원자번호
25
원소기호
Mn
원자반지름
140pm
산화 상태
-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7
평균 원자량
54.94
녹는점
1245℃
끓는점
1962℃
밀도
7.47g/cm3
전자구조
[Ar] 3d5 4s2
주기율표 7족에는 망간, 테크네튬, 레늄이 속해 있다. 여기에는 우라늄보다 원자번호가 커서 자연에 존재하지 않는 보륨도 있지만 이 책에서는 초우라늄 원소에서 다룰 것이다.
다른 원소와 결합하지 않은 순수한 원소 상태의 망간 덩어리
다른 원소와 결합하지 않은 순수한 원소 상태의 망간 덩어리
망간은 지각에 세 번째로 많이 포함된 전이금속이고 모든 원소 중에서는 열두 번째로 많다. 다른 전이금속들과 마찬가지로 망간도 모든 생명체에게 필수적인 원소지만 많은 양을 필요로 하지는 않는다.
효소들이 제대로 기능하기 위해서는 망간 원자가 있어야 한다. 식물에서 일어나는 광합성 작용의 일부인 물을 분해하여 산소를 방출하는 ‘산소 방출 복합체’도 그런 효소 중 하나다. 사람에게는 망간이 연결 조직의 형성, 혈액 응고인자의 생성, 대사 작용의 조절과 같은 다양한 과정에 관여한다.
성인의 몸에는 약 12mg의 망간이 있으며 매일 음식물을 통해 5mg을 섭취해야 한다. 달걀, 잣, 올리브오일, 콩, 가재에 많으며 너무 많은 망간을 섭취하면 건강에 해가 될 수도 있다. 장기간 매일 10mg 이상의 망간을 섭취하면 신경 장애를 유발하고 철분 흡수를 방해하는 등 여러 가지 부작용이 나타날 수 있다.
인간 뇌의 성상세포(뉴런을 지지하는)의 현미경 사진
인간 뇌의 성상세포(뉴런을 지지하는)의 현미경 사진
이 세포에 망간이 축적되면 이 원소의 신경 독성으로 인해 다양한 신경 장애를 일으킬 수 있다.
망간 원소의 존재는 1774년에 스웨덴 출신 독일 화학자 카를 빌헬름 셸레가 처음 제안했다. 이보다 4년 전에 화학을 공부하고 있던 오스트리아의 이그나티우스 카임(Ignatius Kaim)이 산화망간(IV)에서 소량의 부서지기 쉬운 금속을 분리해냈지만 그는 이것이 알려지지 않은 원소라는 것을 알지 못했다. 1774년에 스웨덴 화학자 요한 고틀리프 간(Johann Gottlieb Gahn)이 망간을 생산하는 데 성공했기 때문에 일반적으로 망간을 처음 분리해낸 사람으로 인정받고 있다.
산화망간(IV)(MnO2)을 포함하고 있는 광물에 대한 실험이 망간에 대한 연구를 이끌어냈다. 로마제국이나 고대 이집트의 유리 제조업자들은 이 광물을 유리의 색깔을 없애거나 때로는 유리에 흐릿한 보라색을 내기 위해 사용했다. 16세기부터 유리 제조업자들은 그리스의 마그네시아에서 생산되는 이 검은 광물을 마그네시아 네그라라고 불렀다. 이런 사실을 알고 있던 독일 학자 필리프 부트만(Philipp Buttmann)은 1808년에 이 원소를 ‘망간’이라고 명명했다. 같은 해에 영국 화학자 험프리 데이비는 마그네시아에서 발견된 광물에서 추출한 또 다른 원소인 마그네슘을 발견했다.
음극을 구성하고 있는 이산화망간 분말이 보이도록 잘라놓은 알칼라인 전지
음극을 구성하고 있는 이산화망간 분말이 보이도록 잘라놓은 알칼라인 전지
산화망간(IV)은 오늘날에도 유리나 세라믹의 염료로 사용되고 있다. 그러나 망간의 주요 용도는 건전지이다. 전기전도도를 좋게 하기 위해 탄소 분말과 섞은 망간 이온은 전지 내부에서 일어나는 반응에서 만들어지는 전자를 받아들인다.
이 과정에서 망간의 산화 상태는 +4에서 +3으로 바뀌어 산화망간(IV)(MnO2)이 산화망간(III)(Mn2O3)으로 바뀐다. 다른 중요한 망간 화합물에는 과망간산칼륨(KMnO4)이라고도 알려져 있는 짙은 자주색의 망간(VII)산칼륨이 있다. 이 화합물은 방부제나 방충제 등 다양한 용도로 사용된다.
망간은 현대 강철 산업 발전에도 핵심 역할을 했다. 1810년대에 이미 소량의 망간을 첨가하면 강철의 강도와 유연성이 증가한다는 것을 알고 있었으며 1850년대에 값싼 강철의 대량 생산에 난항을 겪고 있던 영국의 사업가 헨리 베서머(Henry Bessemer)가 망간을 이용하여 이 문제를 해결했다.
영국의 금속학자 로버트 무세트(Robert Mushet)는 망간을 첨가함으로써 강철을 쉽게 부숴뜨려 작업을 어렵게 하는 불순물과 황과 산소를 제거할 수 있다는 것을 발견했다. 무세트의 발견은 베서머의 과정이 제대로 작동하도록 했다. 오늘날에는 생산된 망간의 90%를 강철 산업에 사용하고 있으며 현대 강철의 대부분은 망간을 포함하고 있다.
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출처: 화학원소
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[네이버 지식백과]
망간 [Manganese] (사진으로 이해하는 원소의 모든 것, 2015. 11. 1., 잭 챌리너, 곽영직)