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锰（Manganese），是一种过渡金属元素，元素符号Mn，原子序数25，相对原子质量54.938，位于元素周期表的第4周期，属于VIIB族。锰的同位素有25种，其中最常见的包括锰-54、锰-55、锰-56和锰-57。其中稳定同位素有1种，为55Mn，也是锰元素中丰度最高的同位素，在自然界中含量大于99%。

化学特性：
锰是一种相对活泼的元素，在氧气中燃烧，在空气中表面被氧化，和卤素可直接化合生成卤化物。容易与许多其他元素和化合物发生化学反应。在自然界中可以存在多种氧化态，包括+2、+3、+4、+6和+7等。其中，+2和+4的氧化态最为常见。锰能够溶解在酸和碱性溶液中，形成不同的离子，如Mn²⁺和MnO₄⁻。这使得锰在化学反应和电化学中具有广泛应用，特别是在电池制造中。锰在氧化还原反应中可以在不同氧化态之间转化。这使得锰在电池和氧化反应中具有重要作用。例如，二氧化锰（MnO2）在电池中用作正极材料，可以催化氧化还原反应。锰能够与许多非金属元素和化合物形成各种化合物，包括氧化物、硫化物、氮化物和卤化物。这些化合物在工业、化学制剂和冶金等领域中具有重要应用。锰和其化合物可用作催化剂，参与多种有机合成反应。锰氧化物通常用于氧化和羟基化反应。
储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、卤素、氯代烃等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

物理特性：
锰单质是一种银灰色、硬脆、有光泽的金属，具有类似铁的外观。密度约为7.21g/cm³。熔点1244℃（熔点相对较高，表明锰具有良好的耐高温性能。），沸点2095℃。锰具有较高的电导率。在其纯净形式下是反磁性的，即不受外磁场的影响。然而，当锰形成化合物或合金时，其磁性可能会发生变化，具体取决于其与其他元素的化学结合方式。锰具有多种晶体结构，最常见的是α-锰和γ-锰。这些不同的结构在不同温度和压力条件下出现。

锰的发现
根据文献记载，锰矿物的利用历史十分悠久，世界上利用锰矿物最早的国家有埃及、古罗马、印度和中国。
17000年前，锰的氧化物（软锰矿）就被旧石器时代晚期的人们当作颜料用于洞穴的壁画上，后来在古希腊斯巴达人使用的武器中也发现了锰。古埃及人和古罗马人则使用锰矿给玻璃脱色或染色。
4500～7000年前，新石器时代的仰韶文化（彩陶文化）时期，中国历史有记载利用锰矿物。
公元1世纪，古罗马哲学家普林尼写道，锰被用于玻璃制造，使玻璃变得透明，并用作陶器中的黑色颜料。
18世纪后期，瑞典化学家T.O.柏格曼研究了软锰矿，认为它是一种新金属氧化物，并曾试图分离出这个金属，却没有成功。瑞典化学家舍勒也同样没有从软锰矿中提取出金属，便求助于他的好友、柏格曼的助手——甘恩。
1774年，甘恩用软锰矿和木炭在坩埚中共热，发现一纽扣大的锰粒。柏格曼将它命名为managnese(锰)。它的拉丁名称manganum和元素符号Mn由此而来。

锰的来源
锰在自然界中分布广泛，存在于地壳、水体和大气中。它是地壳中的第12位最丰富的元素之一，其地壳含量约为0.1%，属于地壳中的重要金属元素。自然界中不存在锰的单质，而以多种矿物的形式存在，包括锰氧化物（如软锰矿、斜方锰矿、硬锰矿）、锰碳酸盐（如菱锰矿）、锰硅酸盐和锰硫化物。这些矿物是锰的主要矿石来源。锰也存在于海洋中，以溶解态和沉积态形式存在。海水中的溶解态锰是微量元素，但在海底沉积物中，锰可以以较高浓度存在。这些锰结核通常在深海底部形成，被称为锰结核地。

据不完全统计，锰矿石的储量近410亿吨，世界五大洲和四大洋均有锰矿床分布，但主要集中在南非、乌克兰，巴西、澳大利亚、中国、印度和加蓬，这7个国家的锰矿储量占全球锰矿总储量的95.9%以上。中国锰矿在全国24个省（区）有分布，但主要分布在南方，其中广西、贵州、湖南三省（区）的资源储量占全国比例为76%以上。锰矿成为维系国民经济正常运行的支柱性矿产，也成为涉及国家资源安全的大宗紧缺关键性矿产。加大锰矿勘查，开发利用好我国的锰矿，对保障我国锰矿资源安全有着重大的战略意义。

中国锰矿资源较多，分布广泛，在全国21个省（区）均有产出；有探明储量的矿区213处，总保有储量矿石5.66亿吨，居世界第3位。但我国富锰矿较少，在保有储量中仅占6.4%。从地区分布看，以广西、湖南为最丰富，占全国总储量的55%；贵州、云南、辽宁、四川等地次之。从矿床成因类型来看，以沉积型锰矿为主，如广西下雷锰矿、贵州遵义锰矿、湖南湘潭锰矿、永州零陵区珠山镇锰矿、辽宁瓦房子锰矿、江西乐平锰矿等；其次为火山沉积矿床，如新疆莫托沙拉铁锰矿床；受变质矿床，如四川虎牙锰矿等；热液改造锰矿床，如湖南玛瑙山锰矿；表生锰矿床，如广西钦州锰矿。从成矿时代来看，自元古宙至第四纪均有锰矿形成，以震旦纪和泥盆纪为最重要。

锰的用途
工业上锰主要应用在钢铁工业中，还用于有色金属、化工、医药、食品、分析和科研等方面。锰在汽车电池、高端装备制造、新材料等领域有广泛应用。
钢铁工业:锰是钢铁冶炼的重要元素之一。它用于合金的添加料，以提高钢的硬度、强度和耐磨性。也可用于钢的脱硫和脱氧，提高可锻性和可轧性。锰合金还可用于生产特殊用途的钢，如不锈钢、高强度钢、特殊合金钢、不锈钢焊条和耐磨钢。
冶金工业：锰在冶金工业中用于炼铁、炼钢和合金制备。锰铁合金（Ferro-Manganese）用于合金钢生产，而锰铬合金（Ferro-Manganese Chromium）用于不锈钢制造。

有色冶金工业:锰在有色冶金工业中主要有两种用途，一是在铜、锌、镉、铀等有色金属的湿法冶炼过程中加入二氧化锰或高锰酸钾作氧化剂，使溶于酸溶液中的二价铁氧化成三价，调整溶液pH值，使铁沉淀而除去。另一个是与铜、铝、镁生成许多有工业价值的合金，如黄铜、青铜、白铜、铝锰合金、镁锰合金等，锰可以提高这些合金的强度、耐磨性和耐腐蚀性，如在镁中加人1.3%-1.5%的锰形成的合金具有更好的耐蚀性和耐温性能，被广泛应用于在航空工业中。
军事：用高锰钢制造钢盔、坦克钢甲、穿甲 弹的弹头等。炼制锰钢时，是把含锰达60—70%的软锡矿和铁矿一起混合冶炼而成的。目前电解锰行业都开展了氨氮废水处理的工作（采用吹脱＋气态膜相结合的工艺），做到了清洁排放的要求。锰行业湿法冶金产品的加工将会往绿色环保的方向健康发展。
图片电池工业：锰最重要的非冶金用途是以二氧化锰的形式充当干电池中的去极化剂。传统的锌-锰电池主要使用电解二氧化锰（EMD）作为正极，并且在动力电池正极材料如锰酸锂、镍钴锰酸锂中，锰也是重要的组成元素。
随着国家新能源产业的发展，锰产品实现了新的用途，主要有高纯硫酸锰、电池用四氧化三锰、高纯电解锰等。高纯硫酸锰主要作为镍钴锰（NCM）三元系正极材料的原料，随着三元材料爆发式增长，高纯硫酸锰的市场容量也随之扩大。电池用四氧化三锰（Mn3O4）因杂质少、纯度高、粒度均匀的优势，开始逐步替代部分电解二氧化锰，制备电池正极材料锰酸锂，并在动力型锂离子电池上有更好的性能表现，高温和常温循环性能明显优于其它前驱体合成的材料。高纯电解锰由于低锌（Zn≤20ppm），是电池级高纯硫酸锰的理想原材料。
化学工业：锰化合物用于制造染料、颜料和某些药物。锰酸盐还可用作氧化剂，参与有机合成反应。
电子工业：随着电子技术的快速发展，电子工业对锰的需求量也不断增加。电子工业的基础材料是磁性材料，尤其是软磁材料，而软磁材料中又以锰锌铁氧体为主，因其具有狭窄的剩磁感应曲线，可以反复磁化，在高频作用下具有高导磁率、高电阻率、低损耗等特点，同时又价格低廉，来源广泛，已经取代了大部分镍锌铁氧体，在软磁材料中占到了80%以上。例如，用锰锌铁氧体磁芯制成的各种电感器件、变压器、线圈、扼流圈等，在通讯设备、家电产品、计算机产品、工业自动化设备等方面都得到了广泛应用。
环境修复：锰也被用于处理污水和废水。它可以用作氧化剂，帮助去除有害物质，如从废水中去除重金属离子。
食品工业：锰是人体所需的微量元素之一，因此锰盐在食品工业中用于营养补充和饲料添加。
农业：锰也在农业中用于土壤改良和植物营养补充。一些农业肥料中含有锰，以确保植物的健康生长。除了用作肥料之外，锰还被用作农业杀菌剂（如：乙撑双二硫代氨基甲酸锰）和饲料添加剂等。
医药应用：①用于制备某些药物和药物配方，如一些治疗锰缺乏症的药物。②用作消毒剂、制药氧化剂、催化剂等。如高锰酸钾是医药上最常用的消毒剂之一，因为它是一种很强的氧化剂，配成0.1%+的高锰酸钾溶液就能起到消毒杀菌的作用。
全球每年的锰消耗量中，约90%用于钢铁工业，10%用于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。

锰与人体健康的关系
锰在人体中的作用
锰是一种人体所需的微量元素，通常以微量存在于食物中。它在骨骼、结缔组织、肝脏、胰腺和脑中都有分布。锰在多种生物体内具有重要的生理功能，特别是在酶活性中发挥重要作用。锰是几十种酶的组成成分，也是胚胎发育不可缺少的微量元素。
促进蛋白质合成：锰元素促进激活二肽酶和核糖核酸聚合酶。其中，二肽酶能够将二肽水解成氨基酸，有助于加快氨基酸代谢和蛋白质合成；核糖核酸聚合酶，又名转录酶，可以将DNA的遗传信息转录为RNA，完成蛋白质合成的第一步。这两种酶都在一定程度上促进了蛋白质的合成，而蛋白质作为生命的物质基础，不仅能为肌肉、血液、内脏、骨骼、神经、皮肤等人体组织的发育提供充足的原料，还能参与大多数酶的构成，以发挥它们生物催化的功能，参与并调节各种生理活动，全面促进生长发育。
维持神经功能：锰对神经系统的正常功能至关重要，它可以参与神经递质的合成和释放，影响神经信号的传递。锰还可以帮助维持神经系统的稳定性，预防神经系统疾病的发生，在一定程度上可以提高记忆力。
图片促进骨骼的生长发育：人体中含有约12-20毫克的锰元素，其中有将近一半集中于骨骼中，它对骨骼的生长具有重要意义。骨骼的形成需要酶的参与，而锰元素正是这些酶的辅助因子，锰参与活化硫酸软骨素的酶系统。它通过激活RNA聚合酶促进骨细胞分化，调节并完善骨骼中的骨组织成分，支持骨骼的纵向发展。促进骨骼的形成和钙化。帮助维持骨骼的强度和稳定性，预防骨质疏松症等骨骼疾病的发生。
保护细胞中线粒体的完整：细胞中的线粒体，有“动力工厂”之称，它主要负责有氧呼吸的第二、三阶段，促进糖类、脂肪、氨基酸等有机物氧化分解并释放能量，支持人体的正常生命活动。锰元素可以诱导细胞内的溶酶体清理受损老化的线粒体，维持细胞稳态，确保正常的线粒体充分发挥功能，为生理活动的进行提供充足的能量，加速生长发育的进程。
维持物质代谢：维持正常的糖代谢和脂肪代谢。锰参与人体蛋白质的代谢，提高蛋白质在人体内的吸收利用，还能够促进胆固醇在人体内的合成。锰具有激活体内的多糖聚合酶和半乳糖转移酶的作用。此外，锰还能促进免疫细胞增殖，增强人体的免疫力。

预防癌症：锰抵抗自由基对细胞的侵害，预防癌症。在流行病学的调查中可见，癌症患者体内的锰含量显著低于正常人。动物诱癌实验也表明，随着癌瘤的发生与发展，肝、肺中锰含量降低，但肿瘤部位锰含量上升。但总的来看，尚需进行更多的研究。
预防贫血：二价铁离子，是合成血红蛋白的必需成分。但是锰对人体的造血功能也有一定的影响，锰元素可以取代血红蛋白中的二价铁，在一定程度上削弱血红蛋白载氧的能力，造成组织缺氧，进而刺激产生更多的红细胞生成素，作用于骨髓红系祖细胞，催化其增殖、分化、生长，最后形成成熟的红细胞，使血液中的红细胞的数量增长至正常范围，有益于预防贫血。
预防心脑血管疾病：锰能够促进血液中的同型半胱氨酸和胆固醇的代谢，能够预防心脑血管疾病，还可以降低血液的黏稠度，有利于预防脑梗死。
增强免疫力：锰可以增强免疫系统的功能，提高机体的免疫力。锰还可以促进白细胞的生成和活性，增强机体对病原体的抵抗力。
抗衰老、抗氧化：人体内有一种超氧化物歧化酶，它是人体寿命中最重要的保护酶，而这种酶必须在锰离子的催化下才能发挥作用。此外，甲状腺素的酶催化过程也需要锰的参与才能发挥作用。

建议锰元素的摄入量
根据世界卫生组织（WHO）的建议，成年人每天应摄入 2-5 毫克的锰。孕妇和哺乳期妇女对锰的需求量可能更高，因为锰对胎儿和婴儿的发育也很重要。然而，过量摄入锰可能会对健康造成负面影响，因此应注意保持适当的摄入量。

锰不足的危害
人体含锰正常范围为12～20 mg。锰是人体必需的微量元素，锰稳态失衡会导致人体多种生理生化功能异常，从而导致疾病的发生。
骨骼问题：锰缺乏可能导致骨骼发育异常，如骨骼畸形、骨质疏松等。这是因为锰在骨骼形成和钙化过程中起着重要作用。
神经系统问题：锰缺乏可能影响神经系统的正常功能，导致神经递质合成和释放的异常。这可能表现为肌肉无力、震颤、运动失调等症状。
免疫系统问题：锰缺乏可能削弱免疫系统的功能，导致免疫力下降，容易感染疾病。
身体衰老加快：有关研究发现，锰缺乏与机体衰老有关系，锰是人体重要的抗衰老元素，又是SOD组成部分，老年期锰含量明显低于老年前期。老年性痴呆及精神病患者体内锰含量严重不足。锰的比值降低是促进机体老化的因素之一，也是老年病发生的根源之一。
葡萄糖利用率降低，增加多种疾病风险：成人体内缺乏锰元素，会导致葡萄糖利用率降低，从而引起食欲不振、体重下降等，甚至高血压、肝炎、肝癌等疾病。
造血功能和代谢功能损害：锰有刺激红细胞生成素和促进造血的作用，缺锰与贫血有密切关系。
此外，缺锰还会引起糖尿病、动脉硬化、肿瘤生长加快等。

锰过量的危害
过量锰进入体内会引起急性锰中毒，而长期摄入过多的锰会在体内过量蓄积会对健康有诸多害处。
神经系统问题：过量摄入锰可能对神经系统造成损害，导致神经毒性症状，如震颤、肌肉无力、行走困难等。严重的锰中毒可能导致帕金森病样症状。
肝脏问题：过量摄入锰可能对肝脏造成损害，导致肝功能异常。长期过量摄入锰可能增加肝脏疾病的风险。
其他健康问题：过量摄入锰还可能对其他器官系统造成损害，如肾脏、心血管系统等。此外，过量摄入锰导致产生线粒体功能障碍、氧化应激、蛋白失衡等毒性反应，还可能影响儿童的智力发育。

主要食物来源
锰主要存在于植物性食品中，如糙米、米糠、香料、核桃、蔬菜、水果等，动物性食品中的蚌肉含量较为丰富，其他如蛋类、奶类、肉类、鱼类等食物也含有少量的锰。人体内的钙、磷含量过多时会影响锰的吸收，所以，人们在摄取微量元素时一定要合理、均衡。

锰的危害
几乎所有的含锰化合物都是可能致癌或致畸的剧毒物。
急性锰中毒：常见于误服高锰酸钾溶液，会出现口腔黏膜的病变或胃肠道反应。轻度会导致口腔黏膜糜烂、恶心、胃部疼痛等不适症状，中度可表现为胃肠道黏膜坏死、腹痛、便血等，而重度则会出现休克甚至导致死亡。
慢性锰中毒：常见于接触锰较多的职业，如锰矿开采、冶炼、制作，以及应用二氧化锰、高锰酸盐等，通常在接触锰之后的3-5年或更长时间出现症状。早起症状为头晕、头痛、心悸、肢体酸痛无力、多汗，以及神经衰弱综合征，如睡眠障碍、记忆力减退等。随着疾病的发展，会出现自主神经功能障碍，如肌张力增高、腱反射亢进、手指震颤以及情绪不稳等。晚期会引起神经系统损伤，如出现帕金森综合征，以及感情淡漠、强迫观念等精神症状。

此外，含锰的烟尘还有导致尘肺、肺炎，以及结膜炎、皮炎、鼻炎的风险，需尽量避免长期处于此种环境内，若无法避免应该做好相关防护措施，如戴口罩，以免出现不良反应。若已经出现不良反应，需及时前往医院进行治疗，以免延误治疗。

结语
通过了解锰矿和锰产品的相关知识，我们可以更好地理解锰在我们日常生产生活中的重要性。锰的广泛应用不仅推动了工业的发展，也为我们的生活带来了便利和舒适。让我们珍惜和善用这一宝贵资源，同时也关注其合理使用和环境保护。