锰位于元素周期表中的第四周期,第七副族,与铁元素是很好的邻居,它是银灰色的金属,很像铁。但比铁要软一些。如果锰中含有少量的杂质——碳或硅,它就变得非常坚硬,而且很脆。
不过,纯净的金属锰在人们的眼中没有多少用途,因为它比铁还容易生锈,在潮湿的空气中,不一会儿就变得灰头灰脑的,原来它的表面已生成了一层氧化锰。再说,锰的熔点也没有铁高,机械强度也远不及钢铁,而价格却比钢铁贵得多,因此人们几乎不生产金属锰,而大量生产钢铁。
锰最重要的用途是制造合金——锰钢。
锰钢的脾气十分古怪而有趣:如果在钢中加入2%~3%的锰,那么所制得的低锰钢简直脆得就像玻璃一样,一敲就碎。然而,如果加入13%以上的锰,制成高锰钢,那么它就变得既坚硬又富有韧性。
把高锰钢加热到浅橙色时,它就变得十分柔软,人们很容易把它加工成各种零件。
大家知道,钢铁在遇到磁体时就会被吸引过去。但人们发现,只要在钢里加进14%的锰后就不再被磁体吸引了,这种特别的锰钢很适用于做军舰的舵室和跟罗盘很接近的钢铁部件。
现在,人们大量用锰钢来制造耐磨的机器零件、铁轨和桥梁等。在20世纪70年代修建的上海文化广场观众厅的屋顶,采用当时新颖的网架结构,用几千根锰钢钢管焊接而成。在纵76米,横138米的扇形大厅里,中间没有一根柱子。由于用锰钢作为结构材料,非常结实,而且用料比别的钢材省,平均每平方米的屋顶只用45千克锰钢,所以现在搂房的屋顶,大多都是用锰钢做成的。
锰不但在工业生产中有特殊的贡献,而且对所有的有机体来说,无论是植物,还是动物,它都是必需的。在农业生产方面,缺锰会使庄稼患上一种怪病——缺绿症。
植物缺锰为什么就不绿了呢?这是因为光合作用的过程必须有锰参加才能顺利进行下去。植物进行光合作用的器官就好像是串联在一起的成千上万个电池,是由许多能进行光合作用的单元组成的。每个单元都能接受光,把二氧化碳和水变成糖。每一个这样的单元中,至少含有两个锰离子,才能使光合作用持续不断地进行下去。
有的人也许会问:我们人体中究竟含有多少锰呢?据科学家们推算,锰在人体中的库存约为16毫克。每天被我们吃掉的食物所含的锰不管有多少,都大约有5%可以被吸收。
你们或许会十分惊讶:这样下去不是人体组织里的锰会越来越多吗?实际上并非如此。原来人体内有一个“专门机构”在控制锰的量,多余的锰离子会被它排出体外,所以人体内锰的含量比较稳定。
那么,这个专门“机构”的奥秘是什么呢?现在这还是一个未解之谜,但是当科技继续的发展,人类掌握了丰富的科学知识,一定会把它的秘密弄清楚的。近年来,工业生产需要的锰越来越多,陆地上锰的储量日渐缺乏。这使人们把眼光投向了海洋。
海洋真是一个无比巨大的宝库。虽然海水中锰的含量不多,但在海底的许多地区都有特大的“锰矿瘤”(更科学的叫法应该是铁——锰结核)。这些结核状的矿物跟土豆差不多,颜色是棕黑色,如果锰的含量特别高,矿物就完全是黑色的。
据人们初步估计,仅太平洋海底就聚集了大约一千亿吨优质的铁锰矿!其中锰的含量高达一半,铁的含量也有1/4。有时锰结核中的二氧化锰的含量竟高达98%,因此不用进行加工就可以在蓄电池生产中直接应用。
这些锰结核到底是怎样形成的呢?科学家们对此争论不休,至今还没有一个令人信服的答案。有的海洋学家认为,这些结核矿物是在漫长的时间中逐渐积聚在一起的,在这个过程中,一些细菌起了“显微选矿机”的作用。前苏联的生物学家们发现了一种成矿细菌,它能从水中吸收锰并进行浓缩。在实验室中这些水下“冶金学家”显示了非凡的能力,它们在两三个星期内就生产出一块火柴头大小的锰块来。而一些天文学家则认为:大约在二十亿年以前,含锰丰富的流星尘埃曾降落到地球表面,因而形成了现在陆地和海底发现的锰矿。
各有各的道理,那么究竟哪一种是正确的呢?
在20世纪50年代期间,南美洲的一个偏僻小镇里,发生了这样一件古怪的事情:本来这里的人身体都很健康,可突然间,先后有几十人发了疯病,他们时而大哭,时而大笑,四肢僵直,行动古怪……
这是什么原因呢?当地的警察局和医院组成了联合调查组,经过仔细的检查,发现这些发了疯的人的身体中含有的金属锰离子要比正常人高得多。原来,过多的锰离子进入人体后,会损害人的神经系统,开始时使人头疼、脑昏、记忆力衰退,过些时间后会使人精神反常,疯疯癫癫,显出各种丑态。
那么,这些锰离子从何而来呢?
原来,这个镇子里的人饮用的是河水,在上游有一家冶炼厂,经常向河水中排放废水,这些废水中含有很多的锰离子,它们顺水漂流而下,镇里的人饮用之后,它们就进入了人体,等到时机成熟,就开始“为非作歹”,使人发疯。