マンガン(Manganese)

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マン (Manganese):原子番号 25 の元素。元素記号は Mn。マン族元素の一つ。銀白色の金属(遷移金属)で、比重は、7.2(立方晶)、融点は摂氏、1244℃。常温、常圧で安定な構造は立方晶(硬いが非常に脆い)。温度によりいくつかの同素体が存在する。空気中では酸化被膜ができ、赤みがかった灰白色になる(内部を保護)。酸(希酸)には易溶。粉末状にすると空気中の酸素、水などと反応する。2価〜7価までの原子価を取り得る(+2, +3, +4, +6, +7 が安定)。地球上には、比較的豊富に存在する。

マン鋼の原料や、フェロマンとして鋼材の脱酸素剤・脱硫黄剤などに使用される。また、マン電池の正極(二酸化マン)に使われる。二酸化マンは、触媒として過酸化水素を水と酸素に分解する。

マン自体は磁性を示さないが、合金および化合物には様々な磁気的性質を示すものがある。例えば、マン、亜鉛、鉄を含む金属酸化物であるMnZnフェライトはコイルやトランスのコア材料として用いられている。

マンは単体としては産出せず、二酸化マン(軟マン鉱:MnO2)、菱マン鉱(MnCO3)などとして産出する。深海底には、マン、鉄などの金属水酸化物の塊であるマン団塊(マンノジュール)として存在している。

歴史
スウェーデンのカール・ヴィルヘルム・シェーレ(C.W.Scheele)が1774年に発見、同年ヨハン・ゴットリーブ・ガーン(J.G.Gahn)が単体を単離した。


用途
合金に使われることもあるが、一番有名な用途は、二酸化マンが乾電池の陽極に使われることであろう。

鉄鋼用途で耐磨耗性,耐食性,靭性を付加する為に、マン合金(フェロマン,金属マン)としてマン分が添加される場合もある。

この金属は、日本国内において産業上重要性が高いものの地殻存在度が低く供給構造が脆弱である。日本では国内で消費する鉱物資源の多くを他国からの輸入で支えている実情から、万一の国際情勢の急変に対する安全保障策として国内消費量の最低60日分を国家備蓄すると定められている。


マンの結晶構造
マンは温度により4つの相を持つ。

α-マン
742℃以下で安定。単位胞あたり58個の原子を含む複雑な立方晶。原子の位置により4種類の異なるスピンを持ち、全体としては磁気モーメントを持たない、広義の反強磁性体であると考えられている(詳細はいまだ明らかになっていない)。
β-マン
742 - 1095℃で安定。単位胞あたり20個の原子を含む複雑な立方晶。常磁性体である。
γ-マン
1095 - 1134℃で安定。面心立方構造。反強磁性体である。
δ-マン
1134 - 1245℃(融点)で安定。体心立方構造。常磁性体である。

マンの化合物
過マン酸カリウム(KMnO4←酸化剤)
二酸化マン(MnO2←酸化剤)

酸素欠乏
マンは脱酸素(還元)材として使用されるように強い酸素吸着作用があるため、十分に酸化されていない天然マン(第一マン塩類等)が多い地層の洞窟や井戸などでは、貧酸素化した地下水を経由して内部の空気の酸素が欠乏し、そこへ十分な換気を行わず奥へ入った場合は酸素欠乏になり最悪の場合死亡する恐れがある。 また肥料の撒きすぎによる土壌の酸化などで土中のマンが還元されたり、湖などの水底に溜まったマンが貧酸素水などで還元され、結果としてマンが酸欠状態を保持したり流れに乗って移動させてしまう現象などもある。

 
   
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