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マンガン
Mn 25

マンガン Manganese

マンガン(マンガン)は化学元素であり、元素記号 Mn、原子番号 25 である。銀灰色の脆性遷移金属である。マンガンの最大の工業用途は鋼の合金化である——マンガンフェロシリコンは製鋼の脱酸剤と合金元素として使用される。電池分野では、二酸化マンガンが亜鉛炭素電池とアルカリ電池の核心的な負極材料である。

遷移金属 USGS 2025 銀色の金属
原子番号 25Z
原子量 54.938u
価電子 2
電子配置 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
密度
7.21g/cm³
融点
1246°C
地殻存在量
950.0ppm
年間生産量
20000thousand metric tons
リサイクル率
低い

なぜ使われるか

マンガンは地球の地殻で12番目に豊富な元素であり、体積ベースで4番目に広く生産される金属である。その独特の電気化学的性質——複数の安定した酸化状態と可逆的なLi⁺層間化合物を形成する能力——により、製鋼と新興の電池技術の両方の中心となっている。

用途

Steelmaking
88%
Other
12%

用途の詳細単体と化合物の用途

元素単体の主な用途

マンガンは鉄・アルミニウムに次いで製鋼業で最も多く使われる金属のひとつであり、ほぼすべての溶鋼がそれに依存している。最大の役割は製鋼における脱酸と脱硫である。銑鉄中の残留酸素と硫黄は鋼をもろくするため、マンガンを加えるとそれらをスラグ中に合体させて浮上分離させる。同時にマンガンは鉄と合金化して強度、硬度、耐摩耗性を高める。そのため、レール鋼、クラッシャーライナー、ショベルバケット、耐摩耗鋳物はすべて高マンガン鋼を含み、厳しい衝撃を受けると表面が急激に加工硬化し、摩耗されるほど硬くなる。電池分野では、マンガンはアルカリマンガン乾電池やリチウムマンガン一次電池の正極活物質であり、リチウムマンガン酸化物や三元系パワー電池の重要金属である。マンガン系材料はナトリウムイオン電池正極にも広く使われつつある。非鉄金属では、アルミニウムに少量のマンガンを加えるとアルミ合金の耐食性と強度が改善され、3000 系 Al-Mn(耐食用)アルミが最もよい例である。マンガンは溶接フラックス、微量要素植物肥料、食品添加物にも使われる。マンガンが鉄鋼に不可欠なのは、最も安価で効率的な脱酸・脱硫剤であり、相変態を通じて鋼に並外れた耐摩耗性を付与するからである。

主な化合物とその用途

二酸化マンガン(MnO2)は軟マンガン鉱の主成分であり、乾電池やリチウムマンガン電池の正極におけるコア活物質である。ガラス工業では、緑色の二価鉄を酸化して薄い色の高原子価鉄に変える脱色剤として働き、環境保護では飲料水の除鉄・除マンガンろ材や排煙脱硝の触媒として使われる。実験室では塩素酸カリウムと加熱して酸素を発生させる。過マンガン酸カリウム(KMnO4)は深紫色の強力な酸化剤で、希薄溶液は家庭や病院で一般的な外用防腐剤・水処理剤であり、有機合成の酸化剤として働き、分析化学の酸化還元滴定の一次標準にも使われる。三酸化二マンガン(Mn2O3)は褐黒色の酸化物で、主に他のマンガン化合物を調製する中間体として、また軟磁性材料、電子セラミック、一部の有機合成の触媒として使われ、リチウム電池前駆体材料でも研究されている。リン酸マンガン鉄リチウムなど新エネルギー系マンガン正極材料の台頭に伴い、前駆原料としての二酸化マンガンや三酸化二マンガンの需要が急速に高まっている。

元素小史

1774年にヨハン・ゴットリープ・ガーンが、二酸化マンガンを炭素で還元して純金属を得て、明確に元素として発見した。ガーンと同僚のカール・ウィルヘルム・シェーレは長年マンガン鉱石を調査し、鉄やマグネシウムとの区別を図っていた。商業的フェロマンガン生産は1870年代に開始された。

関連元素

Sc · スカンジウム Ti · チタン V · バナジウム Cr · クロム Fe · Co · コバルト Ni · ニッケル Cu ·

よくある質問ロングテールQ&A・データ駆動

マンガンの融点は何度ですか?
1246 °C
マンガンの沸点は何度ですか?
2061 °C
マンガンの密度はどのくらいですか?
7.21 g/cm³
マンガンの原子番号と分類は何ですか?
25 · 遷移金属
マンガンは主にどの鉱物から採取されますか?
軟マンガン鉱、プシロメラン
マンガンの世界埋蔵量はどのくらいですか?
1700000 thousand metric tons
マンガンの年間生産量はどのくらいですか?
20000 thousand metric tons
マンガンは主に何に使われますか?
マンガンは地球の地殻で12番目に豊富な元素であり、体積ベースで4番目に広く生産される金属である。その独特の電気化学的性質——複数の安定した酸化状態と可逆的なLi⁺層間化合物を形成する能力——により、製鋼と新興の電池技術の両方の中心となっている。
マンガンは誰がいつ発見しましたか?
トルベルン・オロフ・ベルグマン · 1774