生“锰”黑汉原佳人

刘继顺

2006-6-3

众所周知，天然锰矿物除了菱锰矿和蔷薇辉石呈玫瑰色外，其余均为黑色，条痕亦为黑色，真正的身黑心也黑。

金属锰是不是也呈黑色呢？想不到吧，这么个生猛黑汉，却原来是冰清佳人呢！1744年瑞典科学家分离出来金属锰时，J.G.Gahn着实惊喜了一番。银灰色，灰白色的，实在与其矿物的黑色扯不上边。再细细考究，金属锰硬而脆，熔点1244℃，沸点2097℃，比重7.3。

锰在元素周期表上排行25，属于第四周期的第七族元素。原子量54.938，电子构型: 1s² 2s²p⁶ 3s²p⁶d⁵ 4s²。在自然界中锰有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅶ价态，其中以Ⅱ和Ⅳ价态最为常见。锰在空气中非常容易氧化。在加热条件下，粉状的锰与氯、溴、磷、硫、硅及碳元素都可以化合。锰在地球岩石圈中以及硅酸盐相的陨石中表现有强烈的亲石性质，但在岩石圈上部则有强烈的亲氧性质，锰与铁在岩石圈中以及陨石中虽有许多相似的化学性质，但锰并不亲铁。

锰在地壳中的丰度为950×10^-6。在自然界，最主要的锰矿物为氧化物—氢氧化物类如软锰矿和硬锰矿；次为碳酸盐类，如菱锰矿、锰白云石、锰方解石；还有少量锰矿物呈硫化物类（如硫锰矿）、硅酸盐类（如蔷薇辉石）和硼酸盐类（锰方硼石）。

未来的锰矿原料将来自于大洋深处。目前人们已经发现大洋底富含有大量的铁锰结核和铁锰结壳。目前研究表明，仅太平洋海域第一代矿区铁锰结核资源总量就多达424.8亿吨，干结核量为297.36亿吨。锰、铜、钴和镍的金属量分别为86.23、2.97、0.59和3.86亿吨。

锰矿石是重要的矿物原料，主要用于冶金工业，特别是钢铁工业中。锰具有脱氧、脱硫及调节作用（如阻止钢的粒缘碳化物的形成），还能增加钢材的强度、韧性、可淬性。各类钢的生产都不能缺少锰。锰对铸铁的生产也是重要的。高锰钢（含Mn7.5～19%）具有特殊性能，如高碳高锰耐磨钢、低炭高锰不锈钢、中碳高锰无磁钢、高锰耐热钢等。锰与铜、镍、铝、镁的合金,也是耐热耐蚀的材料。

锰矿石除了供给钢铁工业炼钢之外，还是加工天然锰砂原料有净化、过滤水的特效功能。天然锰砂净化水质除铁，除锰及其杂质，其设施简单成本低速度快，锰砂使用寿命长，广泛用于全国石油、化工、轻纺、造纸、印染、电子、热电厂等工作用水以及城市人民生活饮用水。锰砂具有晶粒致密、硬度高、耐腐蚀、损失少，使用寿命长，在水中浸泡不溶解、过滤水中含锰量不增加，故天然锰砂，最难溶于水的净化剂。

在其他工业上，锰的用途也很广泛。二氧化锰在干电池中作消极剂，还可用作催化剂和棕色颜料；高锰酸钾(KMnO4)用作氧化剂及消毒剂。锰钾矿是一种有孔道结构的锰氧化物八面体分子筛，具有良好的催化氧化性和离子交换性。在有色金属湿法冶金、氢醌（对苯二酸）生产、铀的提炼上作氧化剂；在陶瓷和搪瓷生产中作氧化剂和釉色；在玻璃生产中用于消除杂色和制作装饰玻璃。化学工业上生产硫酸锰、高锰酸钾、碳酸锰、氯化锰、硝酸锰、一氧化锰等，是化学试剂、医药、焊接、油漆、合成工业等的重要原料。

锰元素还是人体中必需的微量元素。锰元素能促进骨骼的生长发育，保护细胞中细粒体的完整，保持正常的脑功能，维持正常的糖代谢和脂肪代谢，改善肌体的造血功能。当人体内缺锰时，破骨细胞的活性便增强，而成骨细胞的活性却受到抑制，成长速度减慢，造成成骨障碍。原先在体内建立起来的动态平衡遭到破坏，久而久之，便会使骨质变得疏松。因此，人体内锰的含量不足也是导质疏松的因素之一。锰缺乏症状还可影响生殖能力，有可能使后代先天性畸形，骨和软骨的形成不正常及葡萄糖耐量受损。锰的缺乏可引起神经衰弱综合症，影响智力发育。锰缺乏还将导致胰岛素合成和分泌的降低，影响糖代谢。人们吸收锰元素的主要途径是食用含锰较高的食物，如糙米、核桃、麦牙、赤糖蜜、莴苣、干菜豆、花生、马铃薯、大豆、向日葵籽、小麦、大麦以及动物的肝等。