錳

錳（英語：Manganese），是一種化學元素，化學符號為Mn，原子序數為25，原子量為7001549380430000000♠54.938043 u。錳在自然界中並不會以純元素單質的形式存在，而是經常以與鐵所形成的礦物形式被發現。錳是重要工業用合金所使用的過渡金屬，特別是用於不銹鋼的材料。

錳 ₂₅Mn

氫（非金屬） 氦（惰性氣體） 鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體） 鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體） 鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體） 銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體） 銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體） 鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體） － ↑ 錳 ↓ 鎝 鉻 ← 錳 → 鐵
外觀
金屬：銀色
概況
名稱·符號·序數	錳（Manganese）·Mn·25
元素類別	過渡金屬
族·週期·區	7·4·d
標準原子質量	54.938043(2)[1]
電子組態	[Ar] 3d5 4s2 2, 8, 13, 2 錳的電子層（2, 8, 13, 2）
歷史
發現	卡爾·威廉·舍勒（1774年）
分離	約翰·戈特利布·甘恩（1774年）
物理性質
物態	固態
密度	（接近室溫） 7.21 g·cm−3
熔點時液體密度	5.95 g·cm−3
熔點	1519 K，1246 °C，2275 °F
沸點	2334 K，2061 °C，3742 °F
熔化熱	12.91 kJ·mol−1
汽化熱	221 kJ·mol−1
比熱容	26.32 J·mol−1·K−1
蒸氣壓 壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k 溫/K 1228 1347 1493 1691 1955 2333
原子性質
氧化態 （粗體為常見氧化態）	7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2, -3 （兩性）
電負性	1.55（鮑林標度）
電離能	第一：717.3 kJ·mol−1 第二：1509.0 kJ·mol−1 第三：3248 kJ·mol−1 （更多）
原子半徑	127 pm
共價半徑	139±5（低自旋），161±8（高自旋） pm
錳的原子譜線
雜項
晶體結構	體心立方
磁序	順磁性
磁化率	(α) +529.0·10−6 cm3/mol (293 K)[2]
電阻率	（20 °C）1.44 µΩ·m
熱導率	7.81 W·m−1·K−1
膨脹係數	（25 °C）21.7 µm·m−1·K−1
聲速（細棒）	（20 °C）5150 m·s−1
楊氏模量	198 GPa
體積模量	120 GPa
莫氏硬度	6.0
布氏硬度	196 MPa
CAS號	7439-96-5
同位素 閱 論 編
主條目：錳的同位素 同位素 豐度 半衰期​（t1/2） 衰變 方式 能量​（MeV） 產物 51Mn 人造 45.81 分鐘 β+ 2.186 51Cr 52Mn 人造 5.591 天 β+ 3.686 52Cr 53Mn 痕量 3.7×106 年 ε 0.597 53Cr 54Mn 人造 312.081 天 ε 1.377 54Cr β− 0.696 54Fe β+ 0.355 54Cr 55Mn 100% 穩定，帶30粒中子

歷史上，錳的名稱來自生產軟錳礦以及其他黑色礦物的希臘馬格尼西亞地區，這個地區的名稱來自其生產鎂以及磁鐵礦。到了大約18世紀中葉時，瑞典裔德國科學家卡爾·威廉·舍勒已經可以利用軟錳礦製造氯氣。這時，舍勒和其他人已經知道軟錳礦（這時還不知道此為二氧化錳）含有其他未被發現的元素，但是他們沒辦法分離出這個新元素。直到1774年，約翰·戈特利布·甘恩是第一個可以從具有不純的金屬樣品分離出錳元素的人，他成功的利用碳還原此氧化物（含二氧化錳的礦物）得到了錳。

錳磷酸化可以用來防止鋼鐵生鏽或者腐蝕。錳離子可以用於各種顏色的工業染劑，離子的顏色決定於其不同的其氧化數。鹼金屬過錳酸鹽或者鹼土族過錳酸鹽是很強的氧化劑。二氧化錳可以用在碳鋅電池或者鹼金屬電池中的陰極材料（電子接受者）。

生物上，錳二價離子為具有很多種功能的多樣性酶的輔因子，具有錳元素的酶特別為必須處理氧元素的生物體內去除造成毒性的過氧化自由基的要素。錳同樣作用於光合作用植物中氧元素進化錯合物。雖然錳是生物體內的必須稀有礦物質，然而，當生物體內的錳濃度過高時也可能造成神經毒性。特別是經過呼吸作用，將造成錳中毒，這是一種在哺乳動物中可能會發生的不可逆神經傷害的情況。

性質

物理性質

錳是銀灰色金屬，性堅而脆、難熔、易被氧化。錳金屬及其離子皆為順磁物質。錳在空氣中會緩慢失去光澤，在含氧的水中會氧化（像鐵生鏽）。

化合物

錳的氧化數有-3至+7，其中以氧化數+2、+4和+7的化合物最重要。

Mn2+
最穩定，呈粉紅色，不容易被氧化，也不容易被還原。硫酸錳（MnSO
4）、氯化錳（MnCl
2）等屬於這氧化數。MnO−
4和MnO
2有強氧化性。

氧化數+7的高錳酸鹽（MnO−
4）呈紫色，多數是強氧化劑，如高錳酸鉀、高錳酸鈉、高錳酸鋇等。

在酸性溶液中，Mn3+
和MnO2−
4均易發生歧化反應：

2 Mn3+
+ 2 H
2O → Mn2+
+ MnO
2↓ + 4 H+

3 MnO2−
4 + 4 H+
→ 2 MnO−
4 + MnO
2↓ + 2 H
2O

在鹼性溶液中，Mn(OH)
2不穩定，易被空氣中的氧氣氧化為MnO
2；MnO2−
4也能發生歧化反應，但反應不如在酸性溶液中進行得完全。

錳的氧化物及其水合物酸鹼性的遞變規律，是過渡金屬中最典型的：隨錳的氧化數的升高，酸性逐漸增強。^[3]

錳的氧化物	錳的氫氧化物	酸鹼性
MnO（綠）	Mn(OH) 2（白）	鹼性
Mn 2O 3（棕）	Mn(OH) 3（棕）	弱鹼性
MnO 2（黑）	Mn(OH) 4（棕黑）	兩性
—	不存在（綠）	酸性
Mn 2O 7（綠）	HMnO 4（紫紅）	強酸性

錳的氧化數[4]
0	Mn 2(CO) 10
+1	MnC 5H 4CH 3(CO) 3
+2	MnCl 2, MnCO 3, MnO
+3	MnF 3, Mn(OAc) 3, Mn 2O 3
+4	MnO 2
+5	K 3MnO 4
+6	K 2MnO 4
+7	KMnO 4, Mn 2O 7
主要的氧化數以粗體顯示。

同位素

參見：錳的同位素

錳在正常狀況下只存在一個穩定同位素——⁵⁵Mn，此外有二十四個放射性同位素依照原子量從44到69。而具放射性中最穩定的包含半衰期分別為370萬年、312.3天、5.591天的⁵³Mn、⁵⁴Mn和⁵²Mn，剩餘的半衰期皆少於三小時，而其中大部分都少於一分鐘。在最大量且穩定的錳同位素⁵⁵Mn，主要的衰變方式為電子捕獲，而在其後者主要為β衰變。

鐵系元素被認為是超新星爆炸前不久合成巨大恆星的物質，而錳正是其一。鐵被宇宙射線衝擊會產生⁵³Mn，而⁵³Mn經過半衰期370萬年會衰變成⁵³Cr，因為其相對較短的半衰期，所以⁵³Mn較為稀有。錳同位素的含量與鉻同位素的含量有關，因此已經在同位素地質學及放射性估年法上有所應用。錳和鉻的同位素比強化了²⁶Al和¹⁰⁷Pd對太陽系早期歷史的證明。許多隕石中⁵³Cr/⁵²Cr和Mn/Cr間比例的差異顯示出最初⁵³Mn/⁵⁵Mn的比例，因此指出相異行星中錳和鉻同位素的組成，必定源自於不同的⁵³Cr衰變過程。所以⁵³Mn提供了太陽系合併前核合成過程近一步的證明。

發現

在歷史上，錳的名字源自於軟錳礦及其他來自希臘馬格尼西亞州的黑色礦物。

18世紀後半瑞典化學家卡爾·威廉·舍勒用軟錳礦來生成氯氣時，尚未知道是二氧化錳，只認為它是一種未知金屬的氧化物，但舍勒並沒能成功分離此金屬。約翰·戈特利布·甘恩在1774年才利用碳把兩個氧還原，成功的分離出錳。並將之命名為Manganese（錳），其拉丁語為magnes，即「具磁性的」（但只有經過特殊處理的錳才會具有磁性），及元素符號Mn亦從之而來。人們早在1913年就已知錳是組成動物的重要元素之一，但直到1931年才經由動物實驗得知和錳有關的症狀。

來源

錳在地殼含量約1000ppm（0.1%），居元素分布序列中的第12位。

錳會以軟錳礦（MnO
2）硬錳礦（(Ba.H
2O)2Mn
5O
10）和菱錳礦（MnCO
3）等形式存在於自然界中。

製取

對二氧化錳進行鋁熱反應可得到單質錳：

4Al+ 3MnO₂→ 2Al₂O₃+ 3Mn

用途

冶金工業中用以製造特種鋼，在鋼鐵生產上用錳鐵合金作為去硫劑和去氧劑。

此外錳也用作合金，電池等。二氧化錳（MnO
2）用作催化劑和棕色顏料，高錳酸鉀（KMnO
4）用作氧化劑及消毒劑。

在不鏽鋼上用磷酸錳處理可以防鏽及防蝕。工業上會使用不同氧化態的錳離子當作不同顏色的染料。含有鹼金屬或鹼土族離子的過錳酸鹽類是強氧化劑。在碳鋅電池及鹼性電池中，二氧化錳會被當作陰極使用。 在生物學中，錳離子可在多種的酵素中擔任輔因子的角色。錳酵素對組織中超氧自由基的解毒，清除元素態氧原子非常重要。錳也會在光合植物的氧釋放複合體中作用。雖然目前已知所有的有機生命體皆需要微量的錳，但其過量卻會變成神經毒素。尤其過度吸入可以導致錳中毒，有時會造成不可逆的神經危害。

對人體的影響

更多資訊：en:Manganese § Biological role

錳
危險性
GHS危險性符號 none
GHS提示詞	none
H-術語	H401
P-術語	P273, P501[5]
NFPA 704	0 0 0
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

和其他較普遍的金屬相比，錳的毒性較低。^[6]

錳是身體所必需的微量元素之一，可構成生物體中具重要生理功能之酶或輔酶，每日攝取約3-9mg。 具有以下之功能：

1. 促進骨骼之發育以及生長
2. 維持腦功能之正常運作
3. 維持糖以及脂肪之正常代謝
4. 維持細胞粒線體之完整
5. 構成輔酶

穀類、豆類、蔬菜和甲殼類等食物為錳的主要來源。

由於粒線體需要錳，所以錳在粒線體多之組織含量較高，常見於骨骼、肝臟、腎臟、胰臟。然而過量錳之攝取依然會對生物有所影響（神經退化性疾病），常見於職業中，其發生原因為吸入含錳濃度高之錳煙及錳塵。