二価マンガンイオン (16397-91-4) の物理的・化学的性質
二価マンガンイオン
二価マンガン（Mn2+）は、製剤、触媒、材料合成および分析標準品として塩または溶液として供給される二価のマンガンイオンです。
| CAS番号 | 16397-91-4 |
| ファミリー | 遷移金属カチオン |
| 典型的形状 | 塩（固体）または水溶液 |
| 一般グレード | EP |
二価マンガンイオンは遷移金属マンガンの二価カチオンであり、単原子無機カチオンに分類されます。構造的にはMn2+の形で裸の金属中心として存在し、凝縮相化学では主に内殻型六水和種[Mn(H2O)6]2+や酸素および窒素供与体配位子と配位した種として知られています。電子配置および配位場理論により、Mn2+は高スピンd5配置（半充填d殻）をとり、配位場安定化エネルギーは比較的小さくなります。その結果、水和化学では六配位八面体構造が支配的で、配位子交換は可逆的かつ高速で進行することが典型的です。
化学的にはMn2+はハードルイス酸として機能し、ハード塩基（O、N供与体）と好む傾向があり、共有結合性は限定的です。水溶液中では限られた加水分解を起こし、高濃度では僅かに酸性を示します。アルカリ条件下では不溶性水酸化物の沈殿を形成します。酸化還元化学はマンガンの化学形態に重要であり、還元条件下では安定ですが酸化剤や酵素的酸化酵素存在下ではMn3+やMn4+の高酸化状態に酸化されます。生体では、セロプラスミンなどのタンパク質を介してMn2+からMn3+への変換が行われます。
マンガンイオンは工業的にも生物学的にも重要です。Mn2+は必須微量元素であり、多数の酵素（例：マンガンスーパオキシドジスムターゼ、アルギナーゼ、ピルビン酸カルボキシラーゼ）の触媒補因子として機能し、臨床的には全静脈栄養の微量元素として投与されます。工業的には金属精錬、合金製造、電池製造および化学プロセスの触媒や添加剤として不可欠です。本物質に一般的な市販グレードはEPです。
基本的物理特性
密度
現行データでは実験的に確立された密度値はありません。
融点または分解点
報告されている融点は1246および1244 °Cであり、これらは報告値として提示されており、詳細な単一標準値は提供されていません。
水への溶解度
現行データでは実験的に確立された溶解度値はありません。
溶液のpH（定性的挙動）
水溶液中でMn2+は主に六水和錯体として存在し、わずかな加水分解を起こします。高濃度では配位水のプロトン放出により溶液は弱酸性を示します。pH上昇で段階的に脱プロトン化が進行し、最終的にはマンガン水酸化物（Mn(OH)2等）の沈殿が形成されます。EDTAやポリカルボン酸などのキレート配位子と安定な可溶性錯体を形成し、種の分布や溶液の酸性度が変化します。
化学的性質
酸塩基挙動
Mn2+は酸素および窒素供与体配位子への配位を好む硬いルイス酸として作用します。水和により六水和イオンを形成し、配位水分子から段階的にプロトンを供与する加水分解平衡が存在しますが、詳細なpKa値は現データで示されていません。多座配位子との錯形成により二価状態が安定化され、加水分解および沈殿が抑制されます。
反応性および安定性
Mn2+は多くの遷移金属錯体に比べて錯体交換が速く動的に不安定です。酸化環境下でMn3+またはMn4+へ酸化されうることが知られており、生体内ではセロプラスミンによるMn2+→Mn3+酸化が報告されています。アルカリ性水溶液では不溶性の水酸化物や酸化物を形成しますが、還元的かつ錯形成条件下では可溶性を保ちます。生体分子キャリア（トランスフェリン、アルブミン付近）に結合し、生物学的分布および利用効率に影響を及ぼします。
分子およびイオンパラメータ
分子式および分子量
- 分子式：Mn+2
- 分子量：54.93804 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- 正確質量：54.938043
- 単一同位体質量：54.938043
追加の計算指標：トポロジカル極性表面積（TPSA）0、複雑度0。
構成イオン
- 構成イオン：Mn2+（形式的単原子二価カチオン；正味電荷2）
- 元素：マンガン (記号 Mn、原子番号 25)
分子情報による計算カウントおよび形式的記述：重原子数1、形式電荷2、水素結合供与体数0、水素結合受容体数0、回転可能結合数0、共有結合単位数1。
識別子および同義語
登録番号およびコード
- CAS: 16397-91-4
- ソース注釈に記載の追加CASおよび登録番号: 7439-96-5; 15365-82-9
- UNII: H6EP7W5457
- InChI: InChI=1S/Mn/q+2
- InChIKey: WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N
- SMILES: [Mn+2]
- ChEBI: CHEBI:29035
- DrugBank: DB06757
- DSSTox Substance ID: DTXSID00167687
- HMDB: HMDB0001333
- KEGG: C19610
- NCI Thesaurus Code: C68267
- Wikidata: Q27095727
同義語および一般名称
記録された同義語および一般名（供給者提供の同義語から抜粋）には、二価マンガンイオン、マンガン(II)、マンガンイオン、マンガン（Mn2+）、マンガンイオン(2+)、Mn2+、MANGANESE(II) ION、マンガンカチオン(2+)、マンガン二価カチオン、Mn(II)、Mn++、Mn(2+)、マンガンカチオン(Mn2+)、マンガン二価カチオン、六水和マンガン(2+)イオン、二価マンガン、六水和種イオンなどが含まれます。
産業および商業用途
機能的役割および使用分野
Mn2+は多様な機能的役割を果たします。生物医療分野では栄養補助微量元素として、また欠乏防止のための全静脈栄養用微量元素調製品の成分として用いられます。生化学・医薬品分野では酵素アッセイの補因子およびメカニズム研究の試薬として利用されます。工業分野では金属精錬・合金製造（硬度強化）、電池製造（添加剤・電極材料）、溶接や冶金操作、化学合成およびプロセスでの触媒・促進剤としてマンガン化学が活用されています。
典型的な用途例
- 生理的Mnレベル維持のための全静脈栄養組成中の微量元素サプリメント。
- 酵素学および酸化還元研究に用いる試薬および生化学的補因子。
- マンガン化合物が望ましい機械的または電気化学的特性を付与する冶金プロセスおよび電池材料の成分または添加剤としての使用。
- マンガンの酸化還元サイクルを機能的に利用する酸化および重合反応の工業触媒および促進剤としての使用。
安全性および取り扱い概要
健康および環境に関する危険性
マンガンは必須微量栄養素であるが、高濃度暴露により毒性を示し、慢性的な過剰暴露は神経学的影響および線条体等の脳領域への蓄積と関連する。Mn2+は生体膜および血液脳関門を通過し得るため、全身性または職業性の過剰暴露は高マンガン血症および運動および神経行動異常を引き起こす可能性がある。マンガン化合物の微細粒子またはエアロゾルの吸引暴露は主要な職業衛生上の問題である。Mn2+は生体内輸送タンパク質（トランスフェリンや血清運搬体）と相互作用し、分布および排泄に影響を及ぼす。排泄は主に胆汁排泄によって行われる。
保管および取り扱い上の注意
マンガン(II)化合物は標準的な工業衛生管理を用いて取り扱うこと：粉塵やエアロゾルの吸入を避け、皮膚および眼の接触を最小限にし、適切な個人用保護具（手袋、眼の保護具）と局所排気換気装置を使用して空中に浮遊する粒子を発生させる作業を行うこと。強力な酸化剤および相容れない試薬から離れた、涼しく乾燥した換気の良い場所に保管すること。容器は密閉し、汚染および湿気の侵入を防ぐこと。詳細な危険性、輸送および法規制情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および各国の法令を参照すること。
