Mangán

HATÓANYAG NEVE, KÉPLETE, MEGJELENÉSI FORMÁJA 

Név
IUPAC név

Mangán (Manganum)
manganese 

Vegyületcsoport

Átmeneti fémek

CAS szám

7439-96-5

Molekulaképlet

Mn

Szerkezeti képlet

-

Megjelenés

A természetben elemi állapotban ritkán, inkább a vegyületeivel együtt fordul elő. Az elemi mangán ezüstszürke, rideg, kemény fém. A vegyületei különböző színűek lehetnek (pl. rózsaszín).
A leggyakrabban vasérccel együtt jelenik meg, de megtalálható drágakövekben is (pl. ametiszt). Továbbá nyomnyi mennyiségben előfordul a környezet egyes elemeiben (pl. talaj, víz), valamint növényekben, állatokban és az egészséges emberi szervezetben is (~10-20 mg). [5.]

ALKALMAZÁS, HATÁSOK

Alkalmazás,
felhasználási terület

Acéliparban ötvözőelem.

Mezőgazdaságban műtrágya adalékként, állatoknál takarmány kiegészítőként.

Gyógyászatban képalkotás, táplálék kiegészítőkben.

Benzinben adalékanyagként.

Kozmetikumokban, festékekben [2.]

(Mangán-dioxidot, mint a legfontosabb vegyületét oxidálószerként, szárazelemek gyártásánál, téglagyártásban színezőként, üveggyártásban színtelenítőként használják.) [5.]

Elsődleges hatás

Mint ötvözőelem növeli az acél keménységét, illetve kéntelenítő hatása is van, továbbá dezoxidálószerként viselkedik  [5.]

Mint esszenciális elem enzimaktivátorként vesz részt a növények anyagcsere-folyamataiban. Nagy szerepet játszik a fehérjeszintézisben, a citromsav-ciklusban és a fotoszintézisben [4.] Alapvető szerepe van az oxigént lélegző szervezetekben képződő, mérgező hatású reaktív oxigénvegyületek hatástalanításában  [12.] 

Az emberi és állati szervezetben számos enzim működésének beindításához nélkülözhetetlen a mangán. A káros szabad gyökök felbontásával megelőzi a szívinfarktust és bizonyos típusú rákos folyamatokat. Serkenti a fehérjedús táplálékok hasznosítását, a nemi hormonok termelését. Szerepet játszik az idegek zavartalan működésében, az izületek síkosításában, a csontozat kifejlődésében, a vércukorszínt szabályozásában. Ritkítja az epilepsziás rohamokat, gyorsítja a sebgyógyulást. Fontos szerepet tölt be az anyagcsere sebességét szabályozó pajzsmirigyhormonok előállításában. Nélkülözhetetlen a B1 vitamin felhasználásához. [3.]

Mellékhatások

Hiányakor:

Növényekben fiatal levelek egyenetlen sárgulása, foltos pusztulása. [4.]

Emberi és állati szervezetben növekedési visszamaradást, csontosodási zavart, bőr problémákat, elhízást, valamint véralvadási, neurológiai és haj pigmentációs zavart okozhat. [6.], [7.]

Mérgezéskor:

A vas és mangán kölcsönhatásban vannak egymással, így mangánfelesleg hatására az eltolódó Fe:Mn arány relatív vas hiányhoz vezethet.

Növényekben idősebb leveleken barna foltok keletkeznek. A levélszélek kanalasodnak, a hajtásokon és a gyümölcsfákon belső elhalt szövetrészek alakulnak ki. Nagy koncentrációban fitotoxikus hatása van. [4.]

Emberi és állati szervezetben a kis mértékben belélegzett mangán idegrendszeri (elsősorban pszichomotoros) elváltozásokat okoz. A behatás megszűnése után a tünetek elmúlhatnak.

Nagy koncentrációban mangán mérgezést, „manganizmust” okoz, melynek tünetei hasonlóak a Parkinson kóréhoz (rendezetlen mozgás, mentális és hangulati zavarosság). Krónikusan belélegezve a férfiaknál csökkenti a nemzőképességet (nőknél hasonló hatást nem észleltek). Tüdőbe bekerülve tüdőgyulladást okozhat. [6.], [7.], [12.]

FIZIKAI-KÉMIAI TULAJDONSÁGOK

Moláris tömeg

54,94 g/mol [1.]

Sűrűség

7,3 g/cm³ (25 ^oC-on) [1.]

Olvadáspont

1246 ^oC [1.]

Forráspont

2061 ^oC [1.]

Gőznyomás

1 Pa (955 ^oC-on), 121 Pa (1244 ^oC-on) [11.]

Vízoldhatóság

Elemi formában vízben rosszul oldódik (8,72*10⁴ mg/l 25 ^oC-on). [15.]

Vegyületei vízoldhatók (kivéve a foszfátokat és karbonátokat, amik nem; valamint az oxidokat, amik rosszul oldódnak vízben). [14.]

Stabilitás

A mangán tömör formában levegő hatására csak a felületén oxidálódik, de finom eloszlásban könnyen elég.

Híg savakban hidrogén fejlődése mellett, tömény kénsavban SO₂ fejlődése mellett oldódik.

Intenzív fehér lánggal ég. [5.], [12.], [14.]

A vegyületeiben többféle oxidációs számban is előfordul (2, 3, 4, 5, 6, 7). Ezek stabilitása változó (pl. az oxidok a legstabilabbak, a permanganátok instabilak). [15.] 

Hidrolízis

Nincs (csak a vegyületei).

Fizikai, kémia, biológiai állandók

H, Henry-állandó

-

K_ow

-

K_oc 

-

pK_p (log K_p)

5*10⁶ l/kg [14.]

BCF, biokoncentráció

Vízi élőlényekben: [15.] 
Tengeri és édesvízi növények 2000−20000
Fitoplankton 2500−6300
Tengeri alga 300-5500
Kagyló 800-830
Hal 35-930

VISELKEDÉSE A KÖRNYEZETBEN

Abiotikus degradálhatóság és
metabolitok

Könnyen oxidálódik (akár a levegő oxigénjétől).

A környezetben is előforduló híg ásványi savakban oldódva bomlik.

Nem illékony. [5.], [12.], [14.]

Biodegradálhatóság és
metabolitok

A Mn (II) biodegradálható (mangán baktériumok által, melyek a kétértékű fémek oxidációja által nyernek energiát). [16.]

(Továbbá a mangán alternatív elektron-akceptorként is részt vehetnek bidegradációban).

KÖRNYEZETMINŐSÉGI KRITÉRIUMOK

Határértékek

Ivóvíz: 0,05 mg/l (EU, 201/2001-es Kormányrendelet)

Palackozott víz: 0,05 mg/l (FDA 2007)

DWEL (Drinking Water Equivalent Level) = 1,6 mg/l (EPA 2006) [2.]

WHO irányelvek: [2.]
    Levegő: 0,15 μg/m³  
    Ivóvíz 0,4 mg/l

 Levegőre: [2.]

     TLV (8 órás TWA) = 0,2 mg/m³ (ACGIH 2007)
     REL (10 órás TWA) = 1 mg/m³ (NIOSH 2005)
     STEL (15 perces TWA) = 3 mg/m³ (NIOSH 2005)
     IDLH = 500 mg/m³ (NIOSH 2005)

 MAK (Inhalable frection) = 0,5 mg/m³ (DFG 2007) [14.]

MÉRT KONCENTRÁCIÓJA A KÖRNYEZETBEN

Koncentrációja a környezetben (mérési adat)

Talajban 3-120 mg/kg talaj (erősen függ a talaj minőségétől és a pH-jától) [4.] Szennyezett talajokban akár 250 mg/kg talaj.

Levegőben átlagosan 0,02 μg/m³, légszennyező források közelében  akár 0,3 μg/m³ (USA-ban) [2.]

Felszíni vizekben átlagosan 16 μg/l (USA-ban) [2.], 1-530 μg/l Angliában [12.]

Felszín alatti vizekben 5-150 μg/l (USA-ban) [2.]

Tengervízben 0,4-10 μg/l (szennyezett vízben akár 1000 μg/l) (EPA) [13.]

Növényekben 20-500 mg/kg szárazanyag [4.]

Halakban akár 5 ppm [6.]

Emlősökben akár 3ppm [6.]

Emberi szervezetben 10-20 mg/70 kg testsúly

ÖKOSZISZTÉMÁRA GYAKOROLT HATÁS

Vízi ökoszisztémára gyakorolt hatások

Nagy koncentrációban toxikus, továbbá a vízi élőlényekben jelentős bioakkumuláció mutatható ki.

Akut toxicitási adatok (LC50, EC50)

Lazac (Oncorhynchus kisutch): LC₅₀= 2,4 mg/l

Kovamoszat (Asterionella japonica): IC₅₀= 4,9 mg/l

Pisztráng: LC₅₀= 3,7 mg/l

[15.]

Krónikus toxicitási adatok (NOEC, LOEC)

Sebes pisztrángra (Salmo trutta): NOEC = 0,35 mg/l 

Csendes-óceáni osztriga (Crassostrea gigas): LOEC= 10μg/l

 Sárga rák (Cancer anthonyi): LOEC = 10 μg/l

[15.]

Szárazföldi ökoszisztémára gyakorolt hatások

Kis koncentrációban hasznos mind a növényi és állati szervezet számára. Nagy koncentrációban azonban toxikus.

Akut toxicitási adatok (LC50, EC50)

Trágyagiliszta (Eisenia fetida): EC₅₀= 1970 mg/kg talaj

Televényféreg (Enchytraeus crypticus): EC₅₀= 927 mg/kg talaj

Collembola (Folsomia candida): EC₅₀= 1117 mg/kg talaj

[12.]

Krónikus toxicitási adatok (NOEC, LOEC)

Trágyagiliszta (Eisenia fetida): NOEC = 1444 mg/kg talaj, LOEC = 2222 mg/kg talaj

Televényféreg (Enchytraeus crypticus): NOEC = 267 mg/kg talaj, LOEC = 386 mg/kg talaj

Collembola (Folsomia candida): NOEC = 1667 mg/kg talaj, LOEC = 2444 mg/kg talaj

[12.]

EMBERRE GYAKOROLT HATÁS

Általános káros hatások

A mangán átjut a vér-agy gáton és a méhlepényen is.

Emberi és állati szervezetben a kis mértékben belélegzett mangán idegrendszeri (elsősorban pszichomotoros) elváltozásokat okoz. A behatás megszűnése után a tünetek elmúlhatnak.

Nagy koncentrációban mangán mérgezést, „manganizmust” okoz, melynek tünetei hasonlóak a Parkinson kóréhoz (rendezetlen mozgás, mentális és hangulati zavarosság). Krónikusan belélegezve a férfiaknál csökkenti a nemzőképességet (nőknél hasonló hatást nem észleltek). Tüdőbe bekerülve tüdőgyulladást okozhat. [2.], [6.], [7.], [12.], [14.]

Lebontás az emberben, távozása a szervezetből

A mangán légzőszerv, bőr és gyomor által tud felszívódni. Csupán a bevitt mennyiség 3-4%-a szívódik fel a szervezetben. Emellett még olyan felszívódást gátló tényezők is léteznek, mint például a túlzott mennyiségű vas, foszfor, és kalcium bevitele szervezetbe. Továbbá az alkohol és az antibiotikumok is rontják a mangán felszívódását.

A mangán a sejtek mitokondriumában koncentrálódik. Legnagyobb arányban a májban, agyalapi mirigyben, hasnyálmirigyben, versékben, csontokban található meg. Majdnem teljes egészében a széklettel ürítődik, csak kisebb része távozik a vizelettel, verejtékkel és hajon keresztül. [7.], [10.], [14.]

Endokrin rendszert károsító

-

Immunrendszert károsító

Nem megállapítható [13.]

Szövetkárosító

-

Mutagén

Nem megállapítható (EPA) [2.]

Karcinogén

Nem megállapítható (EPA) [2.]

Reprotoxikus, teratogén

Reprotoxikus hatása van a férfiakra nézve, nőknél ugyanez nem jelentkezett. Terratogén hatása feltételezett, de nem bizonyított [2.], [12.]

Akut toxicitási adatok (LD50)

Patkányoknál: 9000mg/kg (orálisan) [8.]

Krónikus toxicitási adatok (NOEL, LOEL)

Embernél (expozíciós idő 10 év, orálisan ivóvízzel):

     NOEL = 0,04 mg/kg/nap

     LOEL = 0,07 mg/kg/nap

 [2.]

BMDL (a viszonyítási dózis (BMD) 95%-os konfidenciaszintnél számolt értéke)

0,09−0,27 mg/m³ levegő (idegrendszeri hatások figyelembe vételével) [12.]

TCL (Toxic Concentration Low = Lowest published toxic concentration)

Emberre: 2,3 mg/m³ (belélegezve) [8.]