マンガン (Mn)

発見の経緯

発見: 1774 · Johan Gottlieb Gahn

マンガン（英語: manganese）の名前の由来は複雑である。古代、2種類の黒色鉱石がマグネテス（ギリシャのマグネシアかトルコのマニサか）という地にて発見された。これらはどちらも、原産地からマグネス（magnes）と命名されたが、異なる「性別」の鉱石であるとし、その性質の違いを説明した。「雄」のマグネスは鉄を引き寄せる性質（磁性）を持ち、現在では磁鉄鉱（英語: magnetite）として知られ、マグネットの語源となった。一方で、「雌」のマグネスは鉄を引き寄せなかったが、ガラスを脱色するという性質をもっていた。この鉱石は後にマグネシアと呼ばれ、軟マンガン鉱や二酸化マンガンとして知られている。16世紀になると、二酸化マンガンはマンガンサム（英語: Manganesumと呼ばれるようになったが、これは錬金術師とガラス職人らが黒色鉱石のマグネシア・ニグラと白色鉱石のマグネシア・アルバを区別する必要が出てきたためであるとされる。なお、両者はどちらもガラス製作に有用である。イタリアの科学者ミケーレ・メルカティはマグネシア・ニグラをマンガニーサ（英語: manganesa）と呼び、それから単離された金属マンガンは後にマンガニーズ（英語: manganese、ドイツ語: mangan）と呼称されるようになった。マグネシアという名前は次第に白色のマグネシア・アルバを指す言葉となり、これから単離された金属元素はマグネシウムと呼ばれるようになった。二酸化マンガンは自然界に豊富に存在するため、顔料として古くから用いられてきた。フランスガルガ洞窟には3万年から2万4千年前に作られた壁画があり、それには鉱物由来の二酸化マンガン顔料が見つかっている。また、フランス ラスコー地方のラスコー洞窟にクロマニョン人によって二酸化マンガンを用いた壁画が描かれ、この壁画は現在、世界遺産ヴェゼール渓谷の先史的景観と装飾洞窟群の一つに登録されている。エジプトやローマのガラス職人らは、ガラスを着色したり、脱色したりするためにマンガン化合物を多用したとされ、中世から近世にかけてヨーロッパにおいて利用された痕跡が見つか

用途と応用

金属マンガンは脆すぎるため、単体が金属材料として用いられることはほとんどなく、合金として、マンガン鋼の原料や、フェロマンガンとして鋼材の脱酸素剤・脱硫黄剤などに使用される。鉄鋼用途で耐磨耗性、耐食性、靭性を付加するために、マンガン合金（フェロマンガン）や金属マンガンとしてマンガン分が添加される。実際、1999年（平成11年）に日本国内に輸入された全マンガンのうち、90.8%は金属マンガンとして鉄鋼用に用いられている。その他の用途としては、乾電池やアルミ合金、肥料、農薬、半導体セラミックスなどが挙げられる。一番有名な用途は、二酸化マンガンがマンガン乾電池やアルカリ乾電池の正極に使われる。また、リチウム電池の正極にも用いられ、リチウムイオン二次電池の正極材料として研究されている。また、磁性材料として、マンガン、亜鉛、鉄を含む金属酸化物であるMnZnフェライトがインダクタやトランスのコア材料として用いられている。また、生物の必須元素としても知られており、硫酸マンガンなどの化合物は肥料としても用いられる。

同位体

天然に存在するマンガンは、唯一の安定同位体である55Mnのみで、その他に46Mnから72Mnまでの放射性同位体を擁する。放射性同位体のなかで最も安定なのは半減期370万年の53Mnで、次いで半減期312.08日の54Mn、半減期5.591日の52Mnが挙げられ、ほかの放射性同位体はいずれも半減期3時間未満（多くは半減期1分未満）となっている。安定同位体である55Mnより軽い放射性同位体は電子捕獲により壊変し、重い放射性同位体はベータ壊変により壊変を起こす。53Mnは宇宙線が鉄原子に衝突することで生成するとされ次第に53Crへと壊変する。このほかにマンガンは3種の核異性体を持つ。マンガンは鉄族元素の一種であり、超新星爆発発生直前の大質量星で合成されると考えられている。