше 30 років. Запаси марганцевої руди в Україні сумарно по Орджонікідзевському і Марганцевому гірничо-збагачувальним комбінатам становить третину світових запасів.
Марганцеві добрива
Марганцевими добривами служать марганцеві шлаки, що містять до 15% марганцю, а також сірчанокислий марганець. Але найбільшого поширення набув марганізірованний суперфосфат, містить близько 2-3% марганцю.
Мікродобрива застосовують також у вигляді некореневої підгодівлі, обприскуючи рослини відповідним розчином або замачівая в ньому насіння перед посівом.
Марганець активно впливає на обмін білків, вуглеводів і жирів. Важливою також вважається здатність марганцю посилювати дію інсуліну і підтримувати певний рівень холестерину в крові. У присутності марганцю організм повніше використовує жири. Порівняно багаті цим мікроелементом крупи (в першу чергу вівсяна і гречана), квасоля, горох, яловича печінка і багато хлібобулочні вироби, якими практично заповнюється добова потреба людини в марганці - 5,0-10,0 мг.
Захворювання викликані токсином Марганця
Як було сказано вище, сполуки марганцю викликають токсичну дію на людину. Саме распостранненое захворювання - це синдром Паркінсона. Також слідство цих токсинів бувають захворювання: Центрально - Нервової Системи, пневмонія, рак шлунку і летаргія.
Хвороба Паркінсона
Хвороба Паркінсона - це спадкове захворювання у зв'язку з поразкою (дегенерацією нейронів) підкоркового освіти мозку - «чорної субстанції» через відсутність ферменту (L-тірозінгідрогенази) і зниження дофаміну. Страждаючи «тримтливим паралічем» Джемс Паркінсон - лікар, описав «своє захворювання» в літературі в 1818 році, а один з найвідоміших невропатологів - Шарко назвав його «хворобою Паркінсона». Частота захворювання до 70 років - 180 хворих на 100 000 населення. після 70 років - 1800 хворих на 100 000 населення. Чоловіки хворіють в 1.6 рази частіше, ніж жінки.
Однак, крім хвороби в цих групах хворих зустрічається і синдром паркінсонізму, який зобов'язаний своєю появою травмі головного мозку, токсичного впливу на організм, перенесеному енцефаліту, а також атеросклерозу судин головного мозку. Таким чином, перенесене колись струс мозку або отруєння чадним газом можуть бути причиною вторинного паркінсонізму у віці від 50 років.
Тривалий прийом таких препаратів, як резерпін, нейролептики, депресанти і наркотики також призводить до розвитку токсичного паркінсонізму.
Запалення легенів
Запалення легенів (пневмонія), група захворювань легень у людини і тварин; характеризуються запальним процесом в альвеолах, в проміжній тканині легені і бронхіолах. У людини викликаються вірусами, пневмо-або стафілококами та іншими мікроорганізмами. Гостре запалення легенів може бути крупозним (з ураженням частки легені, раптовим початком, ознобом, високою температурою, болем в грудній клітці при диханні), вогнищевим (бронхопневмонія) або інтерстиціальним (кашель зі слизово-гнійною мокротою, температура 37-39 ° С). При хронічному запаленні легенів уражаються бронхи, судини та лімфатична система легких.
Рак шлунка
Рак шлунка по захворюваності й смертності займає друге місце серед усіх злоякісних пухлин. У чоловіків карциному шлунка виявляють у 2 рази частіше, ніж у жінок. Типовий вік - 50-75 років.
Навколишнє середовище: підвищений ризик розвитку раку шлунку відмічається в осіб контактують з азбестом, нікелем, марганцем, у робітників на виробництві гуми. Вважається, що інфекція Helicobacter pylori також підвищує ризик захворювання.
Вживання алкоголю і тютюну на розвиток раку шлунка статично не доведено.
Наявність А групи крові - має історичне значення, оскільки епідеміологічними дослідженнями не було підтверджено це твердження.
Виразкова хвороба. Трансформація доброякісних виразок у карциноми відбувається рідко. Проте з причини того, що карциноми виразкуються, часто ставиться діагноз виразкова хвороба. Малігнізація відбувається в довгоіснуючих каллезная виразках.
Поліпи і поліпоз шлунка. Всі поліпи крім залізистої аденоми не є передраковими станами. Всі поліпи шлунка повинні бути досліджені гістологічно, і всі поліпи розмірами більше 2 см повинні бути видалені.
Ризик розвитку раку шлунка в 2.5 рази вище в осіб, які перенесли раніше резекцію з приводу виразкової хвороби. Рак розвивається в межах 15-40 років після резекції.
Летаргія
Або удавана я смерть, як називають по-іншому цю хворобу. Людину, що перебуває в глибокому летаргічному сні, іноді дійсно важко відрізнити від померлого: у нього майже не прощупується пульс, укол шпилькою або голкою не викликає реакції, шкіра буває блідою і холодною, температура тіла падає нижче норми.
Перш летаргічний сон здавався людям надприродним явище і викликав суверенний страх. І. П. Павлов встановив, що це хвороба і відбувається вона від тривалого гальмування кори головного мозку, ослабленого в результаті деяких захворювань. Випадки летаргії іноді зустрічаються у людей, хворих на недокрів'я.