المنغنيز

المنغنيز معدن رمادي فضي يشبه الحديد . وهو صلب وهش للغاية، ويصعب صهره، ولكنه يتأكسد بسهولة. ^{[ 11 ]} المنغنيز وأيوناته الشائعة بارامغناطيسية . ^{[ 12 ]} يتأكسد المنغنيز ببطء في الهواء ويتأكسد ("يصدأ") مثل الحديد في الماء المحتوي على الأكسجين المذاب. ^{[ 13 ]}

يتكون المنغنيز الموجود في الطبيعة من نظير مستقر واحد ، وهو ^55Mn . وقد تم عزل ووصف العديد من النظائر المشعة ، تتراوح أعمارها من ^46Mn إلى ^72Mn ؛ وأكثرها استقرارًا هي ^53Mn بنصف عمر يبلغ 3.7  مليون سنة، و ⁵⁴ Mn بنصف عمر يبلغ 312.08  يومًا، و ⁵² Mn بنصف عمر يبلغ 5.591  يومًا. أما باقي النظائر المشعة ، فلها أنصاف أعمار أقل من ثلاث ساعات، ومعظمها أقل من دقيقة واحدة. نمط الاضمحلال الأساسي في النظائر الأخف من النظير المستقر الأكثر وفرة، ^55Mn ، هو التقاط الإلكترون ، بينما النمط الأساسي في النظائر الأثقل هو اضمحلال بيتا . للمنغنيز أيضًا ثلاث حالات ميتا . ^{[ 14 ]}

يُعدّ المنغنيز أحد عناصر مجموعة الحديد ، التي يُعتقد أنها تتكوّن في النجوم الضخمة قبيل انفجار المستعر الأعظم . ^{[ 15 ]} يتحلل نظير المنغنيز-53 (53Mn) إلى الكروم ^{-53 (} 53Cr) بنصف عمر يبلغ 3.7  مليون سنة. ونظرًا لقصر نصف عمره، يُعتبر المنغنيز ^-53 نادرًا نسبيًا؛ إذ ينتج عن اصطدام الأشعة الكونية بالحديد . ^{[ 16 ]}

يتواجد الكروم والمنغنيز معًا بكميات كافية تسمح بقياس كليهما، مما يُتيح استخدامهما في جيولوجيا النظائر ، كما تُستخدم نسب Mn/Cr هنا لتحديد عمر النظام الشمسي المبكر. تُعزز نسب نظائر Mn-Cr الأدلة المُستقاة من ^26Al و ¹⁰⁷ Pd حول التاريخ المبكر للنظام الشمسي . تُشير الاختلافات في نسب ^53Cr / ^52Cr وMn/Cr في العديد من النيازك إلى وجود نسبة ^53Mn / ^55Mn أولية غير صفرية ، مما يدل على أن اختلافات التركيب النظائري للكروم ناتجة عن التحلل الموضعي لـ ^53Mn في الأجرام الكوكبية المُتمايزة. وبالتالي، يُقدم ^53Mn دليلًا إضافيًا على عمليات التخليق النووي التي سبقت مباشرةً اندماج النظام الشمسي. ^{[ 17 ]}

تُعرف أربعة أشكال تآصلية (أشكال بنيوية) للمنجنيز الصلب، تُسمى α و β و γ و δ، وتوجد عند درجات حرارة أعلى تدريجيًا. جميعها فلزية، ومستقرة عند الضغط القياسي، ولها شبكة بلورية مكعبة، لكنها تختلف اختلافًا كبيرًا في بنيتها الذرية. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

يُعدّ منغنيز ألفا (α-Mn) الطور المتوازن عند درجة حرارة الغرفة. يتميز ببنية بلورية مكعبة مركزية الجسم ، وهو عنصر غير مألوف بين المعادن العنصرية نظرًا لامتلاكه خلية وحدة معقدة للغاية ، تحتوي على 58 ذرة (29 ذرة في خلية الوحدة الأولية )، مع وجود ذرات المنغنيز في أربعة أنواع مختلفة من البيئات (المواقع). ^{[ 21 ] [ 18 ]} وهو بارامغناطيسي عند درجة حرارة الغرفة، ومضاد للمغناطيسية الحديدية عند درجات حرارة أقل من 95 كلفن (-178 درجة مئوية) . ^{[ 22 ]}  

يتشكل بيتا منغنيز (β-Mn) عند تسخينه فوق درجة حرارة التحول البالغة 973 كلفن (700 درجة مئوية؛ 1290 درجة فهرنهايت) . يتميز ببنية مكعبة بدائية تحتوي على 20 ذرة في وحدة الخلية موزعة على نوعين من المواقع، وهي بنية معقدة كأي عنصر فلزي آخر. ^{[ 23 ]} يمكن الحصول عليه بسهولة كطور شبه مستقر عند درجة حرارة الغرفة عن طريق التبريد السريع للمنغنيز عند 850 درجة مئوية (1120 كلفن؛ 1560 درجة فهرنهايت) في الماء المثلج. لا يُظهر هذا المركب أي ترتيب مغناطيسي ، ويظل بارامغناطيسيًا حتى أدنى درجة حرارة تم قياسها (1.1 كلفن). ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}       

يتشكل منغنيز غاما (γ-Mn) عند تسخينه فوق 1370 كلفن (1100 درجة مئوية؛ 2010 درجة فهرنهايت) . يتميز ببنية مكعبة مركزية الوجوه بسيطة (أربع ذرات لكل وحدة خلية). عند تبريده فجأة إلى درجة حرارة الغرفة، يتحول إلى β-Mn، ولكن يمكن تثبيته عند درجة حرارة الغرفة عن طريق مزجه مع ما لا يقل عن 5% من عناصر أخرى (مثل الكربون، الحديد، النيكل، النحاس، البلاديوم، أو الذهب). تتشوه هذه السبائك المثبتة بالمذاب إلى بنية رباعية مركزية الوجوه . ^{[ 26 ] [ 25 ]}   

يتشكل دلتا المنغنيز (δ-Mn) عند تسخينه فوق 1406 كلفن (1130 درجة مئوية؛ 2070 درجة فهرنهايت) ، وهو مستقر حتى درجة انصهار المنغنيز البالغة 1519 كلفن (1250 درجة مئوية؛ 2270 درجة فهرنهايت) . يتميز ببنية مكعبة مركزية الجسم (ذرتان لكل وحدة خلية مكعبة). ^{[ 19 ] [ 25 ]}      

يشكل المنغنيز مجموعة واسعة من مشتقات المركبات العضوية الفلزية، أي المركبات التي تحتوي على روابط Mn-C. تشمل هذه المشتقات أمثلة عديدة للمنغنيز في حالات أكسدته المنخفضة، من Mn(-III) إلى Mn(I). يُعد هذا المجال من الكيمياء العضوية الفلزية جذابًا نظرًا لانخفاض تكلفة المنغنيز وسميته النسبية. ^{[ 39 ]}

يُعدّ ميثيل سيكلوبنتادينيل منغنيز ثلاثي الكربونيل (MMT) من أكثر المركبات ذات الأهمية التجارية ، حيث يُستخدم كمركب مضاد للخبط يُضاف إلى البنزين في بعض البلدان، ويحتوي على المنغنيز الأحادي (Mn(I)). ^{[ 40 ]} وكما هو الحال في كيمياء المنغنيز الثنائي (Mn(II))، فإن المنغانوسين (Mn(C₅H₅ ₎ ₂ ) ذو _دوران مغزلي _عالٍ . في المقابل، يُشكّل الحديد، وهو المعدن المجاور له، مشتقًا مستقرًا في الهواء وذو دوران مغزلي منخفض على شكل فيروسين ( Fe( _C₅H₅ ) _₂ ). عند إجراء التفاعل في جو من أول أكسيد الكربون ، ينتج عن اختزال أملاح المنغنيز الثنائي (Mn(II)) مركب _{ثنائي منغنيز} ديكا كربونيل Mn₂ (CO) _₁₀ ، وهو مادة صلبة برتقالية اللون ومتطايرة. يعكس استقرار هذا المركب (Mn(0)) في الهواء (ومشتقاته العديدة) خصائص أول أكسيد الكربون القوية كمستقبل للإلكترونات. يتم اشتقاق العديد من معقدات الألكين ومعقدات الألكاين من Mn ₂ (CO) ₁₀ . ^{[ 41 ]}

في المركب Mn(CH₃ ₎ ₂ ₍ dmpe) _₂ ، يكون Mn(II) منخفض الدوران، وهو ما يتناقض مع خاصية الدوران العالي لسلفه MnBr₂ ₍ dmpe) _₂ ( ^حيث dmpe = (CH₃ ₎ ₂PCH₂CH₂P ₍ CH₃ ) _{₂ )} . ^[ ₄₂ ^] غالبًا ما توجد مشتقات المنجنيز متعددة الألكيل ومتعددة _الأريل في حالات أكسدة أعلى، مما يعكس خصائص إطلاق الإلكترونات لروابط الألكيل والأريل. ومن الأمثلة على ذلك [ Mn ⁽ _CH₃ ) _₆ ] ^²⁻ . ^{[ 43} ]

يُعدّ المنجنيز مصدرًا وفيرًا في قاع المحيط على شكل عقيدات منجنيزية . ^{[ 67 ]} تتكون هذه العقيدات من 29% من المنجنيز، ^{[ 68 ]} وتنتشر على طول قاع المحيط. وتُعدّ الآثار البيئية لجمع هذه العقيدات موضع اهتمام. ^{[ 69 ] [ 70 ]} ووفقًا لتقديرات عام 1978، يحتوي قاع المحيط على 500  مليار طن من عقيدات المنجنيز . ^{[ 71 ]} ومن المتوقع أن يصل هذا الرقم إلى 500 مليار طن بحلول أبريل 2025. لا تزال المحاولات جارية لإيجاد طرق مجدية اقتصادياً لحصاد عقيدات المنغنيز، إلا أنه لم يتم تسويق أي منها تجارياً. ^{[ 72 ]}

في عام 1972، كلّفت وكالة المخابرات المركزية الأمريكية ، من خلال مشروع أزوريان الذي أطلقه الملياردير هوارد هيوز ، ببناء سفينة هيوز غلومار إكسبلورر، متذرعةً بمهمة استخراج عقيدات المنغنيز من قاع البحر. ^{[ 73 ]} أثارت هذه الذريعة موجةً من النشاط لجمع عقيدات المنغنيز. أما المهمة الحقيقية لسفينة هيوز غلومار إكسبلورر فكانت انتشال غواصة سوفيتية غارقة ، هي K-129 ، بهدف استعادة كتب الشفرات السوفيتية. ^{[ 74 ]}

يوجد المنغنيز أيضًا في البيئة المحيطية على شكل منغنيز مذاب (dMn)، وهو موجود في جميع محيطات العالم، 90% منه مصدره الفتحات الحرارية المائية. ^{[ 75 ]} يتشكل المنغنيز الجزيئي في أعمدة طافية فوق مصدر الفتحات النشطة، بينما يبقى المنغنيز المذاب ثابتًا. ^{[ 76 ]} تختلف تركيزات المنغنيز بين طبقات المياه في المحيط. فعلى السطح، يرتفع تركيز المنغنيز المذاب نتيجةً لتدفقات من مصادر خارجية كالأنهار والغبار ورواسب الجرف القاري. عادةً ما تكون تركيزات المنغنيز في الرواسب الساحلية أقل، ولكنها قد ترتفع بسبب المخلفات البشرية المنشأ من صناعات كالتعدين وصناعة الصلب، والتي تصب في المحيط عبر مصبات الأنهار. كما يمكن أن ترتفع تركيزات المنغنيز المذاب على السطح بيولوجيًا من خلال عملية التمثيل الضوئي، وفيزيائيًا من خلال تيارات الصعود الساحلية والتيارات السطحية التي تحركها الرياح. يمكن أن تؤدي عمليات التدوير الداخلي، مثل الاختزال الضوئي الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية، إلى رفع مستويات المنغنيز عن طريق تسريع ذوبان أكاسيد المنغنيز والتخلص التأكسدي، مما يمنع المنغنيز من الغرق إلى المياه العميقة. ^{[ 77 ]} قد ترتفع مستويات المنغنيز في الأعماق المتوسطة بالقرب من سلاسل منتصف المحيط والفتحات الحرارية المائية. تطلق هذه الفتحات سائلاً غنياً بالمنغنيز الذائب في الماء. يمكن للمنغنيز الذائب أن ينتقل لمسافة تصل إلى 4000  كيلومتر بفضل الكبسولات الميكروبية الموجودة، مما يمنع تبادله مع الجسيمات، ويقلل من معدلات غرقه. تزداد تركيزات المنغنيز الذائب عندما تكون مستويات الأكسجين منخفضة. عموماً، تكون تركيزات المنغنيز الذائب أعلى عادةً في المناطق الساحلية، وتنخفض كلما اتجهنا نحو عرض البحر. ^{[ 77 ]}

يوجد المنجنيز في التربة بثلاث حالات أكسدة: الكاتيون ثنائي التكافؤ، Mn²⁺ ^، وأكاسيد وهيدروكسيدات بنية سوداء تحتوي على Mn³⁺ (III، IV)، مثل MnOOH وMnO₂ _. يؤثر الرقم الهيدروجيني للتربة وظروف الأكسدة والاختزال على أي من هذه الأشكال الثلاثة للمنجنيز هو السائد في التربة. عند قيم الرقم الهيدروجيني الأقل من 6 أو في ظل ظروف لاهوائية، يسود Mn²⁺، بينما في ظل ظروف قلوية وهوائية، تسود أكاسيد وهيدروكسيدات Mn³⁺ (III، IV). يمكن تعديل أو التحكم في تأثيرات حموضة التربة وحالة التهوية على شكل المنجنيز من خلال النشاط الميكروبي. يمكن أن يتسبب التنفس الميكروبي في أكسدة Mn²⁺ ^إلى الأكاسيد، كما يمكن أن يتسبب في اختزال الأكاسيد إلى الكاتيون ثنائي التكافؤ. ^{[ 78 ]}

توجد أكاسيد المنغنيز (III، IV) على شكل بقع بنية داكنة وعُقيدات صغيرة على جزيئات الرمل والطمي والطين. تتميز هذه الطبقات السطحية على جزيئات التربة الأخرى بمساحة سطحية كبيرة وتحمل شحنة سالبة. يمكن للمواقع المشحونة امتصاص واحتجاز كاتيونات مختلفة، وخاصة المعادن الثقيلة (مثل الكروم ^{الثلاثي} ، والنحاس ^{الثنائي} ، والزنك ^{الثنائي} ، والرصاص ^{الثنائي} ). بالإضافة إلى ذلك، يمكن للأكاسيد امتصاص الأحماض العضوية ومركبات أخرى. يؤدي امتصاص المعادن والمركبات العضوية إلى أكسدتها، بينما تُختزل أكاسيد المنغنيز (III، IV) إلى منغنيز ^ثنائي (مثل اختزال الكروم ^{الثلاثي} إلى الكروم السداسي، واختزال الهيدروكينون عديم اللون إلى بوليمرات الكينون بلون الشاي ). ^{[ 79 ]}

يُعدّ المنغنيز عنصرًا أساسيًا في إنتاج الحديد والصلب نظرًا لخصائصه في تثبيت الكبريت ، وإزالة الأكسدة ، وصناعة السبائك . ولا يوجد بديل مُرضٍ للمنغنيز في هذه التطبيقات المعدنية. ^{[ 61 ]} وقد استحوذت صناعة الصلب، ^{[ 84 ]} بما في ذلك صناعة الحديد، على معظم الطلب على المنغنيز، والذي يتراوح حاليًا بين 85% و90% من إجمالي الطلب. ^{[ 82 ]} ويُعدّ المنغنيز عنصرًا رئيسيًا في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض التكلفة . ^{[ 85 ] [ 86 ]} وغالبًا ما يُستخدم الفيرومنجنيز (الذي يتكون عادةً من حوالي 80% من المنغنيز) كمركب وسيط في العمليات الحديثة.

تُحسّن كميات صغيرة من المنغنيز قابلية تشكيل الفولاذ عند درجات الحرارة العالية، وذلك بتكوين كبريتيد ذي درجة انصهار عالية ومنع تكوّن كبريتيد الحديد السائل عند حدود الحبيبات. إذا بلغت نسبة المنغنيز 4%، يصبح تقصّف الفولاذ سمةً بارزة. يقلّ التقصّف مع زيادة تركيز المنغنيز، ويصل إلى مستوى مقبول عند 8%. يتميّز الفولاذ الذي يحتوي على 8 إلى 15% من المنغنيز بقوة شدّ عالية تصل إلى 863  ميجا باسكال. ^{[ 87 ] [ 88 ]} اكتُشف الفولاذ الذي يحتوي على 12% من المنغنيز عام 1882 على يد روبرت هادفيلد ، ولا يزال يُعرف باسم فولاذ هادفيلد (المنغالوي) . استُخدم هذا الفولاذ في صناعة الخوذات الفولاذية للجيش البريطاني، ولاحقًا من قِبل الجيش الأمريكي. ^{[ 89 ]}

يُستخدم المنغنيز في إنتاج سبائك الألومنيوم. يتميز الألومنيوم المحتوي على حوالي 1.5% من المنغنيز بمقاومة مُعززة للتآكل بفضل حبيباته التي تمتص الشوائب التي قد تؤدي إلى التآكل الجلفاني . ^{[ 90 ]} تُستخدم سبائك الألومنيوم المقاومة للتآكل 3004 و3104 (بنسبة منغنيز تتراوح بين 0.8 و1.5%) في صناعة معظم علب المشروبات . ^{[ 91 ]} قبل عام 2000، استُخدم أكثر من 1.6  مليون طن من هذه السبائك؛ وعند إضافة 1% من المنغنيز، كان ذلك يستهلك 16,000 طن من المنغنيز. ^{[ 91 ]}

استُخدم أكسيد المنغنيز (IV) في النوع الأصلي من بطاريات الخلايا الجافة كمستقبل للإلكترونات من الزنك، وهو المادة السوداء في خلايا مصابيح الكشافات من نوع الكربون والزنك. يُختزل ثاني أكسيد المنغنيز إلى أكسيد-هيدروكسيد المنغنيز MnO(OH) أثناء التفريغ، مما يمنع تكوّن الهيدروجين عند مصعد البطارية. ^{[ 92 ]}

MnO₂ ₊ H₂O + e⁻ _→ ^MnO (OH) ⁺ OH⁻

تُستخدم المادة نفسها أيضًا في البطاريات القلوية الحديثة (عادةً خلايا البطاريات)، والتي تعتمد على التفاعل الأساسي نفسه، ولكن باستخدام مزيج إلكتروليت مختلف. في عام 2002،  استُخدم أكثر من 230 ألف طن من ثاني أكسيد المنغنيز لهذا الغرض. ^{[ 60 ] [ 92 ]}

تُستخدم سبائك النحاس والمنغنيز، مثل المنجانين ، بشكل شائع في مقاومات التحويل المعدنية المستخدمة لقياس كميات كبيرة نسبيًا من التيار. تتميز هذه السبائك بمعامل مقاومة حراري منخفض للغاية ، كما أنها مقاومة للكبريت. وهذا ما يجعلها مفيدة بشكل خاص في بيئات السيارات والصناعات القاسية. ^{[ 93 ] [ 94 ]}

يُعدّ أكسيد المنغنيز وكبريتات المنغنيز من مكونات الأسمدة. في عام 2000، استُخدم ما يُقدّر بنحو 20,000 طن من هذه المركبات في الأسمدة في الولايات المتحدة وحدها. كما استُخدمت كمية مماثلة من مركبات المنغنيز في أعلاف الحيوانات. ^{[ 40 ]}

يُعد ميثيل سيكلوبنتادينيل منغنيز ثلاثي الكربونيل مادة مضافة في بعض أنواع البنزين الخالي من الرصاص لرفع رقم الأوكتان وتقليل طرق المحرك . ^{[ 95 ]}

يُستخدم أكسيد المنغنيز (IV) (ثاني أكسيد المنغنيز، MnO₂ ₎ ككاشف في الكيمياء العضوية لأكسدة الكحولات البنزيلية (حيث تكون مجموعة الهيدروكسيل مجاورة لحلقة عطرية ). ^{[ 96 ]} وقد استُخدم ثاني أكسيد المنغنيز منذ القدم لأكسدة ومعادلة اللون الأخضر الباهت في الزجاج الناتج عن آثار ضئيلة من تلوث الحديد. [ ^{50 ] كما} يُستخدم MnO₂ في صناعة الأكسجين والكلور وفي تجفيف الدهانات السوداء. وفي بعض المستحضرات، يُستخدم كصبغة بنية للدهانات ، وهو أحد مكونات اللون البني الطبيعي (أومبر ₎ . ^{[ 97 ]}

يُستخدم المنغنيز رباعي التكافؤ كمنشط في الفوسفورات الباعثة للضوء الأحمر . ورغم وجود العديد من المركبات المعروفة التي تُظهر خاصية التلألؤ ، ^{[ 98 ]} إلا أن معظمها لا يُستخدم في التطبيقات التجارية نظرًا لانخفاض كفاءتها أو انبعاثها للضوء الأحمر الداكن. ^{[ 99 ] [ 100 ]} ومع ذلك، فقد تم الإبلاغ عن العديد من فلوريدات المنغنيز رباعي التكافؤ ^{المنشطة} كفوسفورات محتملة باعثة للضوء الأحمر لمصابيح LED البيضاء الدافئة. ^{[ 101 ] [ 102 ]} ولكن حتى الآن، فإن K₂SiF₆:Mn⁴⁺ هو المركب الوحيد ^{المتوفر} _{تجاريًا} للاستخدام في _مصابيح LED البيضاء الدافئة . ^{[ 103 ]}

يُستخدم هذا المعدن أحيانًا في صناعة العملات المعدنية؛ فقبل عام 2000، كانت عملة النيكل "الحربية" التي صُكت بين عامي 1942 و1945 هي العملة الأمريكية الوحيدة التي استخدمت المنغنيز. ^{[ 104 ]} جرت العادة على استخدام سبيكة من 75% نحاس و25% نيكل في صناعة عملات النيكل. إلا أنه نظرًا لنقص معدن النيكل خلال الحرب، استُبدل بالفضة والمنغنيز الأكثر توفرًا، ما أدى إلى سبيكة من 56% نحاس و35% فضة و9% منغنيز. ومنذ عام 2000، تُصنع عملات الدولار ، مثل دولار ساكاغاوي وعملات الدولار الرئاسية ، من نحاس أصفر يحتوي على 7% من المنغنيز مع قلب من النحاس الخالص. ^{[ 105 ]}

استُخدمت مركبات المنغنيز كأصباغ لتلوين السيراميك والزجاج. ويُعزى اللون البني للسيراميك أحيانًا إلى هذه المركبات. ^{[ 106 ]} في صناعة الزجاج، تُستخدم مركبات المنغنيز لغرضين: يتفاعل المنغنيز الثلاثي مع الحديد الثنائي لتقليل اللون الأخضر القوي في الزجاج، وذلك بتكوين حديد ثلاثي أقل تلوّنًا ومنغنيز ثنائي وردي اللون قليلًا، ما يُعوض اللون المتبقي للحديد الثلاثي. ^{[ 50 ]} وتُستخدم كميات أكبر من المنغنيز لإنتاج الزجاج الوردي. في عام 2009، اكتشف ماس سوبرامانيان وزملاؤه في جامعة ولاية أوريغون إمكانية دمج المنغنيز مع الإيتريوم والإنديوم لتكوين صبغة زرقاء زاهية ، غير سامة، خاملة، ومقاومة للبهتان ، تُعرف باسم YInMn Blue ، ^{[ 107 ]} وهي أول صبغة زرقاء جديدة تُكتشف منذ 200 عام. ^{[ 108 ]}

قام معهد الطب الأمريكي (IOM) بتحديث متوسط ​​الاحتياجات التقديرية (EARs) والكميات الغذائية الموصى بها (RDAs) للمعادن في عام 2001. بالنسبة للمنغنيز، لم تكن المعلومات كافية لتحديد متوسط ​​الاحتياجات التقديرية والكميات الغذائية الموصى بها، لذا تُوصف الاحتياجات بأنها تقديرات للكميات الكافية (AIs). أما فيما يتعلق بالسلامة، فيحدد معهد الطب الأمريكي مستويات قصوى مسموح بها للفيتامينات والمعادن عندما تكون الأدلة كافية. في حالة المنغنيز، تم تحديد الحد الأقصى المسموح به للبالغين عند 11  ملغ/يوم. يُشار إلى متوسط ​​الاحتياجات التقديرية والكميات الغذائية الموصى بها والكميات الكافية والحدود القصوى المسموح بها مجتمعةً باسم المدخول الغذائي المرجعي (DRIs). ^{[ 113 ]} نقص المنغنيز نادر الحدوث. ^{[ 114 ]}

تشير الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية (EFSA) إلى مجموعة المعلومات هذه باسم القيم الغذائية المرجعية، مع استخدام المدخول المرجعي للسكان (PRI) بدلاً من الكمية الغذائية الموصى بها (RDA)، ومتوسط ​​الاحتياج بدلاً من متوسط ​​الاحتياج اليومي (EAR). ويتم تعريف الكمية الكافية (AI) والحد الأعلى المسموح به (UL) بنفس الطريقة المتبعة في الولايات المتحدة. بالنسبة للأشخاص الذين تبلغ أعمارهم 15 عامًا فأكثر، تُحدد الكمية الكافية عند 3.0  ملغ/يوم. وتُحدد الكمية الكافية للحمل والرضاعة عند 3.0  ملغ/يوم. أما بالنسبة للأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 1 و14 عامًا، فتزداد الكمية الكافية مع التقدم في العمر من 0.5 إلى 2.0  ملغ/يوم. وتكون الكميات الكافية للبالغين أعلى من الكميات الغذائية الموصى بها في الولايات المتحدة. ^{[ 115 ]} وقد راجعت الهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية (EFSA) نفس مسألة السلامة وقررت عدم كفاية المعلومات لتحديد الحد الأعلى المسموح به. ^{[ 116 ]}

لأغراض وضع العلامات على الأغذية والمكملات الغذائية في الولايات المتحدة، تُعبّر الكمية في الحصة الواحدة كنسبة مئوية من القيمة اليومية (%DV). فعلى سبيل المثال، كانت نسبة 100% من القيمة اليومية للمنجنيز تساوي 2.0  ملغ، ولكن اعتبارًا من 27  مايو 2016، تم تعديلها إلى 2.3  ملغ لتتوافق مع الكمية المرجعية اليومية. ^{[ 117 ] [ 118 ]} يُمكن الاطلاع على جدول القيم اليومية القديمة والجديدة للبالغين في قسم "الكمية المرجعية اليومية" .

قد يؤدي التعرض المفرط أو تناول كميات كبيرة من المنغنيز إلى حالة تُعرف باسم التسمم بالمنغنيز ، وهو اضطراب تنكسي عصبي يسبب موت الخلايا العصبية الدوبامينية وأعراضًا مشابهة لمرض باركنسون . ^{[ 9 ] [ 119 ]}

يؤدي نقص المنجنيز لدى البشر، وهو حالة نادرة، إلى عدد من المشاكل الصحية. ^{[ 113 ]} كما يتسبب نقص المنجنيز في تشوه الهيكل العظمي لدى الحيوانات، ويثبط إنتاج الكولاجين في التئام الجروح. ^{[ 120 ]}

يتمتع المنجنيز الموجود في الماء بتوافر حيوي أكبر من المنجنيز الموجود في الغذاء. ووفقًا لنتائج دراسة أجريت عام 2010، ^{[ 121 ]} فإن ارتفاع مستويات التعرض للمنجنيز في مياه الشرب يرتبط بزيادة الإعاقة الذهنية وانخفاض معدل الذكاء لدى الأطفال في سن المدرسة. ويُفترض أن التعرض طويل الأمد للمنجنيز الموجود بشكل طبيعي في مياه الاستحمام عن طريق الاستنشاق يُعرّض ما يصل إلى 8.7  مليون أمريكي للخطر. ^{[ 122 ]} ومع ذلك، تشير البيانات إلى أن جسم الإنسان قادر على التعافي من بعض الآثار الضارة للتعرض المفرط للمنجنيز إذا توقف التعرض وتمكن الجسم من التخلص من الفائض. ^{[ 123 ]}

قد ترتفع مستويات المنجنيز في مياه البحر خلال فترات نقص الأكسجين. ^{[ 124 ]} ومنذ عام 1990، وردت تقارير عن تراكم المنجنيز في الكائنات البحرية، بما في ذلك الأسماك والقشريات والرخويات وشوكيات الجلد. وتستهدف أنسجة محددة في أنواع مختلفة، كالخياشيم والدماغ والدم والكلى والكبد/ البنكرياس الكبدي . وقد سُجلت آثار فسيولوجية في هذه الأنواع. يؤثر المنجنيز على تجديد الخلايا المناعية ووظائفها، مثل البلعمة وتنشيط البروفينول أوكسيداز ، مما يُضعف جهاز المناعة لدى الكائنات الحية، ويجعلها أكثر عرضة للعدوى. ومع تغير المناخ، تتزايد أعداد مسببات الأمراض، ولذا تحتاج الكائنات الحية إلى جهاز مناعة قوي وسليم لتتمكن من البقاء والدفاع عن نفسها ضدها. فإذا ضعفت أجهزتها المناعية نتيجة ارتفاع مستويات المنجنيز، فلن تتمكن من مقاومة هذه المسببات وستموت. ^{[ 75 ]}

يُعدّ ميثيل سيكلوبنتادينيل منغنيز ثلاثي الكربونيل (MMT) مادة مضافة طُوّرت لاستبدال مركبات الرصاص في البنزين لتحسين رقم الأوكتان . يُستخدم MMT في عدد قليل من الدول فقط. عند تعرض الوقود المحتوي على ميثيل سيكلوبنتادينيل منغنيز ثلاثي الكربونيل للبيئة، يتحلل مُطلقًا المنغنيز في الماء والتربة. ^{[ 125 ]}

انخفضت مستويات المنجنيز في الهواء بين عامي 1953 و1982، مع تسجيل مستويات أعلى في عام 1953. وبشكل عام، قد يؤدي استنشاق هواء يحتوي على أكثر من 5 ميكروغرامات من المنجنيز لكل متر مكعب إلى ظهور أعراض التسمم بالمنجنيز. في خلايا الكلى البشرية المزروعة مخبرياً، ترتبط المستويات المرتفعة لبروتين يُسمى فيروبورتين بانخفاض مستويات المنجنيز داخل الخلايا وتقليل تلف الخلايا ، ويتضح ذلك من خلال تحسن امتصاص الغلوتامات وانخفاض تسرب مؤشر التلف المعروف باسم نازعة هيدروجين اللاكتات . ^{[ 126 ] [ 127 ]}

تخضع مستويات التعرض للمنغنيز في الولايات المتحدة الأمريكية للوائح إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA). ^{[ 128 ]} يمكن أن يتعرض الأفراد للمنغنيز في مكان العمل عن طريق استنشاقه أو ابتلاعه. وقد حددت إدارة السلامة والصحة المهنية الحد القانوني ( الحد المسموح به للتعرض ) للمنغنيز في مكان العمل بـ 5  ملغم/م³ ^خلال يوم عمل مدته 8 ساعات. وحدد المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) حدًا موصى به للتعرض (REL) قدره 1  ملغم/م³ ^خلال يوم عمل مدته 8 ساعات، وحدًا قصير الأجل قدره 3  ملغم/م³ ^. وعند مستويات 500  ملغم/م³ ^، يُصبح المنغنيز خطرًا مباشرًا على الحياة والصحة . ^{[ 129 ]} في دول أخرى، مثل ألمانيا ، تم تحديد قيمة قصوى عامة للمنغنيز المحمول جوًا عند 0.5  ملغم/م³ ⁽ الحد الأقصى لتركيز المنغنيز في مكان العمل )، وتم تحديد الحد الأقصى لمستوى المنغنيز في الجسم عند 20  ملغم/لتر. ^{[ 40 ]}

يرتبط التعرض المفرط للمنغنيز في أغلب الأحيان بداء المنغنيز ، وهو اضطراب عصبي نادر ينتج عن تناول كميات زائدة من المنغنيز عن طريق الفم أو الاستنشاق. تاريخيًا، كان الأشخاص العاملون في إنتاج أو معالجة سبائك المنغنيز ^{[ 132 ] [ 133 ] [ 134 ]} معرضين لخطر الإصابة بداء المنغنيز؛ ومع ذلك، تحمي لوائح الصحة والسلامة العمال في الدول المتقدمة. ^{[ 128 ]} وقد وُصف هذا الاضطراب لأول مرة عام 1837 من قِبل الأكاديمي البريطاني جون كوبر، الذي درس حالتين لطاحونتي منغنيز. ^{[ 57 ]}

التسمم بالمنغنيز اضطراب ثنائي الطور. في مراحله المبكرة، قد يعاني الشخص المتسمم من الاكتئاب، وتقلبات المزاج، والسلوكيات القهرية، والذهان. تتلاشى الأعراض العصبية المبكرة لتتحول إلى مراحل متأخرة من التسمم بالمنغنيز، والتي تشبه مرض باركنسون . تشمل الأعراض الضعف، وبطء الكلام ورتابة نبرته، ووجهًا خاليًا من التعابير، ورعشة، وميلًا للأمام أثناء المشي، وعدم القدرة على المشي للخلف دون السقوط، وتصلبًا، ومشاكل عامة في البراعة اليدوية، والمشي، والتوازن. ^{[ 57 ] [ 135 ]} على عكس مرض باركنسون، لا يرتبط التسمم بالمنغنيز بفقدان حاسة الشم، وعادةً ما لا يستجيب المرضى للعلاج بدواء ليفودوبا . ^{[ 136 ]} تزداد أعراض التسمم بالمنغنيز في مراحله المتأخرة حدةً مع مرور الوقت حتى بعد إزالة مصدر التعرض وعودة مستويات المنغنيز في الدماغ إلى طبيعتها. ^{[ 135 ]}

أظهرت الدراسات أن التعرض المزمن للمنغنيز يُسبب مرضًا شبيهًا بمرض باركنسون، يتميز باضطرابات حركية. ^{[ 137 ]} لا تستجيب هذه الحالة للعلاجات التقليدية المستخدمة في علاج مرض باركنسون ، مما يُشير إلى وجود مسار بديل لفقدان الدوبامين المعتاد في المادة السوداء . ^{[ 137 ]} قد يتراكم المنغنيز في العقد القاعدية ، مما يؤدي إلى الحركات غير الطبيعية. ^{[ 138 ]} رُبطت طفرة في جين SLC30A10، وهو ناقل لإخراج المنغنيز ضروري لخفض تركيزه داخل الخلايا، بتطور هذا المرض الشبيه بمرض باركنسون. ^{[ 139 ]} لا تُلاحظ أجسام ليوي، النموذجية لمرض باركنسون، في مرض باركنسون الناجم عن المنغنيز. ^{[ 138 ]}

أتاحت التجارب على الحيوانات فرصة لدراسة عواقب التعرض المفرط للمنغنيز في ظل ظروف مضبوطة. في الجرذان (غير العدوانية)، يحفز المنغنيز سلوك قتل الفئران. ^{[ 140 ]}

تُعدّ مركبات المنغنيز أقل سمية من مركبات المعادن الأخرى الشائعة، مثل النيكل والنحاس . ^{[ 141 ]} ومع ذلك، يجب ألا يتجاوز التعرض لغبار وأبخرة المنغنيز الحد الأقصى المسموح به وهو 5 ^ملغم /م³ حتى لفترات قصيرة نظرًا لمستوى سميته. ^{[ 142 ]} وقد رُبط التسمم بالمنغنيز بضعف المهارات الحركية والاضطرابات الإدراكية . ^{[ 143 ]} 

يُعدّ بروتين DMT1 الناقل الرئيسي في امتصاص المنجنيز من الأمعاء، وقد يكون الناقل الرئيسي للمنجنيز عبر الحاجز الدموي الدماغي . كما ينقل DMT1 المنجنيز المستنشق عبر الظهارة الأنفية . وتتمثل الآلية المقترحة لسمية المنجنيز في أن اختلال تنظيمه يؤدي إلى الإجهاد التأكسدي ، واختلال وظائف الميتوكوندريا ، والسمية العصبية الناتجة عن الغلوتامات ، وتجمع البروتينات. ^{[ 144 ]}