傳說對身體「有害」的錳元素，是如何被發現的？

曾經，一則關於電水壺的消息在網站、微博、微信朋友圈中瘋傳。大致內容是，一種由高錳鋼材料製成的不鏽鋼電水壺，在加熱過程中會使「錳」析出，長期使用會對身體造成傷害甚至變傻，建議市民在選用此類產品時認準「304不鏽鋼」材質。於是，有的網民在宣傳怎麼選壺，有的網民則長篇累牘地解析這則消息的可靠性，一時之間鬧得不可開交。其實，高錳鋼中所含的錳元素，是人體必需的微量元素之一，對人體骨骼的正常生長發育有重要作用，但人體長期超標攝入錳，會造成一定損害，如記憶力減退、嗜睡、精神萎靡不振、神經功能紊亂等癥狀。作為與醫學精神科聯繫最緊密的元素之一，錳元素真正被人們所認識只有240多年歷史……

「假化石」說起

公元1770年夏天，維也納城人凱姆對朋友處得來的幾塊「假化石」入了迷。他本是城裡的一名教師，業餘喜歡搗鼓礦石等東東。他得到的「假化石」，石面上有樹枝狀的印痕，密密麻麻的，咋一看還以為真的化石呢。

經驗豐富的凱姆很清楚，這些「假化石」看起來像化石，但不是化石，而是一種黑色礦石。「假化石」主要由沼澤、湖海等形成的沉積物形成。這種礦石已經被人們運用了上千年。作為人類自古以來就熟悉的黑色礦石，「假化石」在玻璃製造中發揮驚人的作用。凱姆出生的兩百多年前，義大利科學家比林古喬（注一）在《火法技藝》一書中說，如果在「假化石」中加入透明的物質，就會染成美麗的紫羅蘭色。玻璃工人用「假化石」給玻璃著色，陶瓷工人用它為自己的工藝品繪出紫羅蘭圖案。此外，「假化石」還有一種特殊的性能：當它和熔融的玻璃熔合時，能使玻璃凈化，並把玻璃變成無色透明，而不是變成綠色或黃色。

可以給玻璃著色的「假化石」（網路圖）

「這個可以以假亂真的傢伙，到底是由什麼化學元素組成的？」那時，世界上大多數科學研究者都對化學元素研究感興趣，凱姆也不例外。

為了弄清「假化石」的奧秘，善於思考的凱姆進入實驗狀態。他把一塊「假化石」和兩份炭黑的混合物放在坩堝里加熱，得到了一種有光澤面的晶狀脆性金屬。他發現，這種金屬的斷面有從藍到黃等各種色調的虹彩。

凱恩斷定，這種晶狀脆性金屬是由一種很有用的元素構成，但具體是什麼元素，金屬塊是單質還是化合物，這些問題他一直沒弄清。後來，他把實驗過程和結果寫成論文，發表在維也納的一份科學雜誌上。

黑白鎂之辨

一年多後，在離維也納城不遠的瑞典國內，化學家伯格曼看到凱恩那篇關於「假化石」的論文時，一拍大腿，跳了起來。他一邊在實驗室來回踱步，一邊自言自語：「『假化石』就是黑鎂，肯定沒錯！」

伯格曼口中的黑鎂，是當時許多化學家醉心研究的礦石之一。小亞細亞的馬格仙西亞鎮盛產兩種礦藏：黑鎂和白鎂。儘管人們都知道黑鎂具有讓玻璃脫色的功能，但沒有人認為它就是「假化石」。

經過多次實驗，結合凱恩的論文，伯格曼確定白鎂是氧化鎂，而「假化石」就是黑鎂；黑鎂中含有一種新元素。同時他還指出，作為一種新型的金屬氧化物，黑鎂不能和焙燒的石灰混合，也不能和白鎂混在一起。很顯然，凱恩只是對「假化石」提出質疑，而伯格曼已經確認「假化石」含有新元素。

馬格仙西亞鎮盛產的白鎂：氧化鎂（網路圖）

伯格曼的研究到此為止。因為探求新元素不是他的研究方向。不過，他在當年發表的論文中提到的馬格仙西亞鎮的拉丁文，managnese，將繼續發揮作用。

元素終現形

伯格曼有個很要好的朋友，就是大名鼎鼎的瑞典化學家舍勒（注2）。正醉心研究新元素的舍勒毫不猶豫地接過朋友的大旗，決心讓這種新元素現形。公元1774年，舍勒向斯德哥爾摩科學院提交了一篇名為《「假化石」元素的性質》的論文，裡面正式提出「假化石」中含有一種新金屬元素的觀點。

論文發表沒多久，舍勒得知本國另一位化學家加恩也做過類似的實驗。原來，加恩在坩堝的內壁用濕木炭粉塗敷，然後在坩堝中放進油和「假化石」粉末的混合物，一起加熱。3小時後，他在坩堝中發現了一顆顆金屬晶粒。

為了早日弄清「假化石」的奧秘，舍勒於當年5月16日寄給加恩一些純凈的「假化石」。同時寄去的，還有一封信：「我焦急地等待著你用『魔火』加熱『假化石』後得到的結果，我希望你能儘快送給我一小塊這種金屬。」

讓錳最終現形，並為錳元素命名的科學家舍勒畫像（網路圖）

一個多月後，加恩回寄給舍勒一部分「魔火」提煉出來的金屬。舍勒迅速寫信給加恩，感謝他送去的「假化石」：「我認為『假化石』中所含的金屬元素，是一種區別於其它所有半金屬的新元素。」舍勒經過研究，得出含這種新元素的金屬的共性：這種銀灰色的金屬像鐵，但比鐵要軟些，熔點比鐵低，表面還易生鏽，變得灰濛濛的沒有光澤。他與加恩見面後，提出的這些觀點，加恩也表示贊同。

後來，經過仔細的思考，舍勒決定用馬格仙西亞鎮的拉丁語（Managnese）來命名「錳」，元素符號則取其縮寫「Mn」。他進一步提出，「假化石」應該叫軟錳礦，其主要成分是二氧化錳。

經過幾國科學的不懈努力，「錳」元素終於現形於世！

「假化石」的主要成分：二氧化錳（網路圖）

後記

話說舍勒給錳命名後相當長一段時間，軟錳礦及錳元素的用途並不大。當時的科學家認為，純凈的金屬錳在人們的眼中沒有多少用途，因為它比鐵還容易生鏽，在潮濕的空氣中， 不一會兒就變得灰頭灰腦的；此外，錳的熔點也沒有鐵高，機械強度也遠不及鋼鐵，而價格卻比鋼鐵貴得多。

100多年後的1882年，英國治金學家羅伯特哈德菲爾德研製出含錳13%的錳鋼。錳鋼是一種高強度的鋼材，主要用於需要承受衝擊、擠壓、物料磨損等惡劣工況條件，破壞形式以磨損消耗為主，部分斷裂、變形。從此，錳的身價大增，在工業建設中大顯身手。當然，哈德菲爾德的研究之路頗為曲折。

高強度，承重壓的錳鋼鑄件（網路圖）

後世科學家繼續努力，終於弄清了錳的化學性質：作為地殼中廣泛分布的元素之一，錳常含少量的水及二氧化硅、氧化鐵及硬錳礦；它通常呈柱狀、針狀、纖維狀、粒狀等晶體。

標有五星食品級的高錳鋼水壺（網路圖）

當然，人們更需要明白的是，錳本來是一種高度不溶解元素，如果存在於容器材料中的錳如果不與酸性溶液接觸，就不會「從鍋里跑到飯菜里」；再者，由於人體消化系統對於錳的吸收概率只有1%—5%，絕大部分通過飲食進入到胃腸的錳會排出體外。因為只有明白了這些，才能明白「長期使用高錳鋼水壺會讓人變傻」這不過是一句謊言而已！

註：

1、 比林古喬（1480～約1539），義大利冶金學家。青年時期曾周遊義大利和德國，考察冶金作業，後在鐵礦、鍛造廠和兵工廠工作。1513年主管造幣廠，此後他在威尼斯和佛羅倫薩共和國鑄造火炮和修建城堡。1540年，他逝世一年後，著作《火法技藝》才出版。

2、 卡爾·威爾海姆·舍勒（1742～1786），瑞典著名化學家，1775年當選為瑞典科學院成員。他對氧氣、氯化氫、二氧化碳、二氧化氮等多種氣體都有深入研究。還發現過鉬、鎢、錳等金屬元素。他也發現了一種與巴氏消毒法很相似的消毒方法。據載，他喜歡親自「品嘗」自己發現的化學元素並因此中過毒。

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