マンガン元素の性質と用途
マンガン
マンガンは、鉄鋼、電池製造、化学処理などの産業で広く使用されている万能の化学元素です。その強度、耐食性、触媒特性で知られるマンガンは、様々な用途で重要な役割を果たしています。
元素の紹介
マンガンは周期表にある遷移金属で、記号はMn、原子番号は25です。通常、自然界では他の元素と組み合わさって存在し、パイロルサイトのような鉱石に多く含まれています。鉄鋼の製造に不可欠で、硬度、耐久性、耐食性を向上させる合金剤として機能する。また、マンガンは生体内の微量元素として生物学的プロセスにおいても重要な役割を果たしている。
化学的性質
マンガンは非常に反応性の高い元素で、特に空気や水分に触れると反応性が高まります。最も注目すべき化学的特性は、+2から+7までの複数の酸化状態を形成する能力で、+2と+4が最も一般的です。マンガンは酸素と反応してマンガン酸化物を形成し、酸、特に塩酸に容易に溶けてマンガン塩を形成します。
物理的性質
マンガンは硬くてもろい金属で、銀灰色の外観をしています。融点は約1,244℃と高く、耐熱性を必要とする用途に有用です。マンガンは純粋な状態では磁性を持たないが、他の金属と合金にすると磁性を示すことがある。比較的密度が高く、密度は7.43g/cm³です。
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特性 |
値 |
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原子番号 |
25 |
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原子質量 |
54.938 g/mol |
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密度 |
7.43 g/cm³ |
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融点 |
1,244°C (2,271°F) |
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沸点 |
2,095°C (3,803°F) |
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電気陰性度 |
1.55（ポーリングスケール） |
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硬度 |
6（モース硬度 |
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結晶構造 |
立方晶 |
詳しくはスタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ(SAM).
一般的な用途
マンガンは鉄鋼やその他の合金の製造に最も広く使用されている。高強度で耐腐食性の鋼を製造する上で重要な要素です。冶金における役割に加え、マンガンは乾電池（アルカリ電池のようなもの）の製造、肥料、セラミックやガラスの顔料としても使用されています。マンガンの化合物である過マンガン酸カリウムは、殺菌剤として、また水処理に使われる。
調製方法
マンガンは主に2つの方法で鉱石から抽出される：
- 湿式冶金法：湿式冶金法：鉱石を酸で溶かし、一連の工程を経てマンガンを分離する方法。
- 高温冶金法：マンガン鉱石を炭素とともに高温で製錬し、酸化マンガンを還元して純粋なマンガンを得る。
関連工業製品
- 鉄鋼合金マンガンは、建設や自動車産業用のステンレス鋼や高強度鋼などの合金の製造に使用される。
- 電池二酸化マンガンは、電池製造、特に乾電池とリチウムイオン電池の主要成分である。
- 肥料：マンガンは微量ながら肥料にも使用され、植物の成長を促進します。
よくある質問
マンガンの主な用途は何ですか？
マンガンは主に合金剤として鉄鋼生産に使用され、鉄鋼の強度、硬度、耐腐食性を高めます。
マンガンは人体に有毒ですか？
マンガンは、特に粉塵やガスとして吸い込むと、多量に有毒です。しかし、少量であれば必須微量元素であり、人間の代謝に一役買っています。
マンガンはどのようにして鉱石から抽出されるのですか？
マンガンは主に2つの方法で抽出されます。一つは湿式冶金と乾式冶金で、鉱石を酸で処理したり、高温で製錬したりします。
最も一般的なマンガン化合物は何ですか？
最も一般的なマンガン化合物には、硫酸マンガン（MnSO₄）、二酸化マンガン（MnO₂）、過マンガン酸カリウム（KMnO₄）などがあります。
マンガンの工業的用途は？
マンガンは鉄鋼生産、電池製造、水処理、様々な合金や顔料の成分として使用されています。
