Mangan

Mangan phosphat được dùng để xử lý gỉ và chống ăn mòn trên thép. Tùy theo trạng thái ôxy hóa của nó, các ion mangan có nhiều màu khác nhau và được dùng làm thuốc nhuộm trong công nghiệp. Các permanganat với các kim loại kiềm và kiềm thổ là các chất ôxy hóa mạnh. Mangan điôxít được dùng làm vật liệu catốt trong các pin và pin khô kiềm và tiêu chuẩn.

Các ion mangan (II) có chức năng làm cofactor trong một số enzyme ở sinh vật bậc cao, có vai trò quan trọng trong sự giải độc của các gốc peoxit tự do. Nguyên tố này cần thiết ở dạng vết trong các sinh vật sống. Khi hít phải với lượng lớn hơn, mangan có thể gây hội chứng nhiễm độc ở động vật, gây tổn thương thần kinh mà đôi khi không thể phục hồi được.

Thuộc tính

Mangan là kim loại màu trắng xám, giống sắt. Nó là kim loại cứng và rất giòn, khó nóng chảy, nhưng lại bị ôxi hóa dễ dàng. Mangan kim loại chỉ có từ tính sau khi đã qua xử lý đặc biệt. Trạng thái ôxy hóa phổ biến của nó là +2, +3, +6 và +7, mặc dù trạng thái ôxy hóa từ +1 đến +7 đã được ghi nhận. Mn ²⁺thường tương tác với Mg ²⁺trong các hệ thống sinh học, và các hợp chất có mangan mang trạng thái ôxy hóa +7 là những tác nhân ôxy hóa mạnh.

Ứng dụng

Mangan có vai trò quan trọng trong sản xuất sắt thép vì có tác dụng khử lưu huỳnh, khử ôxy, và mang những đặc tính của hợp kim. Luyện thép, và cả luyện sắt, sử dụng nhiều mangan nhất (chiếm khoảng 85 - 90% tổng nhu cầu). Trong những mục đích khác, mangan là thành phần chủ yếu trong việc sản xuất thép không rỉ với chi phí thấp, và có trong hợp kim nhôm. Nó còn được thêm vào dầu hỏa để giảm tiếng nổ lọc xọc của động cơ. Mangan điôxít được sử dụng trong pin khô, hoặc làm chất xúc tác. Mangan được dùng để tẩy màu thủy tinh (loại bỏ màu xanh lục do sắt tạo ra), hoặc tạo màu tím cho thủy tinh. Mangan ôxít là một chất nhuộm màu nâu, dùng để chế tạo sơn, và là thành phần của màu nâu đen tự nhiên. Kali penmanganat là chất ôxy hóa mạnh, dùng làm chất tảy uế trong hóa học và y học. Phốtphát hóa mangan là phương pháp chống rỉ và ăn mòn cho thép. Nó thường hay được dùng để sản xuất tiền xu. Những loại tiền xu duy nhất có sử dụng mangan là đồng xu niken "thời chiến" ("Wartime" nickel) từ năm 1942 đến 1945, và đồng xu đôla Saca-gawea (từ năm 2000 đến nay). Trình độ ứng dụng mangan của Hoa Kỳ vẫn không có nhiều thay đổi. Hiện nay, không có giải pháp công nghệ thực tế nào có thể thay thế mangan bằng chất liệu khác hay sử dụng các trầm tích trong nước hoặc các công nghệ làm giàu khác để giảm hoàn toàn sự phụ thuộc của Hoa Kỳ vào các quốc gia khác đối với quặng mangan.

Trong những ứng dụng nhỏ, kẽm hoặc vanadi có thể thay thế được cho phương pháp phốtphát hóa mangan.

Phân bố và sản xuất

Mangan chiếm khoảng 1.000ppm (0,1%) trong vỏ Trái đất, đứng hàng thứ 12 về mức độ phổ biến của các nguyên tố ở đây. Đất chứa 7 - 9.000ppm mangan với hàm lượng trung bình 440ppm. Nước biển chỉ chứa 10ppm mangan và trong khí quyển là 0,01mg/m ³. Mangan có mặt chủ yếu trong pyrolusit (MnO ₂), braunit, (Mn ²⁺Mn ₆³⁺)(SiO ₁₂), psilomelan (Ba, H ₂O) ₂Mn ₅O ₁₀, và ít hơn trong rhodochrosit (MnCO ₃).

Quặng Mangan quan trọng nhất là pyrolusit (MnO ₂). Các quặng quan trọng khác thường có sự phân bố liên quan đến các quặng sắt. Các nguồn trên đất liền lớn nhưng phân bổ không đồng đều. Khoảng 80% nguồn tài nguyên mangan đã được biết trên thế giới được tìm thấy ở Nam Phi, các mỏ mangan khác ở Ukraine, Úc, Ấn Đô, Trung Quốc, Gabon và Brasil. Năm 1978, người ta đã tính có 500 tỉ tấn mangan dạng thận ở đáy biển. Những nỗ lực tìm phương pháp có hiệu quả kinh tế để thu hồi mangan dạng thận này đã bị bỏ lửng trong thập niên 1970.