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망가니즈[manganese]

작성일 2017-06-23
[요약] 주기율표 7족 4주기에 속하는 전이원소로 원소기호 Mn, 원자번호 25, 원자량 54.938g/mol, 녹는점 1246℃, 끓는점 2061℃, 밀도 7.21g/cm3이다. 원소기호 Mn, 원자번호 25, 원자량 54.9380, 지각 중의 존재도 950ppm(11위), 안정핵종 존재비 55Mn 100%, 녹는점 1,244℃, 끓는점 2,097℃ , 비중 7.44(α-망간), 7.29(β-망간), 7.21(γ-망간), 7.21(δ-망간), 전자배치 [Ar] 3d5 4s2, 주요 산화수 2, 3, 4, 6, 7. 주기율표 7A족에 속하는 망가니즈족 금속원소의 하나. 연망가니즈석은 옛날부터 유리의 녹색을 없애는 데 이용되었으며, 같은 검은색 자철석(magnetite)과 혼동하여 마그네시아라고 불리다가 18세기 후반에 K. W. 셸레가 이들이 전혀 다른 광물임을 밝혀냈으며, 미지의 금속을 함유한 것을 제시했다. 1774년에 J. G. 간이 광석을 탄(炭)과 함께 가열하여 분리에 성공했다. 처음에는 여러 가지 이름으로 불렸으나 1808년 크로프로트에 의해 현재의 이름으로 개칭되었다. 철 다음으로 가장 많이 분포하는 중금속이며 소량으로는 거의 모든 장소에서 발견되고 해저에도 망가니즈 단괴(團塊)로서 존재한다. 천연에는 유리 상태로는 산출되지 않는다. 망가니즈광물에는 연망가니즈석 등 많은 종류가 있다. 〔성질〕 은백색의 금속으로서 반응성이 풍부하다. 공기 속에서 표면이 산화되어 갈색의 피막을 형성한다. 미분말은 특히 산화되기 쉽고 경우에 따라서는 발화성을 가지며, 물을 분해한다. 산에 녹기 쉬우며 수소와는 직접 반응하지 않지만 염소·플루오린·질소·인·황·탄소·규소 등과 직접 화합한다. 안정산화수가 많지만 염류에서는 2가 보통이다. 망가니즈(Ⅱ)염은 일관적으로 연한 장미색이며 큰 상자성 자화율을 가진다. 많은 금속과 합금을 만든다. α, β, γ, δ의 동소체가 있으며, 전이온도는 망가니즈 이다. 결정구조는 α, β는 등축정계, γ는 상온에서는 면심정방격자, 고온에서는 면심입방격자, δ는 체심입방격자이다. α, β는 단단하여 취약하고 성형가공이 되지 않는다. γ는 유연성이 있으며 굽힘이나 절단가공이 용이하다. 〔제법〕 중요한 철합금이며, 망가니즈의 용도 중에서 가장 사용량이 많은 페로망가니즈(페로알로이)는 광석과 설철·코크스·석회석을 전기로에서 환원시켜 만든다. 망가니즈 75~85%, 철 12~16%를 함유하며 함유된 탄소량에 의해 고탄소(C 7.5%이하), 중탄소(C 20%이하), 저탄소(C 1.0%이하)로 분류된다. 금속망가니즈는 일반적으로 전해법으로 제조한다. 광석을 700℃에서 환원배소(焙燒)한 산화망가니즈(Ⅱ)(MnO)를 황산을 함유한 전해폐액으로 녹여 수용액 속의 Mn보다 전기화학적으로 안정한 금속이온을 황화물의 수용액에서 제거한 후 격막전해를 한다. 음극액은 Mn2+ 12g/l, 황산암모늄((NH4)2SO4) 130~140g/l, pH1.0~1.4(양극), 7.2~7.6(음극), 액온 35℃, 음극에 스테인리스 강, 양극에는 은 1%를 함유한 납합금을 써서 전기분해한다. 전지용의 이산화망가니즈는 금속망가니즈를 만들 경우 액을 정화할 필요가 없고, 또 pH도 낮은 상태에서 격막을 사용하지 않고 전기분해하며 양극에 이산화 망가니즈(MnO2)로 석출된다. 음극에서는 수소만이 발생한다. 〔용도〕 망가니즈는 단독으로는 거의 사용되지 않고 합금의 형태로 쓰인다. 가장 중요한 용도는 강재의 탈산·탈황용이며, 페로망간이나 경철(鏡鐵)의 형태로서 많이 사용된다. 기타 망간강(Mn 10~14%)·호이슬러합금(Cu 55%, Mn 30%, Al 15%. 강자성을 나타내는 것으로 유명하다)·망가닌(표준저항용)·두랄루민·망가니즈청동 등으로 사용된다. 〔생체와 망가니즈〕 망가니즈는 생체에 필수인 미량원소의 하나이다. 식물에서는 결핍되면 잎의 백화 현상이 일어나고, 동물에서는 각종의 장기에 나타나며 특히 털이나 뼈에 많다. 망가니즈가 결핍되면 쥐는 생식 기능에 이상이 오고, 닭은 관절의 이상을 일으킨다. 망가니즈를 필수로 하는 효소는 글루타민합성효소 등의 아미노산 대사에 관여하는 것, 에놀라아제 등 당대사에 관여하는 것, 아세틸CoA카르복실라아제 등 지질대사에 관여하는 것 등이 알려져 있다.
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