Абсолютно все химические элементы, занесенные в таблицу Менделеева, встречаются в природе, одни редко, а другие относятся к распространенным. Одним из таких является Марганец. Соединения этого элемента находятся на четырнадцатом месте по распространению в окружающей нас природе, а его содержание в земле составляет 0,1 мас. %.

В периодической системе Д. И. Менделеева марганец расположен в побочной подгруппе VII группы четвертого периода и относится к переходным элементам, проявляя положительные степени окисления. Атомный номер элемента - 25. В составе формул химических соединений читается как "марганец".

В быту всем известен перманганат калия ("марганцовка") - тёмно-фиолетовые с отблеском черного кристаллы, которые в воде образуют раствор, имеющий ярко выраженный цвет фуксии.

История открытия марганца

Свое название и известность марганец приобрел благодаря шведскому химику Карлу Вильгельму Шееле, который в 1774 году установил, что в пиролюзите содержится марганец. Химик Юхан Готлиб Ган скатывал из образцов пиролюзита шарики и, добавляя в них масло, нагревал в тигле с древесным углем. В итоге получались металлические шарики, вес которых был вдвое меньше изначального. Шееле не удалось выделить элементарный марганец в чистом виде, поэтому в своих трудах он указывал, что в минерале содержится новый элемент.

Первое время металл носил название "магнезия", впоследствии в 1787 году он был переименован в «магнезиум». Однако и это название пришлось изменить, потому что в 1808 г. Хэмфри Дэви открыл химический элемент «магний», который также назвал "магнезиум".

В кругу российских ученых элемент долгое время носил название "пиролюзит", а благодаря А. И. Шереру в 1807 году металл, полученный из пиролюзита, назвали "марганец", а сам минерал носил название "черный марганец".

Химические и физические свойства марганца

Электроотрицательность марганца позволяет элементу проявлять свойства металлов и неметаллов. Так, в соединениях, в состав которых входит МnII, марганец проявляет основные свойства, в соединениях с МnIII и Мn IV - амфотерные свойства, МnVI и МnVII - кислотные свойства.

При нагревании до 450ºС элементарный марганец сгорает в кислороде воздуха, образуя оксид MnO₂, который при последующем прогреве до 800ºС превращается в оксид Mn₂O₃.

В порошковом мелкодисперсном состоянии марганец проявляет большую склонность к вступлению в химические реакции.
В природе элемент не встречается в чистом виде. В промышленности марганец получают путем восстановления пиролюзита или гаусманита действием кокса или алюминия. Если необходимо получить марганец более чистого состава, его получают электролизом раствора солей. Способность марганца проявлять различные степени окисления (от 0 до +7) привело к тому, что элемент может образовывать огромное число различных солей и минералов.

Марганец в воде относится к металлам, и имеет пять аллотропных модификаций: с кубической и с тетрагональной кристаллическими решетками. В качестве простого вещества представлен в виде твердого, но хрупкого металла серебристо-белого цвета с плотностью 7,2 г/см3. На воздухе покрывается оксидной пленкой с пестрыми пятнами. Марганец способен проводить электрический ток. Температура его плавления составляет 1245°С, при дальнейшем нагреве до 2120°С закипает.

Применение марганца

Высокое распространение соединений марганца позволяет использовать его в трех основных направлениях:

• промышленное;
• бытовое;
• биологическое.

В промышленности марганец используется как легирующий металл для придания сплавам коррозинностойкости, твердости, а также для получения солей.

В быту марганец применяется в виде раствора солей перманганата калия в качестве средства с антисептическими действиями для обработки кожи, слизистых оболочек, а также при посадке растений и обработке почвы.

Биологическое назначение марганца не менее важное. Он входит в десятку самых важных микроэлементов для нормального функционирования животных организмов и растений. Соединения марганца участвуют в образовании белковых комплексов, аминокислот и ферментов, в гидролизе АТФ и активации нуклеазы. При его недостаточном количестве снижается усвоение витамина В1, и появляется риск развития диабета.

Переизбыток соединений марганца в организме оказывает негативное влияние, в первую очередь, на нервную систему. Снижение интеллектуальной способности, головокружения, судороги и боли в спине, отравления - это лишь малый перечень последствий накоплений марганца в костях, почках, кишечнике.

Откуда марганец в воде

При проверке водопроводной воды или воды из скважины в составе не редко можно обнаружить марганец. Но что такое марганец в воде из скважины? Можно ли пить эту воду? Без риска для здоровья допустимая норма потребления марганца в сутки (по ГОСТу):

• Норма марганца в воде для взрослого -  до 5 мг;
• Содержание марганца в питьевой воде для подростков - 2 мг;
• Норма по марганцу в воде для детей в возрасте до 1 года - 1 мг.

Содержание марганца в воде из скважины или колодца зависит от сезона, например, зимой из-за застоя воды его скапливается больше, от температуры, PH и объема техногенного загрязнения воды.

ВОЗ установил пдк по марганцу в питьевой воде - содержание элемента не должно быть более 0,05 мг/л. Однако в России был установлена иная норма содержания марганца в воде: в централизованных системах до 0,1 мг/л, в скважинах, родниках и иных открытых источниках - не более 0,5 мг/л. Для питьевой и технической воды нормы марганца не отличаются.

Как проверить воду на марганец

Определить марганец в воде, не имея специальных анализаторов, сложно. Есть несколько признаков марганца в воде, которые дают повод задуматься, о необходимости проведения анализа:

• если в воде присутствует железо, то марганец в ней тоже есть;
• при повышенной концентрации соединений марганца вода темнеет и мутнеет;
• при отстаивании образуется темный осадок;
• остается черный налет на посуде после кипячения;
• при повышенном содержании марганца в воде присутствуют неприятный запах и вяжущий вкус;
• образуется темный налет на трубах вплоть до засорения.
• Санитарные станции и частные лаборатории проводят количественный анализ проб воды и предоставляют результаты в течение недели. Одним из методов определения содержания марганца в воде является фотометрическое определение марганца в воде.

Чем вреден марганец в воде

Как влияет марганец в воде на человека? Без сомнения превышение допустимых концентраций марганца опасно для здоровья, поэтому важно ответственно относиться к водоподготовке, в частности, к очистке воды. Чаще всего минерал находится в виде двухвалентного иона, который легко растворяется в воде. Действия очистных фильтров основываются на связывании свободных ионов и переводе их в твердодисперсные нерастворимые формы, которые в виде осадка удерживаются в фильтрующих устройствах. Подробнее о том, как очистить воду от марганца из скважины, колодца или водопровода можно прочитать в статье "Как очистить воду от марганца".