منغنيز: الفرق بين النسختين

أُضيف 333 بايت ، ‏ قبل شهرين
تشطيب
(تشطيب)
(تشطيب)
 
== الاستخدامات ==
لفلزلفلزّ المنغنيز عددعددٌ من التطبيقات المهمة في مجالات اختصاصية مهمة، وخاصةوخاصّةً في مجال [[علم الفلزات|التعدين]] وصناعة [[سبيكة|السبائك]]، وكذلك في مجال صناعة [[بطارية|البطارياتالبطّاريات]].<ref name="USGSMCS2009" />
 
=== صناعة السبائك ===
تؤديتؤدّي إضافة المنغنيز أثناء صنع السبائك المختلفة عموماً إلى تحسين الخواص الميكانيكية مثل رفع [[صلابة بنيوية|الصلابة البنيوية]] وتحسين [[انفعال (علم المواد)|قابلية التشكيل]]؛ بالإضافة إلى زيادة المقاومة ضدضدّ [[تآكل|التآكل]].
 
;إنتاج الفولاذ
يعديعدّ مجال [[إنتاجتعدين الصلب|إنتاج الفولاذالحديد]] و[[علمإنتاج الفلزات الحديديالصلب|تعدينإنتاج الحديدالفولاذ]] التطبيق الرئيسي لهذا الفلز،الفلزّ،<ref>{{cite book|isbn=978-0-87170-858-8|pages=56–57|first=John D. |last=Verhoeven |date=2007 |publisher=ASM International |location=Materials Park, Ohio |title=Steel metallurgy for the non-metallurgist}}</ref> إذ يحوليُحوّل حوالي 90% من الفلزالفلزّ النقيالنقيّ المستخرجالمُستخرَج إلى سبائك حديديةحديديّة (مثل [[فرومنغنيز|فرّومنغنيز]] أو [[شبيغل آيزن]] {{#tag:ref|Spiegeleisen|group="ملاحظة"}}) من أجل المعالجة اللاحقة. يمتلك المنغنيز خواصاً مميزةمميّزة في هذا المجال تتمثلتتمثّل في مقدرته على الارتباط مع [[كبريت|الكبريت]] وعلى نزع [[أكسجين|الأكسجين]] و[[فسفور|الفوسفور]] من الوسط، بالإضافة إلى منح خواص ميكانيكية فريدة عند السبك؛<ref name="hydrometI" /><ref name="ullmann" /> كما يعديعدّ المنغنيز مكوناًمكوّناً أساسياً في صناعة [[فولاذ مقاوم للصدأ|الفولاذ المقاوم للصدأ]].<ref name="MangUSGS2006">Manganese USGS 2006</ref><ref>{{cite journal |doi=10.1007/BF02648339 |title=Mechanism of work hardening in Hadfield manganese steel |date=1981 |last1=Dastur|first1=Y. N. |journal=Metallurgical Transactions A|volume=12|pages=749–759|last2=Leslie|first2=W. C.|issue=5|bibcode=1981MTA....12..749D|s2cid=136550117}}</ref>
 
تؤديتؤدّي إضافة كمياتكمّيّات صغيرة من المنغنيز أثناء صناعة الفولاذ إلى تحسين الطواعية وقابلية التشغيل {{#tag:ref|workability |group="ملاحظة"}} عند درجات حرارة مرتفعة، وذلك من خلال الارتباط مع الكبريت لتشكيل مركباتمركّبات [[كبريتيد]] ذات درجة انصهار مرتفعة، مماممّا يحول دون تشكيل مركباتمركّبات [[كبريتيد الحديد]] عند [[حد حبيبي|الحدود الحبيبيةالحُبَيبيّة]] {{#tag:ref|grain boundaries|group="ملاحظة"}}. عند وصول محتوى المنغنيز إلى 4% تصبح ظاهرة تقصفتقصّف الفولاذ الظاهرة السائدة، لكنهالكنّها تتناقص مع زيادة نسبة المحتوى من المنغنيز، وتصل إلى مستويات مقبولة عند 8%. يكون للفولاذ الحاوي على نسبةنسبةٍ من المنغنيز تتراوح بين 8% إلى 15% قيمة مرتفعة من [[مقاومة الشد|مقاومة الشدّ]] تصل إلى 863&nbsp;[[باسكال (وحدة)|ميغاباسكال]].<ref>{{cite book|isbn=978-1-4086-2616-0 |pages=351–352|title=Iron and Steel|first=John Henry |last=Stansbie|publisher=Read Books|url=https://books.google.com/books?id=FyogLqUxW1cC&pg=PA351 |date=2007}}</ref><ref>{{cite book|isbn=978-0-07-136076-0|pages=585–587|last=Brady|first=George S.|author2=Clauser, Henry R. |author3=Vaccari. John A. |date=2002|publisher=McGraw-Hill|location=New York, NY|title=Materials Handbook: an encyclopedia for managers, technical professionals, purchasing and production managers, technicians, and supervisors|url=https://books.google.com/books?id=vIhvSQLhhMEC&pg=PA585}}</ref>
[[ملف:1945-P-Jefferson-War-Nickel-Reverse.JPG|upright=0.6|يمين|thumb|قطعة نقدية من فئة 5 [[سنت]] أمريكي يعود سكهاسكّها إلى فترة الحرب العالمية الثانية ويدخل المنغنيز في تركيبها.]]
 
;سبائك أخرى
يسبكيُسبَك المنغنيز مع [[فلز لاحديدي|الفلزاتالفلزّات اللاحديدية]] من أجل إنتاج عددعددٍ من [[سبيكة|السبائك]] الأخرى؛ مثل إنتاج [[سبائك الألومنيوم]] على سبيل المثال. إذ تؤديتؤدّي إضافة كمياتكمّيّات ضئيلة نسبياً (أقلأقلّ من 1.5%) من المنغنيز إلى [[ألومنيوم|الألومنيوم]] إلى زيادة المقاومة تجاه [[تآكل|التآكل]]، وذلك عن طريق ارتباط هذا الفلزالفلزّ مع الشوائب من العناصر الأخرىالأخرى، التي قد تؤديتؤدّي إلى حدوث [[تآكل جلفاني|تآكل غلفاني]]. تستخدمتُستخدَم سبائك الألومنيوم تلك الحاوية على كمياتكمّيّات ضئيلة من المنغنيز في صناعة [[عبوة المشروبات|عبواتعَبَوات المشروبات]].<ref name="Al3004">{{cite book |title=Introduction to aluminum alloys and tempers|first=John Gilbert |last=Kaufman|publisher=ASM International|date=2000|isbn=978-0-87170-689-8|chapter=Applications for Aluminium Alloys and Tempers |pages=93–94|chapter-url=https://books.google.com/books?id=idmZIDcwCykC&pg=PA93}}</ref> في مثالمثالٍ آخرآخر، تتألفتتألّف سبيكة [[منغانين]] {{#tag:ref|Manganin|group="ملاحظة"}} بشكلبشكلٍ رئيسيرئيسيٍّ من حوالي 83% [[نحاس]] و12% منغنيز و5% [[نيكل]]؛ وهي تمتلك خواصاً [[معامل درجة الحرارة|حرارية]] كهربائية منخفضة، بالتالي تكون [[مقاومة وموصلية كهربائية|المقاومة الكهربائية]] مثلاً غير متعلقةمتعلّقة بشكلبشكلٍ كبيركبيرٍ بتغيربتغيّر درجة الحرارة؛ لذلك تستخدمتُستخدَم تلك السبيكة في صناعة [[جهاز قياس|أجهزة القياس]].<ref name="ullmann" />
 
=== سك العملات ===
يستخدميُستخدَم فلزفلزّ المنغنيز في بعض الأحيان في سكسكّ [[نقود معدنية|النقود المعدنية]]، بالإضافة إلى فلزاتفلزّات أخرى مثل [[نحاس|النحاس]] أو [[فضة|الفضةالفضّة]] أو [[نيكل|النيكل]].<ref>{{cite journal|journal=Western Journal of Medicine |date=2001|volume=175|issue=2|pages=112–114|first=Raymond T.|last=Kuwahara|author2=Skinner III, Robert B. |author3=Skinner Jr., Robert B. |title=Nickel coinage in the United States|doi=10.1136/ewjm.175.2.112|pmid=11483555|pmc=1071501}}</ref> منذ سنة 2000 تصنعتُصنَع [[دولار أمريكي معدني|قطع معدنية خاصةخاصّة من الدولار الأمريكي]]، مثل [[دولار ساكاجاويا]] {{#tag:ref|Sacagawea dollar|group="ملاحظة"}} أو [[دولار أمريكي رئاسي معدني|الدولار الأمريكي الرئاسي المعدني]] {{#tag:ref|Presidential dollar coins|group="ملاحظة"}} من سبيكة [[نحاس أصفر]] مكونةمكوّنة من النحاس بالإضافة إلى 7% منغنيز.<ref>{{cite journal|url=http://www.usmint.gov/mint_programs/golden_dollar_coin/index.cfm?action=sacDesign|title=Design of the Sacagawea dollar|publisher=United States Mint |access-date=2009-05-04}}</ref>
 
=== تطبيقات لمركبات المنغنيز ===
[[ملف:Alkali battery 5.jpg|تصغير|يسار|150 بك|يدخل المنغنيز في صناعة البطارياتالبطّاريات القلوية]]
;صناعة البطاريات
يستخدميُستخدَم [[أكسيد المنغنيز الرباعي]] (ثنائي أكسيد المنغنيز) في صناعة [[بطارية جافة|البطارياتالبطّاريات الجافةالجافّة]]، حيث يوجد على هيئة مادةمادّة سوداء داخل البطارية، ويعمل على [[مستقبل إلكترونات|استقبال الإلكترونات]] من [[زنك|الزنك]]. [[اختزال (كيمياء)|يختزليُختزَل]] ثنائي أكسيد المنغنيز MnO<sub>2</sub> إلى {{ط|أكسيد-هيدروكسيد المنغنيز}} MnO(OH) أثناء استهلاك البطارية (تفريغ الشحنة)، مماممّا يمنع من تشكلتشكّل الهيدروجين على [[مصعد (كيمياء)|المصعد]].<ref name="BattHist" />
 
:<chem>MnO2 + H2O + e^- -> MnO(OH) + OH^- </chem>
 
تستخدمتُستخدَم المادةالمادّة ذاتها في [[بطارية قلوية|البطارياتالبطّاريات القلوية]]، وتخضع إلى التفاعل الكيميائي ذاته، ولكن في وسط [[كهرل|كهرلي]] مختلف. في سنة 2002 استخدماستُخدِمَ أكثر من 230 ألف طنطنّ من ثنائي أكسيد المنغنيز من أجل هذا التطبيق.<ref name="ChiuZMnO2" /><ref name="BattHist">{{cite journal|doi=10.1016/S0167-2738(00)00722-0|title=Batteries fifty years of materials development|date=2000|last=Dell|first=R. M.|journal=Solid State Ionics|volume=134|issue=1–2|pages=139–158}}</ref>
 
;المواد الفسفورية
يستخدميُستخدَم المنغنيز ثلاثي التكافؤ منشطاًمنشّطاً {{#tag:ref|Activator|group="ملاحظة"}} من أجل تفعيل في [[مادة فسفورية|المواد الفسفورية]] المصدرةالمصدّرة للضوء الأحمر.<ref>Shigeo Shionoya, William M. Yen, Hajime Yamamoto (Hrsg.): ''Phosphor Handbook.'' 2. Auflage. CRC Press, Boca Raton, FL 2006, ISBN 0-8493-3564-7, S.&nbsp;153ff.</ref> على الرغم من وجود عددعددٍ من مركباتمركّبات المنغنيز القادرة على إظهار خاصة [[ضيائية|الضيائية]]؛<ref>{{cite journal|journal=RSC Advances |date=2016|volume=6|issue=89|pages=86285–86296|first=Daquin|last=Chen|author2=Zhou, Yang |author3=Zhong, Jiasong |title=A review on Mn<sup>4+</sup> activators in solids for warm white light-emitting diodes|doi=10.1039/C6RA19584A|bibcode=2016RSCAd...686285C}}</ref> إلاإلّا أنأنّ الغالبية العظمى منها غير مستخدمة في تطبيقات تجارية، نظراً لانخفاصلانخفاض الكفاءة أو لانبعاث الضوء الأحمر الشديد.<ref>{{cite journal|journal=Journal of Luminescence |date=2016|volume=177|pages=354–360|first=Florian|last=Baur|author2=Jüstel, Thomas|title=Dependence of the optical properties of Mn<sup>4+</sup> activated A<sub>2</sub>Ge<sub>4</sub>O<sub>9</sub> (A=K,Rb) on temperature and chemical environment|doi=10.1016/j.jlumin.2016.04.046|bibcode=2016JLum..177..354B}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Jansen|first1=T.|last2=Gorobez|first2=J.|last3=Kirm|first3=M.|last4=Brik|first4=M. G.|last5=Vielhauer|first5=S.|last6=Oja|first6=M.|last7=Khaidukov|first7=N. M.|last8=Makhov|first8=V. N.|last9=Jüstel|first9=T.|date=2018-01-01|title=Narrow Band Deep Red Photoluminescence of Y<sub>2</sub>Mg<sub>3</sub>Ge<sub>3</sub>O<sub>12</sub>:Mn<sup>4+</sup>,Li<sup>+</sup> Inverse Garnet for High Power Phosphor Converted LEDs|journal=ECS Journal of Solid State Science and Technology|volume=7|issue=1|pages=R3086–R3092|doi=10.1149/2.0121801jss}}</ref> بالرغم من ذلك، وجد أنأنّ هناك عددعددٌ من الفلوريدات التي تتنشطتتنشّط بأيونات المنغنيز الرباعي ذات صفات واعدة في المواد الفسفورية المصدرةالمصدّرة للضوء الأحمر القابلة للاستخدام في [[ثنائي باعث للضوء|الثنائيات الباعثة للضوء]] {{#tag:ref|LEDs|group="ملاحظة"}}.<ref>{{Cite journal|last1=Jansen|first1=Thomas|last2=Baur|first2=Florian|last3=Jüstel|first3=Thomas|title=Red emitting K<sub>2</sub>NbF<sub>7</sub>:Mn<sup>4+</sup> and K<sub>2</sub>TaF<sub>7</sub>:Mn<sup>4+</sup> for warm-white LED applications|journal=Journal of Luminescence|volume=192|pages=644–652|doi=10.1016/j.jlumin.2017.07.061|year=2017|bibcode=2017JLum..192..644J}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Zhou|first1=Zhi|last2=Zhou|first2=Nan|last3=Xia|first3=Mao|last4=Yokoyama|first4=Meiso|last5=Hintzen|first5=H. T. (Bert)|date=2016-10-06|title=Research progress and application prospects of transition metal Mn<sup>4+</sup>-activated luminescent materials|journal=Journal of Materials Chemistry C|volume=4|issue=39|pages=9143–9161|doi=10.1039/c6tc02496c}}</ref> من المركباتالمركّبات الحاوية على المنغنيز التي يكثر استخدامها في الثنائيات الباعثة للضوء مركبمركّب <sup>4+</sup>K<sub>2</sub>SiF<sub>6</sub>:Mn.<ref>{{cite journal|url=https://energy.gov/sites/prod/files/2015/02/f19/setlur_emitters_2015.pdf|title=TriGain LED phosphor system using red Mn<sup>4+</sup>-doped complex fluorides|publisher=GE Global Research |access-date=2017-04-28}}</ref>
 
;صناعة الخضب
تدخل مركباتمركّبات المنغنيز في صناعة [[خضاب|الخضبالخُضُب]] المستخدمة من أجل تلوين [[خزف|الخزف والسيراميك]] و[[زجاج|الزجاج]]؛ [[بني (لون)|فاللون البنيالبنّي]] للخزف يكون في بعض الأحيان نتيجةنتيجةً لإضافة مركباتمركّبات المنغنيز إليه.<ref>{{cite book|title=Ceramics for the Archaeologist|first=Anna Osler|last=Shepard|publisher=Carnegie Institution of Washington|date=1956|pages=40–42|isbn=978-0-87279-620-1|chapter=Manganese and Iron–Manganese Paints}}</ref> وفي [[صناعة الزجاج]] تستخدمتُستخدَم مركباتمركّبات المنغنيز لضبط الألوان،<ref name="ItGlass">{{cite journal |doi=10.1007/s11837-998-0024-0|title=Glassmaking in renaissance Italy: The innovation of venetian cristallo|date=1998|last=Mccray |first=W. Patrick|journal=JOM|volume=50|pages=14–19|issue=5|bibcode=1998JOM....50e..14M|s2cid=111314824}}</ref> إذ يتفاعل [[أكسيد المنغنيز الثلاثي]] مع [[أكسيد الحديد الثنائي]]، فيحدث تفاعل [[أكسدة واختزال]]، مماممّا يؤدييؤدّي إلى إضفاء مزيج من لون [[أخضر]] من الحديد الثلاثي و[[زهري (لون)|لون زهري]] من المنغنيز الثنائي.<ref name="ItGlass" /> وجدوُجِدَ أنأنّ خضاب [[أزرق الإتريوم والإنديوم والمنغنيز]] يؤدييؤدّي إلى إضفاء لون [[أزرق]] شديد، وهو يتميزيتميّز بعدم سميتهسمّيّته وخموله ومقاومته للبهوت.<ref name="Smith2009">{{Cite journal |title={{chem2|Mn<sup>(3+)}}</sup>Mn in Trigonal Bipyramidal Coordination: A New Blue Chromophore |journal=Journal of the American Chemical Society |last1=Smith |first1=Andrew E. |last2=Mizoguchi |first2=Hiroshi |last3=Delaney |first3=Kris |last4=Spaldin |first4=Nicola A. |last5=Sleight |first5=Arthur W. |last6=Subramanian |first6=M. A. |display-authors=1 |volume=131 |issue=47 |pages=17084–17086 |date=2 December 2009 |doi=10.1021/ja9080666 |issn=0002-7863 |pmid=19899792}}</ref>
 
;متفرقات
[[ملف:Mangafodipir.svg|تصغير|يسار|الصيغة الكيميائية لمادةلمادّة التباين منغافوديبير]]
* يستخدميُستخدَم مركبمركّب [[ميثيل حلقي بنتاديينيل ثلاثي كربونيل المنغنيز]] (MMT) ضمن الإضافات إلى [[وقود السيارات]] بديلاً عن مركباتمركّبات [[رصاص|الرصاص]] لاعتبارات صحيةصحّيّة وبيئية، وذلك من أجل تعزيز [[رقم الأوكتان]] ومن أجل التقليل من [[خبط المحرك]]. يعديعدّ هذا المركبالمركّب من [[مركب منغنيز عضوي|مركباتمركّبات المنغنيز العضوية]]، ويكون المنغنيز فيه [[حالة الأكسدة|بحالة أكسدة]] نادرة مقدارها +1.<ref>{{cite journal|author=Leigh A. Graham|author2=Alison R. Fout|author3=Karl R. Kuehne|author4=Jennifer L. White|author5=Bhaskar Mookherji|author6=Fred M. Marks |author7=Glenn P. A. Yap|author8=Lev N. Zakharov|author9=Arnold L. Rheingold|author10=Daniel Rabinovich|name-list-style=amp |title=Manganese(I) poly(mercaptoimidazolyl)borate complexes: spectroscopic and structural characterization of MnH–B interactions in solution and in the solid state|journal=Dalton Transactions|issue=1|date=2005|pages=171–180|pmid=15605161|doi=10.1039/b412280a}}</ref>
* في مختبرات [[كيمياء عضوية|الكيمياء العضوية]] يستخدميُستخدَم [[أكسيد المنغنيز الرباعي|ثنائي أكسيد المنغنيز]] ضمن [[مؤكسد|المؤكسدات]] من أجل [[أكسدة (كيمياء)|أكسدة]] مشتقاتمشتقّات [[كحول بنزيلي|الكحولات البنزيلية]] و[[كحول أليلي|الكحولات الأليلية]] بشكلبشكلٍ انتقائي.<ref>{{مرجع ويب| المسار = https://www2.chem.wisc.edu/areas/clc/uw-only/organic/345/FC/02_benzylic_allylic/06_ox_rxns_allylic_benzylic_alcohols.pdf| العنوان = Oxidation Reaction of Allylic and Benzylic Alcohol|التاريخ =November 2021| الناشر =UNIVERSITY of WISCONSIN–MADISON}}</ref>
* في مجال [[تصوير تشخيصي طبي|التصوير التشخيصي الطبيالطبّي]] تعدتعدّ مادةمادّة [[منغافوديبير]] {{#tag:ref|Mangafodipir|group="ملاحظة"}} إحدى [[مادة تباين|مواد التباين]] المرخصالمرخّص باستخدامها في تقنية [[تصوير بالرنين المغناطيسي|التصوير بالرنين المغناطيسي]] {{#tag:ref|Magnetic resonance imaging (MRI)|group="ملاحظة"}} [[كبد|للكبد]]، إذ تتميزتتميّز بأنهابأنّها ذات خواص [[مغناطيسية مسايرة]]، وذلك بسبب وجود أيونات المنغنيز الثنائي في البنية. يعمديُعمَد إلى التخلصالتخلّص من الخواص السميةالسمّيّة لأيونات المنغنيز الثنائي لهذه المادةالمادّة من خلال تشكيل [[معقد تناسقي|معقّد تناسقي]] مع [[ربيطة]] {{ط|ثنائي فوسفات ثنائي بيريدوكسيل}} {{#tag:ref|dipyridoxyl diphosphate (DPDP)|group="ملاحظة"}}، والذي يقدميُقدّم على هيئة عقار مكملمكمّل يدعى {{ط|فوديبير}} {{#tag:ref|Fodipir|group="ملاحظة"}}. بشكلبشكلٍ قياسيقياسيٍ تجرىتُجرى عملياتعمليّات تصوير الكبد طبياًطبّياً اعتماداً على أيونات [[غادولينيوم|الغادولينيوم]].<ref>M. F. Bellin: ''MR contrast agents, the old and the new.'' In: ''European Journal of Radiology'' Band 60, Nummer 3, Dezember 2006, S.&nbsp;314–323, [[doi:10.1016/j.ejrad.2006.06.021]]. PMID 17005349.</ref>
 
== المخاطر ==