2021年07月16日 星期五
工业中表现不凡的锰元素
元素家族

    □ 宋 丹

    锰,元素周期表第25号元素。

    18世纪后期,瑞典化学家柏格曼研究了软锰矿,并试图分离出这种金属,但没有成功。瑞典化学家舍勒求助于好友、柏格曼的助手甘恩,将纯净的软锰矿粉和木炭混合后,在坩埚中加强热,就可以得到纽扣状的金属锰。

    生物学家还发现,有一种耐辐射奇球菌,能在受到强烈辐射的动物体内生存,生存的秘诀之一就是积蓄锰元素,并利用这些积蓄的锰元素来消灭由辐射而产生的巨量氧自由基。这一功能使其细胞的DNA修复机制不会被完全破坏,并得以继续发挥作用,从而能在强辐射中生存下来。

    许多食物中都有锰元素,尤其是谷类和坚果。我们不用担心会缺锰,人体对锰的需求量很小,一般只需12毫克左右,普通的膳食足够保证对锰元素的需求,但锰元素摄入过多则对人体不利。

    金属锰一般不会直接使用,锰矿石开采量的95%都被用于制作合金,以提高其强度、工作性能和耐磨性。19世纪初期,英国和法国的科学家开始研究锰在钢铁制造中的应用。1860年锰的应用有了重大突破,研究出了贝塞麦炼钢法,标志着早期工业革命的“铁时代”向“钢时代”的演变,其重要的改进就是向钢水中加入了更多镜铁(含锰铁合金)。锰钢中锰元素的含量非常有趣,如果只有2.3—3.5%的锰,那么低锰钢会脆得像玻璃一样;当锰元素的含量提高到13%以上形成高锰钢的时候,锰钢会变得既坚硬又富有韧性;当高锰钢加热到淡橙色时,能很轻易地进行加工,而且没有磁性,不会被磁铁所吸引。1970年重建的上海文化广场观众厅的屋顶,就是用几千根锰钢钢管焊接而成,在宽敞的扇形大厅内没有一根落地立柱,成为当时具有世界先进水平的新文化广场。

    1868年,法国的科学家勒克朗谢制造出了第一块干电池,改进后的电池中用二氧化锰作为阴极去极化剂。这项技术的诞生推动了二氧化锰需求的快速增长。随后人们还发现二氧化锰还可以用作橡胶添加剂、工业催化剂等。含锰的其他化合物也都有各自的应用领域,如氧化锰(二价)可用作化肥,高锰酸钾可用于去除废弃和废水中的有机杂质。

    1890年,我国在湖北阳新发现了第一个锰矿,随后陆续找到了已探明储量的矿区213处。近些年来,随着锰行业的不断发展,我国的锰制品也开始出口,但主要还是内需。我国的锰工业正在发展中,还有很多地方需要不断完善,政府也在积极出台各种政策保障锰工业的良性发展,相信未来的锰工业定有不俗的表现。

    (作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)

京ICP备06005116