망간

요약 단단하고 부서지기 쉬운 회백색의 금속이다. 1774년 스웨덴의 화학자 카를 빌헬름 셸레가 연망간석에서 발견했으며, 요한 고틀립 간이 망간을 분리했다. 망간을 포함하는 주요광석은 연망간석·경망간석·망간토이며, 이들 광석은 주로 이산화망간으로 이루어져 있다. 망간은 식물생장에 필수적인 원소이며, 고등동물에게 필요한 필수 미량원소이다.
망간의 95％ 이상이 주로 철강산업에서 합금철 형태로 사용된다. 전기분해하여 얻은 순도가 99.9％인 망간은 제강뿐 아니라, 구리·알루미늄·마그네슘 및 니켈 등의 비철합금과 순도가 높은 화학약품을 만드는 데 쓰인다. 이산화망간은 건전지의 양극을 구성하는 물질로도 쓰인다. 망간은 철과 화학적 성질이 비슷하여 망간금속의 표면은 공기 중에서 산화되기 쉽고, 수분이 있으면 녹슬기 쉽다.

목차

펼치기

단단하고 부서지기 쉬운 회백색의 금속으로 제강에 꼭 필요한 원소이다. 1774년 스웨덴의 화학자 카를 빌헬름 셸레가 연망간석에서 발견했으며, 그해 그의 동료인 요한 고틀립 간이 망간을 분리했다.

다른 원소와 결합한 형태로 지각에 널리 분포되어 있다. 망간을 포함하는 주요광석은 연망간석·경망간석·망간토이며, 이들 광석은 주로 이산화망간으로 이루어져 있다.

망간은 식물생장에 꼭 필요한 원소이며, 녹색식물과 해조류(海藻類)에서 질산염을 환원시키는 반응에도 관여한다. 또한 고등동물에게 꼭 필요한 필수 미량원소로 많은 효소의 작용에 참여하며, 망간결핍증은 고환기능 감퇴를 야기시키나 과량의 망간은 동식물에 해를 끼친다.

망간의 95％ 이상이 금속산업, 주로 철강산업에서 합금철 형태로 사용된다(→ 강철). 철광석과 망간광석을 함께 용광로나 전기로에서 탄소나 페로규소로 환원시키면, 제강할 때 넣는 첨가제인 페로망간이 만들어진다. 철보다 황에 대한 친화력이 더 큰 망간을 넣으면, 강철 내에 포함된 녹는점이 낮은 황화철(Ⅱ)를 녹는점이 더 높은 황화망간(Ⅱ)로 변화시킨다. 망간이 들어가지 않은 강철은 열간압연(熱間壓延)하거나 단조할 때 부서진다.

강철에는 일반적으로 1％ 미만의 망간이 포함되어 있다. 12~14％의 망간을 함유한 망간철은 매우 견고함을 요하는 제품에 사용되는데, 강하고 잘 깨지지 않는 중심부를 감싸고 있는 표면은 단단하며, 마모(磨耗)가 적고, 깨끗하다. 전기분해하여 얻은 순도가 99.9％인 망간은 제강뿐 아니라, 구리·알루미늄·마그네슘 및 니켈 등의 비철합금과 순도가 높은 화학약품을 만드는 데 쓰인다. 실제로 모든 상품화된 알루미늄 및 마그네슘 합금들은 내식성과 기계적 성질을 높이기 위해 망간이 포함되어 있다. 이산화망간은 건전지의 양극을 구성하는 물질로도 쓰인다. 유리를 만들 때에는 철의 녹색을 중화하거나, 분홍색이나 검은색을 띠게 하기 위하여 사용된다. 황산망간(Ⅱ)(MnSO₄)는 흙에 뿌리면 식물, 특히 감귤류의 성장을 촉진시킨다. 산화력이 강한 과망간산칼륨(KMnO₄)은 소독제·냄새제거제·표백제로 쓰이며, 분석시약으로도 중요하다.

천연에서 산출되는 망간은 모두 안정한 동위원소인 망간-55(⁵⁵Mn)이다. 3~4개의 동소체가 존재한다. 실온에서 입방구조(α)가 가장 안정한 형태이다.

망간은 대체로 철과 화학적 성질이 비슷하여 망간금속의 표면은 공기 중에서 산화되기 쉽고, 수분이 있으면 녹슬기 쉽다. 철과 마찬가지로, 고온에서는 공기나 산소의 존재하에 연소되며, 저온에서는 서서히 그리고 가열하면 빨리 물을 분해한다. 묽은 무기산에 쉽게 용해되어 2가의 염을 형성하고 수소를 발생한다.