【元素家族——連載128】野外生存必備良藥

看了上一篇的讀者會問，既然海里的錳元素那麼難提取，我們用的錳元素都來自陸地嗎？確實，錳可能是最早一批被人類利用的金屬元素，這實在沒有什麼奇怪的，因為錳在地殼裡的元素丰度排名列第12位。（寫了這麼多篇過渡元素，總算有一個能排進前20了。）

人類利用含錳的物質可以追溯到石器時代，當人們還是穴居人的時候，穴居人就找到一種黑色鬆軟的礦物，用它來在洞壁上作畫。這種黑色的礦物就是我們現在的軟錳礦（二氧化錳），分布非常廣泛，是陸地上錳元素最主要的存在方式。

【三萬年前，法國穴居人留下的岩畫。】

希臘的美格利西亞（magnesia）是一個神奇的地方，這裡除了產出很多的苦土（氧化鎂）礦物以外，還產出兩種黑色礦物。古希臘人還將這兩種礦物劃分了性別，男性的有磁性，可以吸引鐵質物品，女性的沒有磁性，但是添加到玻璃里，可以使綠色的玻璃變得透明。現在我們知道，男性黑礦就是磁鐵礦（四氧化三鐵），女性礦物就是軟錳礦（二氧化錳）。所以到現在，英語里磁鐵礦還叫做magnetite，磁性叫做magnet也是從這裡來的，而軟錳礦還就被稱為美格利西亞（magnesia），一個相當女性化的名字。

【元素聖地：美格利西亞，鎂和錳兩種元素由此命名，磁鐵礦和磁性也來源於此。】

由於軟錳礦如此易得，是鍊金術師們的必備良藥，1659年，一位鍊金術師格勞貝爾將軟錳礦和碳酸鉀（當時叫草木灰）溶液混合，得到了綠色的溶液（錳酸鉀），放置一段時間以後，綠色溶液緩慢變成鮮艷的粉色了，這就是高錳酸鉀的誕生。很快，高錳酸鉀就成為實驗室的常用藥品了，作為一種強氧化劑使用。

200年後，英國人康迪發現高錳酸鉀有很好的消毒作用，於是註冊了「康迪液」的商標，高錳酸鉀的消毒原理類似次氯酸鹽，易放出原子態氧，具有強氧化性。但相較於次氯酸鹽，高錳酸鉀放出原子態氧的速度稍慢，因此可用於與人體相關的消炎滅菌。直到現在，高錳酸鉀還出現在我們身邊的各種消毒劑中，比如口腔消毒劑、婦女洗液、植物中毒的洗胃等等。

【用高錳酸鉀修復向內生長的趾甲，粉色的高錳酸鉀類似玫瑰，讓人身心愉悅。】

高錳酸鉀是一種普遍使用的氧化劑，我們初中都學過用高錳酸鉀制氧氣的實驗，在實驗室里還可以用高錳酸鉀氧化濃鹽酸來製取氯氣。高錳酸鉀遇到很多種有機物，都會發揮它氧化性強的特點，將有機物點著火。

戶外達人們可以隨身攜帶一些高錳酸鉀，需要生火的時候就將一些白糖和它混合，夾在干木片中，摩擦生火三十秒，困在深山不用急。

此外，在戶外，如果攜帶的飲用水喝光了，可以在野外取水，加入少許高錳酸鉀消毒，放置半小時後就可以飲用了。

如果去雪山或者南北極挑戰極限，在迷路的時候，可以向雪地撒上高錳酸鉀，它那明亮的紫紅色會讓救援很快的找到迷途的旅行者。

【戶外旅行必備良藥：高錳酸鉀。】

我們還能想起，舍勒就是用軟錳礦氧化鹽酸得到了氯氣，1866年，英國人威爾登將這種方法工業化，被稱為「威爾登法」。在基於電解的氯鹼工業發展起來之前，這一直是最常用的製取氯氣的方法。

舍勒當時已經很敏銳的意識到，軟錳礦中含有一種金屬元素，但是他有更重要的工作——火焰空氣——要做，所以未能百尺竿頭更進一步。在當時，瑞典化學界最牛的一個是舍勒，另一位是伯格曼，舍勒將這個想法告訴了伯格曼，但伯格曼也沒有時間去做，而是將這個課題丟給了他的助手加恩，加恩用碳粉在高溫下還原軟錳礦，得到了不純的錳金屬，這個化學史上的無名之輩成為了「錳」的發現者。

這個年代裡，軟錳礦的美麗名字早已經從美格利西亞（magnesia）演變成德文中陽剛之氣十足的「Mangan」（蠻幹？）。若干年後，鎂被戴維發現了，人們為了防止與鎂（magnesium）混淆，就將錳命名為manganese，翻譯成中文就是「錳」。

【錳元素的發現者，加恩。】

早在古希臘時代，鐵匠們就發現將軟錳礦和磁鐵礦混合，煉出的鐵特別堅硬，非常適合做斯巴達人的兵器。錳元素被發現之後，人們發現在鍊鋼過程中加入少許錳，所製得的低錳鋼簡直脆得象玻璃一樣，一敲就碎。但如果加入的錳比較多，至少達到8%，製成的高錳鋼既有韌性又很堅硬。日本武士刀就是用這種高錳鋼做出來的，堅實耐用。

【日本武士刀，用的是高錳鋼。】

1882年，英國人哈德菲爾德製成了一種錳含量12%的高錳鋼，被用於英軍的鋼盔，後來被美軍學習過去。直到現在，這種高錳鋼還被稱為「哈德非鋼」，每年有80%-90%的錳被提煉出來，做成各種各樣的高錳鋼。

上一篇我們提到不鏽鋼中是摻入了鉻元素和鎳元素，現在也有用錳取代鎳，這種200系列的不鏽鋼耐腐蝕性能較差，是廉價的替代品，各位廠家在購買時需要注意。

【一戰期間，英軍的頭盔。】

進入電氣時代，二氧化錳也找到了很好的用途：在鋅-碳電池中，填充在電池內，當做陰極的抗極化劑。我們可以拆開一隻老式的乾電池，裡面有很多黑色的粉末，這就是二氧化錳。

隨著鋅-碳電池被鎳-鎘電池和鋰電池所取代，二氧化錳在電池裡也用的越來越少了。

【鋅-碳乾電池的結構圖。】

錳和鉻是跟鐵關係合作最緊密的元素，錳鋼和不鏽鋼是最常見的合金鋼，所以經常會把這三種元素鐵鉻錳（鐵哥們）合稱為「黑色金屬」，而把其他金屬元素另稱為「有色金屬」。當然，黑色金屬都是銀白色的，絕不是黑色的，有色金屬除了金、銅、銫等有限的幾種元素不是銀白色的，其他也都是銀白色的。這裡的「黑色」和「有色」只是工業上的習慣稱謂。

【電解出的粗錳和一個純錳的方塊。】

將錳礦石開採出來自然是需要大量人力的，1837年，科學家發現開採錳礦的工人得帕金森綜合症的幾率要比正常人大很多。

分子生物學發展起來以後，人們才發現，錳是一種人體必需的微量元素，成年人每天的需求量大約是2毫克左右。主要存在於一些酶中，比如精氨酸酶，超氧化物歧化酶（SOD）等等。缺乏錳的人會發育不良，新陳代謝紊亂。但如果一個成年人每天攝入超過11毫克的錳，則有可能發生錳中毒，過多的錳會造成神經系統紊亂，多巴胺神經元死亡，臨床癥狀和帕金森綜合症幾乎完全一樣。

【精氨酸酶結構，黃色的是錳原子。】