В металлургии марганец широко применяют для раскисления и десульфурации стали. Как легирующий элемент он входит в состав пружинных сталей, сталей для нефте– и газопроводных труб, сталей с немагнитными свойствами. Впрочем, вряд ли нужно перечислять стали, содержащие марганец: в том или ином количестве элемент, открытый Ганом, присутствует буквально во всех сталях и чугунах. Не случайно ведь его называют вечным спутником железа. Да и в Периодической системе элементов они занимают соседние клетки № 25 и 26. (Вместе с железом марганец попадает даже… в зубы акулы, но об этом речь пойдет ниже).

После того, как в 1917 году русские ученые С.Ф. Жемчужный и В.К. Петрашевич обнаружили, что уже незначительные добавки меди (около 3,5%) придают марганцу пластичность, металлурги стали проявлять интерес и к марганцевым сплавам.

В современной технике применяют большое число манганинов — сплавов марганца, меди и никеля, обладающих высоким электрическим сопротивлением, практически не зависящим от температуры. На способности манганина изменять сопротивление в зависимости от давления, которое испытывает сплав, основан принцип действия электрических манометров. В тех случаях, когда нужно измерить давление, например, в несколько десятков тысяч атмосфер, воспользоваться обычным манометром не удается: жидкость или газ под таким напором вырываются сквозь стенки манометрической трубки, как бы прочна она ни была. Электрический же манометр успешно справляется с этой задачей: измеряя электросопротивление манганина, находящегося под определяемым давлением, можно по известной зависимости вычислить давление с любой степенью точности. Манганины обладают еще одним ценным свойством — демпфированием, т.е. способностью поглощать энергию колебаний. Если бы какому-нибудь чудаку пришла мысль отлить из манганина колокол, то с его помощью вряд ли удалось бы собрать вече: вместо набатного звона манганиновый колокол издавал бы лишь короткие глухие звуки. Но если для колокола молчание — явный недостаток, то для железнодородных или трамвайных колес, рельсовых стыков и многих других звучащих деталей умение "держать язык за зубами", не создавая никому не нужный грохот, — очевидное достоинство. В кузнечных, штамповочных металлообрабатывающих цехах с помощью "немых" сплавов можно значительно уменьшить вредные производственные шумы. Наибольшей способностью не поднимать шум отличаются сплавы, содержащие 70% марганца и 30% меди. Некоторые из них по прочности не уступают стали. Интересно, что марганцовистая бронза — сплав марганца с медью — может намагничиваться, хотя ни тот, ни другой компонент в отдельности не проявляют магнитных свойств. В последние годы широкую известность приобрели сплавы с "памятью" (о самом известном из них — нитиноле — рассказано в очерке "Медный дьявол"). Число таких сплавов с каждым годом растет. Ученые разработали, например, сплав на основе марганца (с добавкой меди), который по способности помнить свою прежнюю форму не уступает знаменитому нитинолу. Сплав прост в изготовлении, легко подвергается обработке и несомненно найдет немало интересных областей применения. Марганец входит в состав разработанного польскими учеными другого любопытного сплава: в зависимости от напряжения электрического тока он может проявлять либо магнитные, либо полупроводниковые свойства. Для такого "двуликого" сплава найдется разнообразная работа во многих электронных устройствах и приборах. Марганцевые сплавы успели уже побывать в космосе: в ходе технологического эксперимента "Реакция", выполненного в 1976 году на борту орбитальной станции "Салют-5", марганец-никелевый припой был расплавлен и с его помощью космонавты Борис Волынов и Виталий Жолобов соединили пайкой трубчатые образцы из нержавеющей стали. Проведенные затем на Земле испытания показали, что качество пайки отличное: стык успешно выдержал давление около 500 атмосфер. Эксперимент имеет важное практическое значение, поскольку пайка трубчатых деталей считается одним из перспективных методов монтажно-сборочных работ, которые понадобится выполнять в космическом пространстве в недалеком будущем. Конструкторы автомобилей всегда стремились сделать двигатель мощным, а расход бензина минимальным. Чтобы решить сразу две эти задачи, нужно повысить степень сжатия в цилиндрах, но при этом часто возникала детонация и двигатель быстро выходил из строя. На помощь пришлось призвать антидетонаторы — специальные добавки к топливу, с ролью которых успешно справлялись соединения свинца. Но их токсичность стала уже притчей во языцех. Хочешь не хочешь, нужно было искать им замену. Многолетние поиски новых антидетонаторов привели ученых к элементоорганическим соединениям марганца. Оказалось, что эти безвредные вещества с "простыми" названиями (например, трибутилолово-циклопентадиенил-грикарбонилмарганец) по антидетонирующим свойствам ничуть не уступают своим свинцовым предшественникам. При получении сверхчистого азота долгое время приходилось в качестве катализатора применять такие дорогие металлы, как платина и палладий. В Институте неорганической химии и электрохимии Грузинской Академии наук разработан способ, при котором роль катализатора с успехом выполняет марганец. На Руставском заводе синтетического волокна уже создана промышленная установка для получения из воздуха совершенно "стерильного" азота, который необходим для производства капрона. С одним из соединений марганца — перманганатом калия, или, попросту говоря, "марганцовкой", — мы познакомились еще в детстве: в качестве дезинфицирующего средства оно служит для промывания ран, полоскания, смазывания ожогов. В химических лабораториях это соединение широко применяют при количественном анализе — перманганатометрии. Подобно многим элементам, марганец совершенно необходим для нормального развития животных и растительных организмов. Обычно содержание в них марганца не превышает нескольких тысячных долей процента, однако некоторые представители флоры и фауны проявляют к этому элементу повышенный интерес. В организме рыжих муравьев, например, содержится до 0,05 % марганца. Еще богаче им ржавчинные грибы, морская трава, водяной орех. В некоторых же видах бактерий содержание марганца доходит до нескольких процентов. В крови человека присутствует 0,002—0,003 % марганца. Суточная потребность в нем нашего организма составляет 3—8 миллиграммов. Когда из рациона подопытных мышей практически исключили марганец, бедняги потеряли способность к размножению, но стойло добавить в пищу хлорид этого элемента, как мыши вновь обрели возможность обзаводиться потомством. На побережье японских островов есть немало плантаций, где выращивается искусственный жемчуг. Как установили ученые, цвет его зависит от химического состава воды, в которой обитают раковины. Особенно высоко ценятся жемчужины с розоватым оттенком. Чтобы продукция, "выпускаемая" моллюсками, имела именно такой цвет, нужно лишь повысить содержание в воде марганца. Добавка других элементов позволяет выращивать жемчужины на любой вкус: голубые, зеленые, оранжевые, лиловые. Поскольку речь зашла о растениях и животных, пора вспомнить и о рыбах — точнее, о той самой акуле, о которой уже говорилось выше. Ученые подвергли исследованию зуб этого морского хищника, пролежавший на дне океана несколько тысяч лет. И оказалось: зуб хорошо сохранился, но весь оброс соединениями железа и марганца. Откуда же они взялись? Еще в прошлом веке, а точнее в 1876 году, британский трехмачтовый парусник "Челленджер", в течение трех лет бороздивший с научными целями моря и океаны, среди прочей добычи привез в Англию загадочные шишковидные образования темного цвета, поднятые с различных участков морского дна. Поскольку главной составной частью шишек был марганец, их стали называть марганцевыми почками, или, выражаясь научно, железо-марганцевыми конкрециями. Последующие экспедиции показали, что громадные скопления марганцевых почек покоятся во многих местах океанского дна. Однако до середины XX века никто не проявлял к ним особого интереса. И лишь в последние годы в связи с относительным дефицитом марганцевой руды подводные богатства приковали к себе внимание ученых. Районы залегания конкреций были тщательно изучены — результаты оказались ошеломляющими. По предварительным (и, можно смело добавить, скромным) подсчетам, только в Тихом океане скопились сотни миллиардов (!) тонн прекрасной железо-марганцевой руды. Именно руды: ведь содержание марганца в ней доходит до 50 %, а железа — до 27 %. (Концентраты некоторых конкреций содержат 98 % диоксида марганца и могут быть использованы без дальнейшей переработки, например, в производстве электрических батарей). Не меньшими богатствами располагает Атлантический океан. А не так давно экспедицией советских ученых на "Витязе" железо-марганцевые конкреции обнаружены и на дне Индийского океана. Расчеты показывают, что и этот океан не беднее своих "коллег". Как полагают океанологи, конкреции возникли в результате концентрации минеральных веществ из водных растворов вокруг какого-либо тела. Некоторые ученые считают, что здесь дело не обошлось без участия морских бактерий — "микрообогатителей". Ленинградские биологи обнаружили не известные ранее виды так называемых металлогенических бактерий, способных извлекать из воды и концентрировать марганец. В лабораторных условиях "подводные металлурги" проявили завидную работоспособность: за две-три недели они создавали марганцевые конкреции величиной со спичечную головку. Если учесть, что сами эти труженики едва различимы под микроскопом, то такую производительность нельзя не признать высокой. Весьма неожиданные результаты получили сотрудники университета на Гавайских островах, занимавшиеся разведением мальков в прибрежных водах. Чтобы обеспечить своих подопечных жильем, они создали искусственные рифы, затопив недалеко от берега несколько сот старых автомобилей. Каково же было удивление ихтиологов, когда через полгода они обследовали свой рыбный лагерь: оказалось, что все автомобили буквально обросли гирляндами из комков отборной марганцевой руды. Уж не заняться ли ученым выращиванием марганца из морской воды? Но вернемся к нашим конкрециям. Своей формой они напоминают клубеньки картофеля. Цвет их, от коричневого до черного, зависит от того, что в них преобладает — железо или марганец. При большом содержании марганца их окраска становится совершенно черной. Обычно размеры конкреций колеблются от долей миллиметра до 10-15 сантиметров. Однако порой встречаются образования значительно больших размеров. В музее Скриппсовского океанографического института (США) хранится конкреция массой 57 килограмме, найденная в районе Гавайских островов. Еще крупнее оказалась конкреция, случайно запутавшаяся петлях подводного телеграфного кабеля при подъеме его на ремонт — она весила 136 килограммов. К сожалению, этому уникальному образцу не суждено было стать музейным экспонатом: после изучения и зарисовки он был по недоразумению выброшен за борт. Однако все рекорды побила полутораметровая железо-марганцевая конкреция, поднятая на борт "Витязя" в Тихом океане: глыба весила почти тонну. Эксперименты по разработке технологии извлечения железа и марганца из конкреций уже принесли первые результаты. Ряду ученых, внесших весомый вклад в освоение Мирового океана, вручена необычная памятная медаль: материалом для нее послужил металл, выплавленный из конкреций, которые были подняты с океанского дна на глубине около пяти километров. Проблемой разработки океанских складов всерьез заинтересовались многие страны. Уже сейчас создаются специальные подводные лодки, тракторы-амфибии, экскаваторы на поплавках и другое оборудование для добычи сокровищ с океанского дна. Океано-рудная промышленность будет иметь неоспоримое преимущество перед горнорудной: не нужно прокладывать дороги и коммуникации, как на суше. Суда доставят людей и оборудование в любую точку океана и смогут транспортировать добытые полезные ископаемые по какому угодно нужному маршруту. Голландские конструкторы, например, разработали проект подводного гусеничного экскаватора-автомата, предназначенного для добычи на морском дне марганцевых и других руд, причем этот автоматический горняк способен трудиться на глубине до 5 километров. Все его механизмы будут приводиться в действие электричеством. В роли машиниста предполагается использовать телевизионную камеру, которая позволит оператору, находящемуся на борту океанского рудовоза, добывать из пучины полезные ископаемые. Спиральный ротор экскаватора будет захватывать порцию руды и направлять ее в корпус машины. Комплексные научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы, направленные на освоение подводных богатств, проводятся и в нашей стране. В 1983 году со стапелей Черноморского судостроительного завода в городе Николаеве сошло судно нового типа, названное "Морским геологом". Судно, представляющее собой большую плавучую лабораторию, будет вести поиск железо-марганцевых конкреций. "Морской геолог" сможет брать пробы подводного грунта практически на любой глубине. Сотни экспедиций выходят ежегодно в океаны и моря, покрывающие свыше 70% поверхности Земли. Не за горами то время, когда начнется промышленное освоение ресурсов Мирового океана, а пока геологи и горняки заняты разработкой земных недр. По содержанию в земной коре марганец уступает немногим химическим элементам. Геологи определили, что почти все его месторождения имеют примерно одинаковый возраст. По мнению ряда ученых, это свидетельствует о космическом происхождении марганцевых скоплений. Выдвинута гипотеза, что около двух миллиардов лет назад на поверхность Земли выпала богатая марганцем метеоритная пыль, которая образовала месторождения этого элемента на суше и на дне морей и океанов. Марганцевые руды встречаются во многих странах, но ни одна из них не может конкурировать по запасам марганца с Советским Союзом. В нашей стране расположено одно из крупнейших в мире месторождений — Чиатурское. Характерный факт: воды протекающей в этих краях небольшой речки Квирилы — притока Риони — ежегодно несут к Черному морю свыше ста тысяч тонн марганца. Промышленная добыча чиатурских руд началась в конце 70-х годов прошлого века. Несколько позднее в России стало давать марганец еще одно крупное месторождение — в районе Никополя. Как это ни странно, но царская Россия "не нуждалась в этом металле: так, практически вся добытая в 1913 году марганцевая руда оказалась за границей. В годы Великой Отечественной войны были вовлечены в эксплуатацию место; рдения марганца на Урале, в Казахстане, Сибири. В наши дни Советский Союз по добыче этой ценной руды прочно занимает ведущее место в мире. Основной потребитель марганцевой руды — ферросплавные заводы. Здесь в результате различных технологических процессов получают сплавы марганца (с железом, кремнием) или металл в чистом виде. Дальше путь марганца лежит в сталеплавильный цех. Грозит ли железный голод? — Любовь требует жертв. — Ешьте опилки. — В золотой оправе. – Затруднения фараона. — На черный день. — Растут ли гвозди на деревьях? – Хрустальная мечта туземцев. – Пир царя Соломона. — Водяной предлагает выкуп. — "Небесный камень". – С фактами не поспоришь. — Африканский исполин. — Воронка в Аризонской пустыне. — Бронзовый век сдает полномочия. — Задолго до питекантропов? — "Волшебная" палочка. — Почему плясали стрелки? — Безрезультатные поиски. — Демидов высылает погоню. — Чудо-корабль. — Эйфель и скептики. — Храм Солнца. — Загадай желание. — "Кожаная" сталь. — Не вините железо. — Пора ли на пенсию? — Лунная сталь. — Как ни в чем не бывало. — Атомиум в Брюсселе. В 1910 году в Стокгольме проходил Международный геологический конгресс. Одной из важнейших проблем, стоявших перед учеными, была проблема борьбы с железным голодом. Специальная комиссия, которой надлежало подсчитать мировые запасы железа, представила конгрессу баланс земных запасов этого металла. По заключению крупных специалистов, полное истощение железорудных месторождений должно было наступить через 60 лет, т.е. к 1970 году. К счастью, ученые мужи оказались плохими оракулами, и сегодня перед человечеством не стоит необходимость ограничивать себя в потреблении железа. Ну, а что случилось бы, если бы их пророчество сбылось и железные руды иссякли? Что произошло бы, если бы вообще железо исчезло и на нашей планете не осталось ни единого грамма этого элемента? "…На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей… не оказалось бы, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла. Разрушение ураганом прошло бы по всей Земле, и гибель человечества сделалась бы неминуемой. Впрочем — человек не дожил бы до этого момента, ибо, лишившись трех граммов железа в своем теле и в крови, он бы прекратил свое существование раньше, чем развернулись бы нарисованные события. Потерять все железо — пять тысячных процента своего веса — было бы для него смертью!" Что и говорить, "веселенькую" картину нарисовал замечательный советский минералог академик А.Е. Ферсман, желая показать ту громадную роль, которую играет в нашей жизни железо. Не будь его, на Земле не смогло бы существовать ничто живое: ведь этот химический элемент входит в кровь всех представителей животного мира нашей планеты. Двухвалентное железо содержится в гемоглобине — веществе, обеспечивающем кислородом ткани живых организмов. Именно железу кровь обязана своим красным цветом. Впервые железо в крови человека ученые обнаружили в прошлом веке. Рассказывают, что один влюбленный студент-химик, узнав об этом, решил подарить избраннице своего сердца кольцо, сделанное из железа собственной крови. Периодически выпуская кровь, юноша получал соединение, из которого затем химическим путем он выделял железо. Бедняга погиб от малокровия, так и не собрав железа, нужного для изготовления кольца: ведь общее количество этого элемента в крови человека — всего несколько граммов. При недостатке железа человек начинает быстро утомляться, возникают головные боли, появляется плохое настроение. Еще в старину были известны рецепты различных "железных" лекарств. В 1783 году "Экономический журнал" писал: "В некоторых случаях и самое железо составляет весьма хорошее лекарство, и принимаются с пользой наимельчайшие оного опилки, либо просто, либо обсахаренные". В той же статье рекомендуются и другие лекарства: "железный снег", "железная вода", "стальное вино" ("виноградное кислое вино, как, например, рейнвейн, настоять с железными опилками, то получится железное или стальное вино и вкупе весьма хорошее лекарство"). Разумеется, во второй половине XX века больным не приходится глотать железные опилки, но многочисленные соединения железа широко используют и в современной медицине. Богаты железом и некоторые минеральные воды. История рассказывает о том, как был открыт первый в России источник железистых вод. В 1714 году рабочий Конче-зерского медеплавильного завода в Карелии Иван Ребоев, "болевший сердечной болью и едва волочивший ноги", увидел однажды на железистом болоте неподалеку от Ладожского озера источник и стал пить из него воду. "Пил три дня кряду и исцелился". Об этом стало известно Петру I, и вскоре по его указанию были обнародованы "Объявления о Мар-циальных водах, на Олонце", названных так в честь Марса — бога войны и железа. Царь вместе с семьей не раз приезжал в эти края и пил целительную воду.