Верный спутник стали и чугуна

25. Марганец — Manganum (Mn)

Известный естествоиспытатель и писатель древнего Рима Плиний Старший указывал на чудесную способность черного порошка осветлять стекло. Давно это вещество, дающее при размалывании черный порошок, называется пиролюзитом, или двуокисью марганца. О способности пиролюзита очищать стекло писал в 1540 г. и Ваноччио Бирингуччио. Пиролюзит является важнейшей рудой для получения марганца — металла, употребляемого главным образом в металлургии.

Марганец содержится во всех видах стали и чугуна. Способность марганца давать сплавы с большинством известных металлов используется для получения не только различных сортов марганцевой стали, но и большого числа нежелезных сплавов (манганинов). Из них особенно замечательными являются сплавы марганца с медью (марганцевая бронза). Она, подобно стали, может закаляться и в то же время намагничиваться, хотя ни марганец, ни медь не обнаруживают заметных магнитных свойств.

Интересными свойствами обладает сплав, называемый нормальным манганином, содержащий 11–13 % марганца, 2,5–3,5 % никеля и 86 % меди. Отличаясь высоким электросопротивлением и малой термоэлектродвижущей силой в паре с медью, этот сплав особенно пригоден для изготовления катушек сопротивления. Способность манганина изменять сопротивление в зависимости от давления, под которым находится сплав, используется при изготовлении электрических манометров. В самом деле, чем измерить давление, например, в 15–25–30 тыс. атмосфер? Никакой обычный манометр не может выдержать такого давления. Жидкость или газ вырываются сквозь стенки трубки, как бы прочны они ни были, с силою взрыва. Иногда даже не удается найти микроотверстий, через которые прорывается содержимое манометрической трубки. В этих случаях манганин является незаменимым. Измеряя электрическое сопротивление манганина, находящегося под определяемым давлением, можно по заранее вычерченному графику зависимости сопротивления от давления вычислить последнее с любой степенью точности.

Из соединений марганца, нашедших применение в практической деятельности человека, следует указать на двуокись марганца и марганцевокислый калий (перманганат калия), наиболее известный, особенно у медиков, под названием «марганцовки». Двуокись марганца находит применение в гальванических элементах типа Лекланше, получении хлора, приготовлении каталитических смесей (гопкалит в противогазах). Марганцевокислый калий широко применяется в медицине как антисептическое средство для промывания ран, смазывания ожогов и т. д., для промывания желудка при отравлении фосфором, алкалоидами, солями синильной кислоты. Также широко применяется перманганат калия в химии при аналитических исследованиях, получении хлора, кислорода и др.

Природа богата марганцем. Его меньше, чем железа, но больше, чем хрома. Он распространен примерно так же, как сера или фосфор. Богатые залежи марганцевых руд находятся в Индии, Бразилии, Западной и Южной Африке.

Первое место в мире по запасам промышленных марганцевых руд занимает Советский Союз. Богатейшие месторождения (пиролюзит) находятся в Грузии, в окрестностях Чиатуры, богатые залежи имеются также на Украине. На Урале имеются залежи орлеца, или родонита, который по составу представляет соль марганца и кремниевой кислоты. Этот минерал нежно-розового цвета (отсюда название: родонит от греческого «родон» — роза), хорошо полируется и часто применяется для облицовки. Родонит, по-видимому, был известен еще в древней Руси под названием бакана. Родонит следует считать русским камнем, потому что нигде в других местах земли он не встречается в таких скоплениях и не отличается такой красотой, как на Урале. Изделия из родонита хранятся в Эрмитаже, в Петропавловском соборе в Ленинграде и украшают подземные дворцы московского метрополитена. Колонны станции «Площадь Маяковского» украшены каймой родонита красивого малинового цвета.

Марганец был получен в 1807 г. Это — серый с розоватым отливом, твердый, но хрупкий металл. Удельный вес марганца — 7,4. Температура плавления (1250 °C) ниже, чем у железа. На воздухе, особенно влажном, марганец покрывается тонкой пленкой окислов. Большая активность марганца при взаимодействии с серой, кислородом и фосфором используется при выплавке стали, которую марганец очищает от сернистых и фосфорных соединений.

Марганец — биоэлемент, в ничтожных количествах он необходим для нормального развития организмов. Некоторые животные и растительные организмы накапливают марганец (ржавчинные грибы, морская трава, водяной орех — до 1 %). Наибольшее количество марганца накапливают в себе некоторые бактерии (до нескольких процентов от собственного веса). В крови человека содержится от 0,002 до 0,003 мг % марганца. Суточная потребность человека в марганце не превышает 3–5 мг.

От слова «магнезия» получили свои названия марганец и магний. Происхождение наименования двух химических элементов от одного и того же слова объясняется тем, что пиролюзит долгое время противопоставлялся белой магнезии и назывался черной магнезией. После получения металла в чистом виде марганец был переименован. В основу названия было положено греческое слово «манганезе», что значило очищать (намек на его применение в древности в качестве «очистителя» стекла). Некоторые исследователи считают, что название элемента произошло от латинского слова «магнес» — магнит, так как пиролюзит, из которого добывают марганец, считался в древности разновидностью того вещества, которое теперь называется магнитным железняком.