Mangan – Nguyên tố không thể thiếu của nhân
loại
Các hợp chất của mangan đã được sử dung từ
rất lâu trước khi người ta tách riêng được mangan tinh khiết. 17000 năm trước,
quặng pyrolusite (MnO2) đã được dùng làm màu đen trong các bức họa ở hang
Lascaux, Pháp. Những người thợ thủ công thời La Mã cổ đại cũng đã dùng loại quặng
này để loại bỏ màu xanh nhạt của thủy tinh (do thành phần có lẫn sắt). Ngày
nay, mangan chính là thành phần không thể thiếu của thép cường lực.
Các tế bào sống cần mangan. Cơ thể con người
có tổng cộng khoảng 12mg mangan. Nó cần thiết cho các enzym chuyển hóa glucose,
trong các hoạt động của vitamin B1 và RNA. Các hợp chất của mangan còn được bổ
sung vào phân bón và thức ăn gia súc, gia cầm.
Cơ thể người hấp thụ khoảng 5mg mangan mỗi
ngày qua các bữa ăn. Củ cải đường là một trong những loại thực phẩm có hàm lượng
mangan cao nhất. Một số loại thức ăn khác như hạt hướng dương, việt quất, oliu,
bơ, gạo, trà cũng như món ốc sên của Pháp cũng có hàm lượng mangan rất cao.
Sự hiện diện bất ngờ nhất của kim loại này
chính là ở dưới đáy đại dương, nơi được ước tính có khoảng 1000 tỷ tấn hạt li
ti giàu mangan phân bố rải rác trên vùng biển Đông Bắc Thái Bình Dương. Các hạt
này được hình thành xung quanh răng của cá mập - một trong rất ít những bộ phận
của sinh vật có thể tồn tại dưới áp lực cực lớn của đáy đại dương. Có lẽ trong
tương lai, Mangan sẽ được khai thác dưới đáy biển.
Vi khuẩn Deinococcus
radiodurans được tìm thấy trong thịt khi bị chiếu tia phóng xạ. Vi khuẩn
này tồn tại bằng cách tích trữ Mangan và sử dung chúng để phá hủy các gốc tự do
sinh ra từ quá trình bức xạ ion hóa. Điều này khiến cho DNA của chúng có khả
năng tự thay đổi cấu trúc để tiếp tục hoat động.
Người ta cho rằng nhà hóa học người Thụy Điển
Johan Gottlieb Gahn là người đầu tiên tách được mangan tinh khiết vào năm 1774.
Tuy nhiên một sinh viên tại Vienna, Ignatius Kaim, đã mô tả quá trình tách
trong luận án của mình vào năm 1771.
Hàng năm, có khoảng 10 triệu tấn quặng mangan
như pyrolusite hay rhodochrosite (MnCO3) được khai thác và chế biến, chủ yếu ở
Trung Quốc, Nam Phi và Úc. Kim loại này được điều chế bằng cách đốt nóng oxit của
nó với các kim loại khác như natri, magnesi, nhôm hoặc điện phân mangan sunphat
(MnSO4).
Kim loại mangan thường không được sử dụng trực
tiếp vì nó quá giòn. 95% quặng mangan sau khi khai thác được sử dụng để sản xuất
hợp kim, chủ yếu là thép. Thép mangan chứa khoảng 13% mangan và được sáng chế bởi
nhà luyện kim người Anh Robert Hadfield vào năm 1883. Loại thép này rất cứng,
được sử dụng làm đường ray, két sắt và song sắt trong nhà tù. Thêm 1,5% Mangan
vào nhôm sẽ làm tăng khả năng chống ăn mòn và loại hợp kim này được dùng làm vỏ
lon nước ngọt.
KMnO4 được điều chế lần đầu tiên
vào năm 1940 bởi một kĩ sư chuyên về kính người Đức Johann Heinrich Pott. Sau
cùng, KMnO4 đã được sử dụng rộng rãi như một loại chất khử trùng và các vết ố
trong nhà tắm. Những người mắc chứng hôi miệng hoặc bị viêm họng cũng đã từng được
khuyên nên súc miệng bằng hợp chất này vì nó có hiệu quả sát trùng mặc dù có phần
nguy hiểm.
Mangan dioxide được thêm vào để bảo vệ cao
su và được sử dụng làm chất xúc tác trong nhiều phản ứng tổng hợp hóa học. Mangan
oxide được cho vào phân bón và gốm sứ. KMnO4 hiện nay vẫn tiếp tục
được dùng để loại bỏ tạp chất hữu cơ trong khí thải và nước thải.