Mangan – Nguyên tố không thể thiếu của nhân loại


  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.