Manganeso | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fragmentos de manganeso puro (99,9%), refinado por electrólisis, junto a un cubo de 1 cm³ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Posición en la tabla periódica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Símbolo | Minnesota | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
apellido | Manganeso | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número atómico | 25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo | 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Período | 4 º período | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cuadra | Bloque d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Familia de elementos | Metal de transición | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [ Ar ] 3 d 5 4 s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrones por nivel de energía | 2, 8, 13, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas del elemento. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomica | 54,938044 ± 0,000003 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio atómico (calc) | 140 p . M. ( 161 p . M. ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente |
139 ± 5 pm ( centrifugado bajo ) 161 ± 8 pm ( giro alto ) |
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Radio de Van der Waals | 126 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado de oxidación | +7, +6, +4, +2 , +3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad ( Pauling ) | 1,55 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Óxido | Ácido fuerte | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energías de ionización | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re : 7,43402 eV | 2 e : 15,6400 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 e : 33,668 eV | 4 e : 51,2 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 e : 72,4 eV | 6 e : 95,6 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 e : 119.203 eV | 8 e : 194,5 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9 e : 221,8 eV | 10 e : 248,3 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11 e : 286,0 eV | 12 e : 314,4 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
13 e : 343,6 eV | 14 e : 403,0 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
15 º : 435 163 eV | 16 e : 1134,7 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
17 e : 1224 eV | 18 º : 1317 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
19 º : 1437 eV | 20 º : 1539 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
21 e : 1644 eV | 22 nd : 1788 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
23 e : 1879,9 eV | 24 e : 8.140,6 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
25 e : 8.571,94 eV | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La mayoría de los isótopos estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Propiedades físicas corporales simples | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado ordinario | sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad | 7,21 a 7,44 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sistema de cristal | Centrado cúbico | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dureza | 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Color | Blanco plateado | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de fusión | 1246 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de ebullición | 2.061 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de fusión | 12,05 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de vaporización | 226 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumen molar | 7,35 × 10 -6 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presión de vapor | 121 Pa a 1243,85 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Velocidad del sonido | 5150 m · s -1 hasta 20 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor masivo | 480 J · kg -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad eléctrica | 0,695 x 10 6 S · m -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad térmica | 7,82 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Diverso | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o ECHA | 100,028,277 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CE | 231-105-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Precauciones | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado en polvo :
Peligro H260, P223, P231, P232 , P370, P378, P422, H260 : En contacto con el agua libera gases inflamables que pueden inflamarse espontáneamente P223 : Evitar el contacto con el agua, debido al riesgo de reacción violenta e ignición espontánea. P231 : Manipular bajo gas inerte. P232 : Proteger de la humedad. P370 : En caso de incendio: P378 : Utilizar… para la extinción. P422 : Almacenar contenido en ... |
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WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D2A, D2A : Material muy tóxico que provoca otros efectos tóxicos Toxicidad crónica: manganismo Revelación al 0,1% según criterios de clasificación |
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Transporte | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
40 : sólido inflamable o material que reacciona espontáneamente o que se calienta espontáneamente Número ONU : 3089 : POLVO METÁLICO INFLAMABLE, Clase NSA : 4.1 Etiqueta: 4.1 : Sólidos inflamables, sustancias que reaccionan espontáneamente y sólidos explosivos insensibilizados Embalaje: Grupo de embalaje II / III : materiales moderadamente / levemente peligrosos. |
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Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
El manganeso es el elemento químico de número atómico 25, símbolo Mn. El cuerpo único es un metal de transición .
El manganeso es un elemento del grupo VII y período IV , por lo tanto, el medio de la primera serie de los llamados metales de transición. El grupo del manganeso incluye, para los químicos, manganeso, tecnecio , renio y, dicho sea de paso, el transactínido sintético radiactivo bohrium . La estructura electrónica del átomo de manganeso es [Ar] 4s 2 3d 5 justifica un estado de oxidación máximo igual a 7 o VII. En la naturaleza, los estados II y III (este último estabilizado como complejos) son los más comunes. El manganeso, tomando 1,55 como valor de electronegatividad de Pauling , es el elemento más electropositivo y también el más abundante del séptimo grupo de transición, es mucho más reactivo que el renio, así como en sus respectivos grupos, es decir, el sexto. y el octavo , el cromo y el hierro son tungsteno y osmio. El tecnecio, uno de los primeros elementos producidos por el hombre, es casi inexistente de forma natural.
Mientras que el cuerpo metálico simple no es magnético, el cuerpo compuesto de sulfato de manganeso , como cristales incoloros acumulados en polvo blanco, muestra propiedades magnéticas.
El manganeso relativamente abundante es el cuarto metal más común en las sociedades modernas, después del hierro, el aluminio y el cobre.
La mineralogía y la química suecas han revelado el elemento "manganeso" en la magnesia negra o "magnesia nigra" en latín, ya sea dióxido de manganeso o el mineral natural pirolusita con la fórmula química MnO 2. Este compuesto mineral, muy conocido en la antigüedad, toma su nombre de la ciudad lidia de Magnesia de Sipyle , que comerciaba con él.
El químico Bergman lanza estudios sobre magnesia negra donde sospecha un elemento desconocido, su alumno Carl Wilhelm Scheele es el primer químico en reconocer que el "manganeso" es un elemento químico singular, utilizando magnesia negra para generar gases oxidantes, oxígeno en 1773 y cloro en 1774 , siendo obviamente el gas oxígeno al que Lavoisier se refiere más adelante. Scheele dejó que su colega, el químico preparatorio Johan Gottlieb Gahn , aislara el cuerpo metálico de manganeso simple puro en 1774 reduciendo el dióxido de manganeso en un crisol con carbono. Klaproth quien reproduce su preparación le da en 1808 un nombre latino "magnesio" y alemán das Magnesium ( sic ) de manera efímera, mientras que Humphrey Davy había llamado magnium al elemento actual y al cuerpo simple magnesio. El químico francés Guyton Morveau finalmente se da en su nomenclatura inspirada elementos Lavoisian nombre de manganeso en 1785, teniendo una palabra francesa de manganeso, que apunta desde el final de la XVI ° siglo para los hombres del arte negro de magnesia. Este último se refiere a la palabra italiana o veneciana manganeso que también designa magnesia negra, probablemente derivada del latín medieval manganesa o manganesia nigra , después de la alteración de magnesia nigra , a menos que sea una codificación dialectal de los vidrieros medievales de la ' isla de Murano .
Ya se conocían las propiedades magnéticas de la pirolusita, más a menudo asociada con el óxido de hierro o la magnetita, el término masculino grecolatino magnes, magnetis , más a menudo magnetem o lapis magnes del mismo origen, también designa al imán, "piedra de magnesia "o" piedra de imán ", que manifiesta una fuerza o poder, mientras que el término femenino magnes (ia) affublé de un calificativo designa una materia particular. La magnesia nigra , el pigmento corporal mineral negro, insertado de forma natural o artificial en arcillas y ocres, también se utiliza desde tiempos prehistóricos en las pinturas de más de 17 000 años. Los egipcios y los romanos usaban compuestos de manganeso en la fabricación del vidrio , para colorearlo o decolorarlo. La magnesia negra, un compuesto de dióxido de manganeso de origen natural bastante común, se usó y todavía se usa para blanquear el vidrio, ya que los flujos de vidrio a menudo son reverdecidos por iones ferrosos. El término mineralógico "pirolusita" recuerda este antiguo saber hacer de vidriero, porque en griego significa "aquello que se disuelve (y actúa) por el fuego". MnO 2es un oxidante de iones ferrosos Fe 2+en iones férricos Fe 3+, dejando un cristal incoloro a marrón según la concentración . Este dióxido de manganeso utilizado en la cristalería se denominó "jabón de vidrio", ya que se utilizaba para blanquear vidrios más o menos oscurecidos, opacificados o ennegrecidos.
El manganeso se encontraba en los minerales de hierro utilizados por los pueblos griegos antiguos, especialmente los lacedemonios o espartanos . Parece plausible que la dureza excepcional del acero Spartan provenga de la producción controlada de una aleación de hierro y manganeso. Los expertos en la técnica, desde la Antigüedad, sin el conocimiento químico moderno de los cuerpos minerales, saben cómo utilizar magnesia negra u óxido de manganeso natural como "fundente activo". Los minerales de hierro y los óxidos de manganeso, por reducción de carbón vegetal, dan varios compuestos de ferromanganeso, que pueden usarse para fabricar hojas de hierro recubiertas de acero o bronces específicos después de la fundición con cobre.
En el siglo XI los textos árabes indican que la adición de magnesia nigra en la producción de acero fundido en crisol aumentó la resistencia ( acero de Damasco ).
En el XVII ° siglo , el químico alemán Johann Rudolf Glauber logra permanganato de productos. En la primera mitad del siglo XVIII , se utilizó dióxido de manganeso para producir cloro . En el XIX ° siglo, es un oxidante común en los laboratorios y en la industria. Se utiliza para preparar gases de oxígeno o cloro a escala industrial , así como para blanquear cloruros como lejía , agua de Labarraque o incluso cloruro de calcio , antes del proceso solvay .
Hacia el comienzo de la XIX ª siglo , los científicos comenzaron a estudiar el uso de manganeso en la fabricación de acero, y obtenido patentes . En 1816 , se notó que la adición de manganeso al hierro lo endurecía sin hacerlo más quebradizo. En 1858, el primer proceso de fabricación de acero (proceso Bessemer) lanzó el uso del manganeso en la metalurgia, siguiendo las técnicas desarrolladas por Robert F. Mushet . De hecho, el manganeso bloquea el azufre de los minerales de hierro malos en forma de escoria . El menor rastro de sulfuro de hierro , un flagelo de los antiguos herreros, hace que el acero se vuelva quebradizo. El manganeso también bloquea el oxígeno gaseoso disuelto en las corrientes de proceso modernas, y la fácil formación de dióxido de manganeso evita la formación de bolsas de aire no deseadas, es decir, la formación de ampollas al enfriar las corrientes. Aleaciones a base de hierro, manganeso y carbono, con fractura reluciente, llamadas Spiegeleisen en lenguaje técnico alemán (literalmente "espejo de hierro" o "espejo / hierro"), luego alrededor de 1890 por la abreviatura "spiegel" en el lenguaje técnico internacional, designa el molde especular hierro del proceso Bessemer .
Al comienzo de la Belle Époque , el acero al manganeso, muy duro, resistente a la abrasión, dejó una impresión duradera para el uso de rieles de ferrocarril, mientras que una gran proporción de hélices de barcos se fundieron con aleaciones de cobre y ferromanganeso y que "bronces de manganeso" se están desarrollando de acuerdo con el mismo principio y para aplicaciones similares.
El químico francés Gabriel Bertrand , siguiendo al químico-naturalista Hikorokuro Yoshida, especialista japonés en el árbol de laca, comenta que el manganeso en dosis bajas juega un papel de fertilizante catalítico para las plantas cultivadas, favoreciendo la asimilación de fertilizantes. Este químico y biólogo francés, también en el origen del concepto de oligoelementos , allana el camino para la agroquímica y el cultivo intensivo.
El dióxido de manganeso se usó temprano como agente despolarizante que rodeaba el cátodo de la batería de celda seca de Georges Leclanché . El cátodo de pilas alcalinas o pilas alcalinas clásicas, inicialmente con ánodo de zinc, desarrollado por un equipo alrededor de Lewis Urry y mejorado por los de Samuel Ruben o Karl Kordesch durante el siglo pasado, se prepara a partir de dióxido de manganeso y polvo de carbono. El dióxido de manganeso bien desarrollado se encuentra en las pilas y baterías de litio desarrollados a finales de la XX XX siglo .
En 1831, el trabajo de química de Berzélius está en el origen de la introducción del adjetivo manganoso , para calificar el compuesto MnO, cloruro de manganeso MnCl 2que obtiene un uso en teñido para componer el bistre de manganeso , el sulfato de manganeso MnSO 4y posteriormente todos los compuestos de Mn (II). En 1840, el diccionario de la Academia Francesa acepta los adjetivos manganesífero calificando lo que contiene manganeso y mangánico , así como la palabra manganato , correspondiente al anhídrido mangánico MnO 3.y sales del correspondiente ácido desconocido, ya familiar para los químicos, como el trisulfato de manganeso, Mn (SO 4 ) 3. El adjetivo mangánico se utiliza para calificar los compuestos de Mn de valencia VI.
Sin embargo, parece que los adjetivos manganeso , que significa mezclado con manganeso, y manganeso , o que contienen Mn, citados en el diccionario Larousse ya eran comunes en los laboratorios de mineralogía y química antes de 1870.
Los diccionarios Larousse dan fe de las palabras manganina y manganita en 1873, luego de la palabra permanganita y el adjetivo correspondiente permanganato en 1874. La palabra manganita, además del significado mineralógico de óxido natural hidratado de manganeso de color gris-negro a negro, designa dobles óxidos de MnO 2y otro sesquióxido de metal, o incluso sales derivadas de MnO 2. El manganeso cambió de género en 1922, pasando a ser manganina , sin cambiar su significado: corresponde a la aleación de 82 a 83% de cobre, 13 a 15% de manganeso y el resto de níquel, marca registrada de un material metálico, por ejemplo en la forma de alambre de manganina (e) utilizado para resistencias o bobinados eléctricos.
Anhídrido permangánico Mn 2 O 7puede reaccionar con un álcali en presencia de un oxidante fuerte, nitrato o clorato, para producir permanganatos alcalinos. El permanganato de potasio es un oxidante energético ya utilizado en el laboratorio en 1874. Es el oxidante de la manganimetría en análisis volumétrico, por ejemplo de agua contaminada. También es fundamental en medicina como potente desinfectante, por ejemplo para lavarse las manos ( sic ) y las heridas. Se requiere un uso antiséptico específico para tratar enfermedades venéreas, en particular la gonorrea, que luego causa estragos. Finalmente, la industria a veces reemplaza los manganatos alcalinos con permanganatos, que también son poderosos blanqueadores de materiales orgánicos. Su uso se está extendiendo en el tratamiento de esponjas vegetales, así como en pulpas de papel. Los permanganatos de potasio y calcio también se utilizan en la desinfección del agua.
Los prefijos mangano- o manganoso- se utilizan respectivamente en química orgánica e inorgánica para indicar la presencia de manganeso en la estructura química. Y en ocasiones se justifica a posteriori la manganocalcita o carbonato de manganeso, la manganostibita o antimonato de hierro y manganeso, la manganowolframita o tungstato Mn natural, la manganolita o silicato natural de manganeso, la manganopectolita o pectolita anión manganeso de contenido variable calcio, compuestos manganoso-amónicos o sales de óxido manganoso y amoníaco ... Sin embargo, hay nombres que a menudo persisten por razones fonéticas, manganagrafita o silicato de manganeso hidratado natural, manganapatita o fosfato natural de cal manganeso (del orden del 6 por ciento), "mangananfíbol" que es una rodonita con un alto contenido de Mn ...
El manganeso tiene 26 isótopos artificiales conocidos con números de masa que van de 44 a 69, y siete isómeros nucleares . Solo uno de estos isótopos, 55 Mn, es estable y representa todo el manganeso natural, lo que hace que el manganeso sea un elemento monoisotópico y también un elemento mononucleídico . Su masa atómica estándar es, por tanto, la masa isotópica de 55 Mn: 54,938 045 (5) u .
El manganeso es el tercer metal de transición más abundante en la corteza terrestre, después del hierro y el titanio. El Clarke está en el orden de 1,000 g a 850 g por tonelada en la corteza terrestre, los valores estimados son significativamente más altos, entre 1.500 g y 1.600 g por tonelada, en granitoides e inferior, entre 400 g y 500 g por tonelada , en rocas ígneas básicas. Es un elemento moderadamente abundante.
El manganeso también aparece, y en particular como compuestos de Mn hidratados asociados a microgranos de cuarzo, arcillas y feldespato , en los denominados nódulos polimetálicos en el fondo del fondo del mar. Los nódulos económicamente más ventajosos tienen un tamaño de partícula del orden de 8 cm de diámetro medio y pueden contener como media un 30% en masa de compuestos de Mn. El agua estructural se encuentra a menudo en una proporción igual o mayor en masa. Estos nódulos también contienen hierro , níquel , cobalto , cobre , zinc , molibdeno , titanio , cerio a veces en una proporción del 1,5 al 50%, pero con mayor frecuencia en niveles bajos. Unas pocas áreas abisales en el Pacífico soportarían alrededor de 120.000 kg / km 2 de manganeso, y las reservas de mineral manganífero virtualmente agrupadas podrían superar los treinta mil millones de toneladas. Pero la operación es complicada por el tamaño de grano centimétrico y la profundidad de los depósitos, y no sin consecuencias sobre la biodiversidad del fondo oceánico.
Los nódulos de óxidos metálicos basados en Fe y Mn se originan a partir de la erosión de depósitos primarios de silicatos de manganeso. También pueden provenir más recientemente de la corrosión del acero en barcos o instalaciones artificiales.
El elemento manganeso se encuentra en muchos silicatos, por sustitución con el ion ferroso, o en varios óxidos. El manganeso se disuelve fácilmente, luego puede precipitar y concentrarse en rocas sedimentarias químicas, como minerales oolíticos con ganga calcárea, minerales con ganga silícea o dolomítica o nódulos polimetálicos ya descritos.
La pirolusita MnO 2MnCO 3 cuadrático y rodocrositaes decir el "manganspath" o dialogita de los antiguos químicos o mineralogistas, rodonita CaMn 4 (Si 5 O 15 ), braunita Mn 7 SiO 12, o incluso manganita MnO (OH)aguja monoclínica con gemelos negros a marrón y hausmannita Mn 3 O 4Las venas hidrotermales y las rocas sedimentarias oolíticas son minerales comunes. Acresesis Mn 2 O 3 • H 2 O, la braunita y la hausmannita pueden ser comunes en algunos suelos. La alabandita o anteriormente alabandina es un sulfuro de manganeso cúbico MnS.
Hay enormes depósitos de óxidos de manganeso no cristalinos que a veces acompañan a la pirolusita, se les llama genéricamente taco .
El manganeso nativo fue resaltado a escala micrométrica por un equipo geológico ruso en 2001, pero la validación del estudio, es verdaderamente delicado acerca de estas raras muestras, fue rechazado por la Asociación Internacional de Mineralogía . Los numerosos minerales de manganeso, en forma de compuestos químicos de manganeso, se asocian especialmente en la práctica con minerales de hierro o, en su defecto, con diversas rocas que contienen una cantidad significativa de hierro y cromo. En casos excepcionales, el agua ferruginosa puede contener una concentración máxima de varios aniones manganeso de 0,5 g / l .
Los minerales más abundantes son los óxidos de manganeso: pirolusita MnO 2 , el viejo psilomelano [(Ba, H 2 O) 2 Mn 5 O 10 ], el grupo de los criptomelanos o coronadita, hidróxidos u oxihidróxidos producidos por alteración, como mezclas de vernadita, birnessita ... o carbonatos como la rodocrosita (MnCO 3 ). Se encuentran en depósitos “singénicos estratiformes, sedimentarios o hidrotermo-sedimentarios (especialmente en medio detrítico, pero también en medio carbonato ) o volcano-sedimentarios, resultantes de precipitación química en medio acuoso, en condiciones fisicoquímicas favorables” .
Antes de mediados del siglo XIX ° siglo , en Francia, los minerales explotados que coinciden con una gran cantidad de minerales, en particular, óxidos, hidróxidos, oxihidróxidos, silicatos de manganeso ... insertados en rocas comúnmente se les llama por un nombre genérico de manganeso . Las minas en los sectores de Périgueux y Saint-Martin , etc. en la Dordoña , estaban activas bajo el Antiguo Régimen: allí el manganeso se llamaba "pierre de Périgueux". Las divisiones mineralógicas dependientes del Consulado y del Imperio señalan en particular los departamentos productores de Sâone-et-Loire (renombrado sector minero de Romanèche, cerca de Mâcon), Loire, Bas-Rhin ( Dambach ), Sarre (mina Kreslenich, cantón de Wadern). ), Gard (mina Cévennes de Saint-Jean de Gardonenque ) y Périgord.
El período de la Restauración relanzó las investigaciones mineras. El manganeso se explota de nuevo a partir de 1817 en Saint-Martin-de-Fressengeas , luego en Milhac de Nontron de 1833 a 1841 y en Saint-Pardoux-la-Rivière de 1840 a 1912. De 1823 a 1949 (fecha de cierre de producción de la metropolitana producción minera de Saint-Prix en Saône-et-Loire), Francia produjo según la oficina de investigación geológica y minera "sólo alrededor de 0,875 Mt de mineral en leyes por debajo del 50% Mn" . La mayoría de los alojamientos son modestos y aislados. Los recursos rentables y explotables se encuentran en el sur, en los Pirineos, las Corbières , en la Montagne Noire y en los bordes norte / noreste del Macizo Central. Por ejemplo, el mineral se extrae allí en el distrito de Las Cabesses en Ariège por el segundo productor francés de manganeso (con 0,195 Mt de mineral extraído de1890 a 1946), otro sitio (depósitos más dispersos resultantes de mineralización lenticular de baja ley enterrados en capas mesozoicas de arenisca, las arcillas Permo - Triásico y Basal Lias se extraen, por ejemplo, en Chaillac en el Indre.
El mineral rara vez está presente en forma de grandes vetas, excepto en Romanèche en Saône-et-Loire, que fue el principal productor francés, con 0,435 Mt de mineral extraído de1823 a 1919. Algunas minas (diez) de tamaño modesto han operado en otra parte (Pirineos, Montagne Noire, Corbières, Morvan) el XIX XX y principios del XX XX siglos, la producción de 2 000 a de 28 000 t de mineral en total por depósito.
Sustancialmente todo el mineral se utiliza para producir al final de la XX XX siglo de ferroaleaciones de ferromanganeso o ferromanganeso refinado, y / o silico-manganeso composición aproximada de minutos de 65 a 68%, Si 16 al 21%, C de 1,5 a 2%.
Manganeso Mn es un sólido grisáceo o gris blanquecino, un metal duro grisáceo o grisáceo brillante que se asemeja al hierro . Los átomos con un radio esférico de alrededor de 1,4 Å constituyen un cristal con un sistema reticular cúbico centrado, con un parámetro de malla de 6,28 Å . Es un metal transparente con una densidad de 7.2 a 7.44 (puro), con una dureza de Mohs del orden de 5 a 6 ½, muy quebradizo y quebradizo. Este cuerpo metálico simple existe en cuatro formas alotrópicas o variedades cúbicas, la más común Mn α de densidad 7.44 estable hasta 742 ° C antes de transformarse en Mn β , una forma clásica de menor densidad 7.29 obtenida por aluminotermia, luego en Mn γ a 742 ° C y Mn delta después de 1160 ° C . Estos cambios en las estructuras cristaloquímicas son reversibles. Los depósitos de Mn metálico por electrólisis dejan esencialmente una fase de Mn γ con una densidad mínima de 7,18 que se transforma rápidamente en reposo a temperatura ambiente en Mn α .
El manganeso es menos fusible que el hierro en una atmósfera inerte, fácilmente se funde a aproximadamente 1246 ° C y hierve a aproximadamente 2061 ° C . La oxidación o "ataque de oxígeno " es muy lenta a temperatura ambiente. Pero, calentado en el aire, se oxida fácilmente , se quema, la oxidación aguda o "combustión" deja tetraóxido de manganeso Mn 3 O 4. El polvo fino de manganeso se enciende espontáneamente en el aire a temperatura ambiente. A granel, también se puede oxidar en el aire para dar dióxido de manganeso MnO 2.
El manganeso es antiferromagnético , solo es ferromagnético después de un tratamiento específico. El primer potencial de ionización asciende a 7.434 V . El metal y sus iones más comunes son paramagnéticos . La conductividad eléctrica es 4% IACS, es decir definida con respecto a la del cobre puro.
Es fácilmente atacado por ácidos diluidos e incluso por ácido acético . En este caso, el metal libera cationes divalentes Mn 2+ dependiendo del potencial de reacción de equilibrio electroquímico reversible.
Mn 2++ 2 e - == Mn 0metal de manganeso con ε 0 = -1.18 VEl ataque del ácido nítrico concentrado libera el equivalente de cationes tetravalentes o MnO 2. Se disuelve en ácidos desprendiendo hidrógeno . Reduce los ácidos oxidantes, por ejemplo el ácido sulfúrico en dióxido de azufre .
El simple cuerpo de metal de manganeso descompone muy lentamente el agua ya fría, liberando hidrógeno . Se descompone el agua a 100 ° C . En condiciones a menudo difíciles de controlar, el polvo de manganeso finamente dividido, en realidad después de la formación superficial de dióxido de manganeso incipiente, cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno o peróxido de hidrógeno en solución acuosa.
El cuerpo de manganeso simple no está protegido por una capa de óxidos. Reacciona con la mayoría de los cuerpos metaloides. Cabe señalar que a temperatura normal, la reactividad permanece baja. Pero la reactividad aumenta con el calentamiento y se vuelve fácil a altas temperaturas. Por ejemplo, sus combinaciones con oxígeno, azufre, antimonio, cuerpos halógenos son fáciles. Es por eso que el manganeso elimina las impurezas en varios procesos de la metalurgia del hierro.
El manganeso reacciona con el nitrógeno a aproximadamente 1200 ° C , dejando nitruro de manganeso Mn 5 N 3.
Los diversos óxidos de manganeso se pueden reducir mediante carbón o carbón vegetal en un horno eléctrico. Pero el cuerpo simple contiene muchos rastros de impurezas a base de carbono. La aluminotermia , es decir la reacción con polvo de aluminio, es también una técnica antigua, ya descrita por las lecciones de química de Louis Troost . Por lo tanto, la reducción fuertemente exotérmica de MnO 2en ausencia del de Mn 3 O 4 permite obtener el cuerpo metálico simple.
3 MnO 2sólido + 4 Alpolvo metálico → 3 Mnmanganeso β + 2 Al 2 O 3alúmina conTambién podemos reducir el cloruro de manganeso MnCl 2por sodio metálico. El carbonato de manganeso calentado a rojo blanco en un crisol de cal (rodeado de cal viva) o en un crisol refractario se puede reducir con carbón activado.
El manganeso metálico se puede preparar industrialmente a partir de una solución de sulfato de Mn (II) y ácido sulfúrico bimolar, imponiendo un voltaje de 4,5 V con una corriente de alrededor de 35.000 amperios. Además de MnSO 4, electrólisis de MnCl 2 también es una técnica conocida.
El refinado de manganeso metálico se ha desarrollado con usos químicos o electrotécnicos que requieren una mayor pureza. El metal puro ha sido durante mucho tiempo objeto de una producción bastante irrisoria, del orden de un pequeño porcentaje, en comparación con la producción ultra mayoritaria de ferromanganeso , basada en 30 a 80% en masa de manganeso, para la industria del acero. altos hornos llenos de coque y minerales mixtos de Fe y Mn. A diferencia de los últimos compuestos intermedios, pero también obtenidos por reducción de minerales de manganeso con carbono, los spiegels tienen solo un contenido de menos del 30% en masa de Mn.
El manganeso a menudo se alea con hierro (con el símbolo químico Fe), da aceros más duros, con propiedades mecánicas especiales. El manganeso, designado por la convención M en la acería antigua, se introduce en el acero en particular mediante ferroaleaciones de hierro y acero, que se declina en ferromanganeso, silicomanganeso ... El manganeso es sobre todo un metal de adición, que aumenta las cualidades químicas y mecánicas de los hierros fundidos y aceros. Los aceros modernos con bajos contenidos de Mn, del orden del 2% en masa, son fáciles de trabajar a altas temperaturas. Las superaleaciones de hierro y manganeso admiten al menos un 8 a un 15%, lo que aumenta significativamente la resistencia a la tracción, la dureza y la resistencia a posibles choques violentos del material. El acero Hadfield al 12 o 13% en peso de manganeso se endurece bajo tensión, bajo impacto repetido. El acero desarrollado por Robert Hadfield resiste el desgaste y los impactos frecuentes.
Entre las aleaciones con hierro, no olvidemos el hierro fundido al manganeso.
Algunas aleaciones de Fe Mn, posiblemente con silicio (Si) y / o cromo (Cr), tienen propiedades superelásticas. Otras aleaciones, como el níquel (Ni 0,52 ) Mn 0,24 galio (Ga 0,24 ) tienen memoria de forma ferromagnética.
Se encuentra con Cr y tungsteno (W) para garantizar la indeformabilidad de la aleación. Así, herramientas, rieles de cambio, rejas de arado, placas de blindaje o cascos protectores pesados se basan en estos aceros especiales. También existen aceros cementantes con Cr y boro (B), aceros austeníticos con Cr, Mn y Ni, aceros específicos con Mn, Ni molibdeno (Mo), Cr, Mn Si ..., por ejemplo aceros resistentes a la fluencia Mn (Ni ) Aceros Mo, aceros no magnéticos Mn Cr (Ni)
También está presente en bronces o cuproaleaciones . Se encuentra frecuentemente en aleaciones de metales no ferrosos de aluminio (Al), cobre (Cu), zinc (Zn) y estaño (Sn), para uso industrial. Estos incluyen el latón de manganeso resistente al agua de mar, que alguna vez fue común en la industria de la construcción naval.
La aleación de manganina Cu 84% Mn 12% Ni 4% exhibe una resistividad eléctrica muy baja del orden de 0,45 x 10 −6 Ωm y una variación lineal de la misma a presiones muy altas. La introducción de Mn permite así fabricar resistencias eléctricas calibradas o estándar, termopares eléctricos y dispositivos magnéticos. Así, los manómetros eléctricos garantizan la alta precisión de las medidas de presión de alrededor de 30 × 10 6 hPa a altas temperaturas .
La aleación constantan basado en Cu 55% Ni 44% Mn 1% con Zn y Sn tiene una resistividad eléctrica prácticamente sin cambios del orden de 50 × 10 -8 Ωm a 20 ° C .
El manganeso permite obtener aleaciones de aluminio con rigidez reforzada, por ejemplo, latas cilíndricas para bebidas. Estas aleaciones resistentes a la fractura también se encuentran en la industria automotriz.
Las aleaciones de manganeso y titanio se utilizan para fundiciones de acero. Las aleaciones de Mn con Ni son interesantes por su maleabilidad. Tenga en cuenta también las aleaciones ligeras con silicio, cobalto, zinc, estaño, bismuto, donde el Mn mejora las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión.
Aparte del estado metálico 0, los estados de oxidación más comunes son +2, +3, +4, +6 y +7, aunque todos los estados entre +1 y +7 se observan con -1 y -3.
Muchos de los compuestos del manganeso están coloreados. Los estados de oxidación 2 a 7 incluyen dicloruro de manganeso Mn II Cl 2rosa, trifluoruro Mn III F 3rojo, dióxido precipitado Mn IV O 2marrón, ion manganita Mn V O 4 3-azul, el ion manganato Mn VI O 4 2-verde y finalmente el ion permanganato Mn VII O 4 -púrpura. La solubilidad de los óxidos, especialmente los inferiores, es bastante similar para los elementos Mn, Cr y Fe. No es una coincidencia que el geoquímico a menudo encuentre juntos los elementos hierro y manganeso.
Los óxidos y posibles oxaniones de manganeso son tanto más ácidos y oxidantes cuanto más alto es su estado de oxidación. Como también son aún más oxidantes en medio ácido, a medida que aumentan sus grados de oxidación, son más fáciles de producir en medio básico.
El estado de valencia 0 está representado por el cuerpo metálico simple Mn y compuestos de carbonilo, o incluso complejos de coordinación singulares, como K 6 [Mn (CN) 6 ]. 2 NH 3 obviamente inestable y muy reductor.
Raro, el catión monovalente Mn + está presente solo estabilizado en forma compleja en estado sólido.
El catión Mn 2+es de color rosa muy pálido, poco ácido, sin propiedades reductoras, difícil de oxidar en solución acuosa y, a menudo, compite con el Mg 2+en sistemas biológicos. La acción de los álcalis , por ejemplo hidróxido de potasio o carbonato de potasio en solución acuosa, permite obtener un precipitado de hidróxido de manganeso, este cuerpo básico dando por acción del aire o por calcinación suave óxido de manganeso, otro cuerpo básico.
Mn 2+aq + 2 OH -ion hidroxilo de bases fuertes → 2 Mn (OH) 2precipitado gelatinoso primero rosa y luego marrón en aire MnOLa acción de los sulfuros alcalinos, como el Na 2 So K 2 S deja precipitados de sulfuros blancos rosáceos en licores neutros.
Las sales manganosas anhidras , obtenidas muy a menudo por calentamiento, son generalmente blancas, mientras que las correspondientes sales hidratadas, que incorporan agua de cristalización, son rosadas. La analogía es a menudo obvia con los iones divalentes Fe 2+, Co 2+, Ni 2+, Cu 2+y Zn 2+. Mencionemos estos aniones complejos con el anión fosfato MnPO 4 2-, oxalato Mn (C 2 O 4 ) 2 2-, Tartrato de Mn (C 4 H 2 O 6 ) 2 2-, EDTA Mn (EDTA) 2 2-, cianuro Mn (CN) 3 -o Mn (CN) 6 4-de color marrón-verde ... Mn 2+ complejos de coordinación son a menudo el punto de partida para la obtención de complejos de Mn (I) y Mn (II), respectivamente por reducción con zinc y por oxidación en aire.
El catión Mn 3+es rojo e inestable. Este oxidante débil, pero lo suficientemente poderoso como para liberar oxígeno del agua, se dismuta fácilmente en un medio ácido en Mn 2+ y MnO 2, se hidroliza en agua a Mn 3 O 4.
Mn 3+aq + e - == Mn 2+aq con ε 0 = 1,51 VSi la reacción del electrodo se toma en un medio acuoso ácido, ya sea
MnO 2sólido + H 3 O +anión hidronio + e - == Mn 3+aq + H 2 Oagua con ε 0 = 0,95 VLos resultados confirman la ausencia de química de Mn 3+ en solución acuosa.
2 Mn 3+ac + 2 H 2 O== Mn 2+aq + MnO 2+ 4 H 3 O +con Δε 0 = 0,56 VTenga en cuenta que el estado de oxidación III del manganeso es estable en estado sólido. Así, en un medio alcalino o básico, la oxidación del dihidróxido de manganeso da el óxido mangánico viejo Mn 2 O 3, tanto básico como estable.
Mn (OH) 2aq + ½ O 2gas oxígeno → Mn 2 O 3sólido + 2 H 2 OEl catión Mn 3+realmente existe en forma estable sólo en el estado de complejos. Así, el anión complejo Mn (PO 4 ) 2 3-violeta, Mn (CN) 6 3-rojo, MnF 5 2-rojo oscuro, Mn (C 2 O 4 ) 2 3-rojo oscuro, [MnCl 4 ] -... o con acetilacetona Mn (C 5 H 8 O 2 ) 3. El complejo Mn 3+-dioxalato Mn (C 2 O 4 ) 2 3-es inestable al calor, se descompone en torno a los 60 ° C , por lo que las determinaciones con permanganatos de oxalato deben realizarse en caliente.
El catión Mn 4+no existe en solución ácida, es un ácido fuerte representado por MnO 2, óxido anfótero, compuesto estable no estequiométrico, con mayor frecuencia deficiente en oxígeno, observable como un polvo marrón-negro o marrón oscuro. Démosle las reacciones electroquímicas básicas, primero del oxidante potente en medio ácido (1), luego la del agente reductor potencial en solución básica (2).
MnO 2sólido + 4 H 3 O +anión hidronio + 2 e - == Mn 2+ac + 6 H 2 Oagua con ε 0 = 1,23 V (1) MnO 2sólido + 2 H 2 O+ 2 e - == Mn (OH) 2aq + 2 OH -anión hidroxilo con ε 0 = - 0,5 V (2)El catión tetravalente está representado principalmente por iones amarillos complejos como Mn (CN) 8 4-o MnF 6 2-, rojo oscuro como MnCl 6 2-.
El ion manganita azul Mn V O 4 3-, raro, solo existe en un entorno básico fuerte, como la soda fundida. Se desproporciona en un medio menos básico en MnO 4 2-y el inevitable MnO 2. Este catión también está calificado por la influencia de la química alemana o anglosajona como hipomanganato .
El ion manganato verde Mn VI O 4 2-, casi inexistente en solución acuosa, solo aparece en un medio muy básico. Tenga en cuenta que el trióxido MnO 3no existe en el estado libre. Se desproporciona fácilmente en un medio menos básico en el ion permanganato MnO 4 -y el inevitable MnO 2. Por ejemplo, tomando una masa básica fundida con agua ligeramente ácida (dilución y acidificación):
3 MnO 4 2-+ 4 H 3 O +anión de hidronio acuoso → 2 MnO 4 -permanganato aq violeta + MnO 2precipitado marrón-negro + 6 H 2 Oagua con Δε 0 ~ 1,7 VPuede obtenerse manganato de potasio K 2 MnO 4calentando dióxido de manganeso con una mezcla de nitrato de potasio e hidróxido de potasio. Es un sólido de color verde claro, soluble en agua, pero solo estable en medio básico. Los manganatos se parecen mucho al cromato y al ferrato (in) , pero con una estabilidad intermedia, siendo el ferrato el menos estabilizado.
Los compuestos de manganeso en estado +7 o VII son poderosos agentes oxidantes, muy ácidos, como el permanganato de potasio KMnO 4 que oxida lentamente el agua a oxígeno o el heptóxido de dimanganeso Mn 2 O 7 , producto líquido de permanganato de potasio y oleum sulfúrico, muy inestable, con espectacularidad. propiedades oxidantes.
El ion permanganato MnO 4 -muestra un color violeta oscuro, intenso e indicativo, bien conocido por los químicos. Sus sales, agentes oxidantes, son solubles, lo que explica el interés por la química analítica y preparatoria, en particular con "soluciones frescas" para manganimetría. El ácido permangánico HMnO 4, descubierto por Mitscherlich, se encuentra entre los ácidos más fuertes conocidos. Basta calentar el permanganato de potasio a unos 240 ° C para que se descomponga con la liberación de gas oxígeno , dejando dióxido de manganeso y óxido de potasio .
Los múltiples cationes de manganeso, capaces de numerosas reacciones de oxidación-reducción y de estabilizarse en estado de complejos, reaccionan con el anión sulfuro . Los dos cationes más estables, preferidos por los químicos para experimentos o métodos analíticos, son Mn 2+y MnO 4 -. Los potenciales normales en un medio ácido de parejas de MnO 2sólido / MnO 4 -y Mn 2+acuoso / MnO 4 -son, respectivamente, del orden de 1,69 V y 1,50 V .
MnO 4 -ac + 8 H 3 O ++ 5º - == Mn 2+ac + 12 H 2 Ocon ε 0 = 1,51 VReacciones específicas para la identificación de cationes manganosos Mn 2+sus oxidaciones permanecen trivialmente ya sea por medio de persulfatos (en presencia del ión de plata Ag +como catalizadores que permiten llevar a cabo la oxidación más allá del estado IV o MnO 2) o por la acción caliente del dióxido de plomo PbO 2en un medio de ácido nítrico concentrado, es decir la reacción de Crum .
Aquí están, respectivamente, las reacciones de identificación descritas:
2 Mn 2+acuoso + 5 S 2 O 8 2-persulfato acuoso + 24 H 2 Oagua → 2 MnO 4 -permanganato aq violeta + 10 SO 4 2-sulfato acuoso + 16 H 3 O + ; 2 Mn 2+ac + 5 PbO 2negro sólido + 4 H 3 O +→ 2 MnO 4 -aq permanganato violeta + 5 Pb 2+ac + 6 H 2 OaguaPor el contrario, el catión permanganato se puede reducir a un catión manganoso en un medio acuoso ácido mediante numerosos agentes reductores (Fe (II), peróxido de hidrógeno , sulfuro de hidrógeno gaseoso , aniones cloruro calientes, bromuro , yoduro , tartrato caliente, etc.). Pero también puede oxidar en medio acuoso neutro o básico muchas sustancias orgánicas, como anión formiato a anión carbonato , etanol caliente a aldehído o acetato ...
La fusión alcalina oxidante en un crisol refractario, por ejemplo porcelana, de cualquier compuesto de manganeso, con una parte de nitrato de sodio y cuatro partes de carbonato de sodio por una parte de compuesto de manganeso, conduce después del enfriamiento a la apariencia de un color verde en la mezcla residual, que indica la presencia de anión manganato o manganato alcalino. Es una antigua técnica de verificación en cristalería.
MnSO 4Sulfato de manganeso por ejemplo + 2 Na 2 CO 3refresco de los Antiguos + 2 Na 2 NO 3nitrato de sodio → Na 2 MnO 4verde de manganato de sodio + Na 2 SO 4sulfato de sodio + 2 NaNO 2nitrito de sodio + 2 CO 2dióxido de carbono liberadoAntiguamente, los estudiantes de química lo simplificaban en el laboratorio calentando carbonato de sodio en polvo ligeramente regado o impregnado con soluciones de iones manganosos, con un soplete encendido en una llama oxidante. Obtuvieron una pequeña masa de manganato de sodio, soluble en agua, que lo hizo notoriamente verde. Para detectar, en hierros carburados, la existencia de manganeso, en un contenido de masa de hasta 1/10000 e , el químico Boussingault aplicó una técnica de detección cualitativa desarrollada por su colega alemán Heinrich Rose , calentó las sales obtenidas por disolución completa de estos. materiales ferrosos con ácido nítrico HNO 3y chip de óxido de plomo PbO 2, para observar la formación de una intensa coloración púrpura permanganato.
Estos son los principales compuestos de manganeso:
El manganeso tiñe de púrpura las perlas de bórax colocadas en la llama oxidante. El análisis cuantitativo precipita el ion manganoso en forma de fosfato mixto de amonio y manganeso NH 4 Mn II PO 4gracias a una mezcla de cloruro de amonio NH 4 Cly fosfato de amonio NH 4 PO 4en amoniaco . La calcinación del precipitado permite obtener el difosfato de manganeso Mn (PO 4 ) 2, que permite, por su pesaje en frío, determinar el contenido de manganeso de la muestra inicial.
Las muestras que contienen manganeso, generalmente en forma de materia mineral sólida, sales disueltas en medio acuoso, diversas partículas de compuestos o coloides , pueden estudiarse mediante espectrometría de absorción o espectrometría de emisión atómica.
La solubilización de las partículas y de los coloides en medio ácido, seguida de tratamiento con persulfato de amonio , para obtener iones de permanganato solubles es una ruta convencional. Un análisis colorimétrico o espectrofotométrico basado en ciertas absorbancias fuertes en el rango visible y ultravioleta permite un ensayo por calibración. A veces es necesaria la concentración por precipitación o coagulación en forma de un compuesto de manganeso insoluble, seguida de filtración. La espectrometría de masas , el análisis de activación de neutrones o la fluorescencia de rayos X también son técnicas prácticas que informan sobre el contenido global de Mn, pero no proporcionan un conocimiento preciso del estado de oxidación.
Son necesarias otras técnicas analíticas sofisticadas, a veces electroquímicas, a menudo en acoplamiento o tríada, y adaptadas al tipo de muestras. El análisis químico es una forma antigua, distinguiendo las diferentes valencias de iones. El manganeso es globalmente parte del grupo de sulfuro de amonio, bastante hinchado, cuyo reactivo colector es (NH 4 ) 2 Sen presencia de amoniaco. Precisamente el manganeso tiene su lugar en el subgrupo del zinc, cuyos cationes precipitan por la acción de la mezcla colectora de reacción anterior, con precipitados que, sin embargo, son solubles en un exceso de reactivo.
La presencia de otros iones, como el hierro, puede interferir con los métodos químicos, por ejemplo, el método de la formaldoxima.
Casi el 90% de la producción de manganeso se utiliza para la preparación de aleaciones ferrosas y no ferrosas. Se encuentra, nuevamente, principalmente en aceros. El manganeso se usa para impartir ciertas propiedades mecánicas. Un acero al manganeso puede contener, por ejemplo, hasta un 14%. Tiene una alta resistencia a la corrosión y no es magnético . Este tipo de acero también se utiliza para rejas y puertas de prisiones (limar endurece la aleación). Las placas de acero al manganeso de diferentes espesores, anteriormente presentes en los cascos pesados de los soldados, por ejemplo el modelo francés 1951 o el modelo 1978 o la armadura, o incluso hoy en los cascos de seguridad de los trabajadores de la construcción, se utilizan comúnmente para muebles de seguridad para el anti-perforación. protección de partes sensibles.
El polvo de manganeso se utiliza en la soldadura, por ejemplo, con el arco con el electrodo revestido a alta temperatura.
El cuerpo único se utiliza en particular o está presente en producciones metalúrgicas industriales como los aceros duros y resistentes, por ejemplo el acero de los rieles y en particular de los interruptores , herramientas, cojinetes, muebles de seguridad, rejas de arado. sobre Cr, Mn (posiblemente Si), o incluso aceros avanzados con Cr, V, Mn y Si.
Los aceros al manganeso se mejoran mediante la adición de níquel para su uso a bajas temperaturas. Para el conformado en frío se utilizan aceros especiales al 0,3% al carbono-manganeso. También son aceros de fundición, como aceros austeníticos al manganeso. Los aceros al carbono-manganeso son adecuados para el endurecimiento de superficies. Los aceros que contienen cromo manganeso o boro manganeso son aceros de cementación. Los aceros al carbono al boro y al manganeso son aceros típicos para empernado, mientras que los aceros al manganeso y al níquel son los preferidos para las cadenas. Los aceros de carbono medio Mn y Mo se utilizan para fabricar tubos para estructuras ligeras y resistentes, como los cuadros de bicicleta de carreras Reynolds 531 . Los aceros staballoys tipo Cr con bajo contenido de carbono se utilizan para fabricar varillas de acero inoxidable, como las varillas de las plataformas de perforación.
También se encuentra en aleaciones ligeras de aluminio , a menudo con cromo, y en los diversos bronces de manganeso, que hacen brillar las hélices de los barcos. El manganeso, escasamente soluble en aluminio, aumenta la resistencia de las aleaciones de aluminio y las propiedades de fricción ( tribología ) de la aleación frente a los aceros. La adición de manganeso, en una proporción del 5 al 15%, aumenta la resistencia a la corrosión , por ejemplo para hélices , timones que deben resistir el agua de mar.
El dióxido de manganeso MnO 2 es un agente oxidante y desulfurante de hierro y aceros. Permite el bruñido de aceros, como cañones de fusil, tubos y piezas de artillería. El dióxido de manganeso, en combinación con otros óxidos por sinterización, permite producir imanes cerámicos. Se utiliza para soldaduras. A veces se utiliza para eliminar el hierro .
Este es el agente despolarizante histórico del montón de Leclanché , o hoy el montón de sal . El electrodo central (positivo) de esta celda está revestido con dióxido de manganeso (MnO 2 ) o electroquímicos en capas mucho más sofisticados (pero bastante similares para los no especialistas) que desempeñan el papel de almacenamiento y regulación electroquímicos. El cloruro de manganeso (II) es un electrolito en pilas y baterías.
La química del manganeso utiliza dióxido como materia prima básica. Puede ser utilizado en la fabricación de permanganatos por fusión alcalina oxidativa, también es muy utilizado en química orgánica y en la fabricación técnica de uranio, como oxidante. Es un catalizador en química. Su acción catalítica en la descomposición del clorato de potasio aplicado a la antigua preparación de oxígeno se explica por múltiples compuestos intermedios. Es un secador de pinturas , barnices y tintas de impresión. El acetato de manganeso es un agente de grabado en textiles. El cloruro de manganeso (II) es un agente secante en el aceite de linaza. El permanganato de potasio es un agente oxidante para muchas reacciones en la química orgánica.
El dióxido de manganeso es también un pigmento de color para vidrio mineral, en esmaltes cerámicos como loza, porcelana y esmaltes. En la industria del vidrio, la adición de dióxido de manganeso permite blanquear los vidrios a dosis bajas y sus coloraciones violetas o amatistas, marrones o negras a dosis más altas. El color depende del método de preparación y la composición del vidrio. El tinte del vidrio se debe a los iones metálicos y a los metales dispersos en estado de racimos coloidales . Tenga en cuenta que el color violeta específico de la amatista , una variedad de cuarzo teñido, también se debe a la presencia de finas trazas o partículas de compuestos de manganeso.
Sin embargo, a simple vista es un pigmento negro. Un color marrón oscuro o negro de la cerámica o entre otras piedras y losas prefabricadas puede explicarse por la adición de dióxido de manganeso generalmente en combinación con otros óxidos metálicos como los de hierro (II) y cromo . Por tanto, las fábricas de ladrillos son grandes consumidores de dióxido de manganeso. Ciertos tipos de ladrillos también están coloreados con dióxido de manganeso, así como las baldosas para que sean de color negro.
La familia del sulfato de manganeso es una de las materias primas para la electrólisis industrial del metal manganeso. Este antiguo subproducto de la industria de la anilina, un tinte y pigmento para tejidos, también se utiliza para preparar vidrios rojos y barnices minerales. El silicato de manganeso es un pigmento rojo geranio para teñir vidrios y barnices minerales. El carbonato de manganeso es un pigmento de pintura blanca. Los compuestos de pigmentos de manganeso se encuentran entre los materiales de bellas artes: el azul de manganeso y el violeta se utilizan en particular en la pintura .
El cloruro de manganeso (II) es un desinfectante, al igual que el permanganato de potasio. El carbonato de manganeso se usa en dosis bajas como medicamento biocatalítico.
El decacarbonildimanganeso es un aditivo de gasolina anti-detonante. También se utiliza en química macromolecular.
El manganeso es un oligoelemento muy importante en el mundo vegetal, en particular está presente en forma de sales más o menos solubles en fertilizantes que se pueden utilizar en el cultivo de hortalizas y cítricos . Para compensar la falta de manganeso, además se agregan fertilizantes al suelo, por ejemplo sulfato de manganeso (MnSO 4 ) o acetato de manganeso Mn (CH 3 COO) 2, a menos que estén presentes en mezclas de plaguicidas (fungicidas a base de manganeso). El sulfato de manganeso también es un fungicida y un aditivo alimentario.
En el mundo de los vivos, el manganeso parece desempeñar un papel bastante similar al del hierro. A veces se considera el segundo micronutriente de los cultivos vegetales después del hierro.
CulturasEl manganeso es un oligoelemento típico de los suelos. La mayoría de las veces está disponible para suelos con pH entre 4 y 8. También está presente en suelos en forma de óxidos insolubles, que se forman principalmente por la acción compleja de bacterias en un medio alcalino. El contenido de Mn de los suelos agrícolas y el de las diversas plantas que crecen allí son bastante variables.
Mal asimilado por las plantas, pero también asimilable por vía foliar en determinadas condiciones, es un oligoelemento que interfiere con la microbiota del suelo y que interviene en la activación de enzimas, en relación con el hierro (por ejemplo, en el proceso de síntesis de clorofila ). Una deficiencia de Mn puede inducir (en el trigo, por ejemplo) una reducción en el tamaño, el número y la fertilidad de los granos de polen.
La deficiencia de manganeso en suelos cultivados no es infrecuente. A menudo tiene un origen multifactorial y puede agravarse por el encalado masivo (como en ciertos suelos bretones ricos en materia orgánica pero ácidos en la década de 1980 : el manganeso generalmente forma complejos en compuestos orgánicos , pero estos compuestos se vuelven insolubles si se reduce el pH . en particular por la presencia diseminada de lechada de cal . El manganeso asimilable, atrapado, ya no está lo suficientemente disponible para cubrir las necesidades de los cultivos intensos.
Los cultivos exportan manganeso, tienen una necesidad regular de alrededor de 400 a 500 g de Mn por hectárea . En agricultura intensiva , puede ser necesaria la pulverización de una solución acuosa al 0,5 o 1,5% en masa de sulfato de manganeso, o de antemano la distribución moderada de escoria Thomas al 2 o 4% en masa de Mn (para esta última opción, el alcalinizante o la acción alcalina de la escoria hace que el manganeso sea escaso o lentamente movilizable). Desde los años de entreguerras en la agricultura productivista, se ha recomendado el uso de óxidos, cloruros y carbonatos de manganeso para promover la asimilación de fertilizantes por las plantas.
Por el contrario, más allá de ciertos umbrales (que también dependen de las especies o variedades y del pH del suelo), el manganeso presenta toxicidad para las plantas. Estos umbrales se pueden alcanzar en ciertos suelos naturales de manganeso (o terrenos baldíos industriales).
CríaEl manganeso es un activador o cofactor de enzimas (tipo carboxilasa , peptidasas o fosfatasas ) presentes en los tejidos vivos de los animales. Desempeña un papel crucial en la formación del esqueleto , así como en el desarrollo y función del sistema reproductivo . En particular, es esencial a nivel del lóbulo anterior de la glándula pituitaria , que permite la estimulación de la producción de hormonas sexuales .
En el caso del ganado bovino , una deficiencia implica retraso en el crecimiento y madurez sexual de terneros y novillas , así como trastornos reproductivos en adultos. Una deficiencia baja a menudo causa rigidez en la marcha del ganado adulto, a menudo al nivel del corvejón derecho, y especialmente para las vacas, una disminución significativa en la producción de leche. El ganado joven requiere 60 mg por kilogramo de materia seca por día, el requerimiento se reduce a la mitad en el ganado adulto.
Para las aves de corral , existen enfermedades específicas de osificación, si el contenido del alimento es demasiado bajo en Mn, el mantenimiento de fósforo y calcio en la dieta explica varios síntomas, provocando perosis o deformación de las patas de las patas. Los pollitos requieren 55 mg por kilogramo de materia seca por día, mientras que las gallinas solo requieren 35 mg .
La dieta de los cerdos debe proporcionar 40 mg por kilogramo de materia seca por día. La deficiencia implica trastornos típicos del crecimiento de los huesos largos y una deformidad característica de las patas delanteras. La reproducción de las cerdas se ve perturbada, muchas veces son víctimas de celos irregulares y abortos.
En dosis bajas, el manganeso es un bioelemento reconocido en el mundo vegetal y animal. Este oligoelemento, en dosis del orden de un miligramo / día (como máximo 5 mg / día para un hombre adulto), es esencial para las enzimas del cuerpo. Pero la toxicidad de los derivados del manganeso es evidente a dosis elevadas. A partir de 10 mg por día, el manganeso es un neurotóxico letal. El polvo de manganeso debe controlarse en un entorno industrial, con un límite autorizado para el contenido del elemento Mn inferior a 5 mg / m 3 . En efecto, absorbidos en exceso, provocan graves trastornos del metabolismo y del sistema nervioso, denominados locura por manganeso , una sucesión de espasmos y estados de languidez, que, de forma similar a la enfermedad de Parkinson pero con psicosis alucinatorias, conduce a la parálisis del corazón etapa final. Todas las patologías provocadas por este elemento se denominan manganismo .
El manganeso es un oligoelemento (necesario para que los humanos sobrevivan); la deficiencia de manganeso (menos de 2 a 3 mg / día para un adulto promedio), condujo - en el modelo animal - a trastornos reproductivos en ambos sexos, malformaciones óseas , despigmentación , ataxia y deterioro del sistema nervioso central.
El manganeso es un cofactor de muchas enzimas (glicosiltransferasa, piruvato carboxilasa, GTP oxaloacetato carboxilasa, isocitrato deshidrogenasa, málica deshidrogenasa, arginina sintetasa, glutamina sintetasa) involucradas en varios procesos metabólicos. Está particularmente presente en el metabolismo de los carbohidratos y la síntesis de mucopolisacáridos. También es un metal esencial para la síntesis de enzimas ( Mn-SOD ) que participan en la lucha contra el estrés oxidativo y que previenen el daño causado por los radicales libres . También participa en la síntesis de E y la eficiencia de B1 ( tiamina ). Este activador de oxígeno molecular juega un papel en el funcionamiento de metaloproteínas como la superóxido dismutasa .
Muchos sistemas enzimáticos que utilizan magnesio pueden funcionar con manganeso, pero con características enzimáticas modificadas (Km, Vmax). A veces, también puede reemplazar al zinc en otras enzimas.
En adultos humanos sanos, del 3 al 5% del Mn ingerido se absorbe durante el paso del bolo a través del intestino y pasa a la sangre . Lo que no es utilizado por el metabolismo normal es luego rápidamente eliminado por el hígado que lo excreta en la bilis que lo devuelve al intestino desde donde será evacuado a través de los excrementos . Otra parte, disuelta en vía acuosa, se encuentra en la orina .
Sin embargo, ingerido más allá de unos pocos mg / día, se vuelve, según el modelo animal y los datos de la medicina ocupacional , neurotóxico, posiblemente induciendo trastornos graves e irreversibles del sistema nervioso y neuromotor . Los informes de casos de intoxicación individuales o en serie se han realizado con regularidad desde 1837 . Un estudio canadiense concluyó que, en el agua potable, puede interferir con el rendimiento cognitivo y el desarrollo intelectual de los niños. Los trastornos neurodegenerativos que induce son irreversibles (lo que sugiere la enfermedad de Parkinson idiopática . Según Takser & al (2003), "aunque existe el riesgo de acumulación de Mn en el feto durante el embarazo , hay poca información disponible. nivel de exposición ambiental en humanos ” , pero los datos disponibles “ sugieren que la exposición ambiental al Mn en el útero podría afectar el inicio del desarrollo psicomotor ” en el recién nacido.
El área límite de seguridad definida en Francia por la ex AFSSA , ahora maneja es de 4,2 a 10 mg por día, siendo el último obviamente el límite de seguridad .
La inhalación de aerosoles El dióxido de manganeso también es peligrosa para el tracto pulmonar, incluso en los soldadores .
En caso de exposición ocupacional o ambiental e incluso antes de la aparición de manifestaciones clínicas de intoxicación aguda o crónica, com El comportamiento neurológico , neuropsicológico y neurofisiológico puede revelar signos tempranos de neurotoxicidad por manganeso. Destacan una ralentización de las funciones motoras, con aumento de los temblores, reducción de la velocidad de respuesta neuromuscular, posible déficit de los sentidos olfativos y de la memoria, déficits intelectuales y cambios de humor. Según los investigadores Mergler y Baldwin, aunque varios estudios han sugerido una relación dosis-respuesta, otros no han encontrado una relación clara entre la exposición al manganeso determinada por estimaciones y su posible absorción, que se detecta externamente mediante los resultados de las pruebas neurológicas y luego se mide concretamente por los diversos niveles en sangre, orina o cabello, que pueden traducirse como plomo en el contexto de envenenamiento por plomo en una impregnación más antigua, especialmente en niños que viven cerca de áreas de riesgo contaminación por manganeso, especialmente en áreas mineras o industriales).
El tricarbonil metilciclopentadienil manganeso anteriormente asociado con el plomo en los combustibles y todavía se utiliza como octano en la gasolina, pero en una dosis más baja debido a su toxicidad, también se utiliza como fungicida , podría ser una fuente de exposición a considerar según Mergler & Baldwin (fue en declive en los Estados Unidos, pero a medida que su uso aumentó en los países pobres).
Los mecanismos bioquímicos que subyacen a la toxicidad del manganeso comienzan a comprenderse mejor. Se sabe que existen susceptibilidades individuales al menos en parte de origen genético , y que el proceso tóxico implica la autooxidación de la dopamina y la producción de radicales libres que posteriormente inducirán daño neuronal. El manganeso también podría ser un disruptor endocrino , porque los análisis llevados a cabo en medicina ocupacional muestran que un bajo nivel de exposición a óxidos de manganeso en un ambiente industrial es suficiente para inducir un cambio en la distribución de la prolactina sérica , que también se encuentra en tasas más altas en trabajadores expuestos en comparación con controles emparejados, y estos valores anormalmente altos persisten con el tiempo en estos trabajadores. Se evaluaron otros marcadores bioquímicos y se concluyó un modelo de dosis-respuesta basado en el Mn urinario considerado como un marcador de exposición con una dosis de referencia baja (0,4 microgramos de Mn por litro de orina), "lo que implica que la exposición ambiental al manganeso puede contribuir a niveles elevados de prolactina sérica en la población general " .
Si bien hay una fuerte progresión de la enfermedad de Parkinson (500,000 a 1.5 millones de casos por año en los Estados Unidos), los médicos deben considerar mejor la exposición al manganeso al hacer un diagnóstico diferencial . A priori, el médico del trabajo puede ayudar a limitar la exposición a este metal y por tanto sus efectos nocivos sobre la salud en el trabajo .
El manganeso tiene 29 isótopos radiactivos. Van desde 44 Mn hasta 67 Mn. Parecen casi ausentes en la naturaleza (ruido de fondo indetectable) pero pueden bioconcentrarse y bioacumularse, por ejemplo, por briófitas acuáticas ( Fontinalis , Cinclidotus y Platyhypnidium , con un factor de concentración de 15.000 a 25.000 (expresado en relación con el peso fresco) según Beaugelin- Seiller, 1994 citado por IRSN, 2001) aumentando en la zona de influencia de las descargas de líquidos radiactivos de las instalaciones nucleares .
Los radioisótopos más importantes (para descargas y aplicaciones industriales o de laboratorio) serían:
Ambos son producidos por centrales nucleares; Es un producto de activación de hierro estable de las estructuras de los reactores nucleares (reacción n, p sobre 54 Fe), transportado al medio ambiente después de la corrosión de los metales, y en forma de partículas en el flujo de neutrones del reactor. A principios de la década de 2000, se estimó que el radio-manganeso representaba del 1 al 2% de la actividad gamma total (excluido el tritio) liberada en forma líquida por la planta de energía nuclear de EdF, es decir, alrededor de 1 GBq por año (Florence et al. Hartmann, 2002) .
En las plantas de reprocesamiento , “proviene de conjuntos combustibles a los que se adhieren productos de activación, en forma de óxidos. Durante la operación de disolución del combustible, el manganeso se vuelve a poner en solución. La actividad liberada en 54 Mn es esencialmente en forma líquida, ascendió a 12 GBq en 1999 para la planta de La Hague (Van der Stricht y Janssens, 2001 citado por IRSN, 2001) y a 20 GBq en 2002 para la planta de Sellafield (BNFL , 2003 citado por IRSN 2001) ” .
Según el IRSN, “los parámetros radioecológicos que caracterizan su transferencia a lo largo de la cadena suelo → planta → alimentaria son bastante conocidos (por ejemplo, estudiados en truchas, pero no en bivalvos que se alimentan por filtración, sin embargo se consideran interesantes como biorreveladores de contaminación de 'un medio ), a diferencia de la transferencia foliar, que apenas ha sido estudiada para este elemento ” . Parecen ser muy variables según la especie y quizás ciertos cofactores. Los efectos radiotóxicos de sus isótopos radiactivos siguen siendo poco conocidos, pero IRSN en 2001 publicaron una hoja en 54 Mn (β - emisor ). En animales y humanos, podemos suponer que interfieren con el metabolismo, porque el manganeso es un elemento esencial (en dosis bajas), incluso para "mineralización ósea, metabolismo energético, síntesis y activación. Enzimas, en particular metaloenzimas (superóxido dismutasa mitocondrial, piruvato carboxilasa, arginasa de riñón , etc.), protección celular frente a radicales libres, etc. (ATSDR, 2000, citado por IRSN 2001), con niveles más altos de melanina y en el hígado, páncreas, riñones y otros órganos ricos en mitocondrias. La incorporación de manganeso parece tener lugar principalmente por ingestión y luego por difusión a través de la sangre, unida a proteínas plasmáticas ( albúmina , transferrinas ) ” .
Este metal es un elemento químico natural bastante común (constituye el 0,1% de la corteza terrestre ) y omnipresente en el medio ambiente. Está presente en muchos tipos de rocas y sedimentos, en el suelo y en el agua. La erosión del suelo es la principal fuente natural de emisiones de manganeso al aire, las lluvias y el suelo, antes de la aspersión del mar , los incendios forestales , las emisiones de polvo volcánico y las transferencias por plantas.
Las fuentes antropogénicas directas han existido desde la revolución industrial en la industria minera y metalúrgica (minería, procesamiento de minerales, luego producción de manganeso pero también sus aleaciones, acero y hierro).
La lixiviación por las lluvias de las zonas industriales donde se extrae, refina, utiliza o recicla es otra fuente (especialmente en el caso del drenaje ácido de mina , y lo mismo para la lixiviación de la necromasa que la contiene (tejidos animales o vegetales, incluidas las hojas) muertas. , estiércol ...). También se encuentra en heces humanas y animales. Según la OMS, "la quema de combustibles fósiles y, en menor medida, las emisiones por combustión de aditivos para combustibles, ya que este elemento no es biodegradable ni degradable en escalas de tiempo humano, se encuentra en cantidades significativas en aguas residuales y lodos de depuradora.
AireEn el aire, su concentración es normalmente muy baja y lo sigue siendo en regiones con poca actividad humana (alrededor de 0,5 a 14 ng / m3 de aire en promedio), para aumentar notablemente en las zonas rurales (40 ng / m3 en promedio), y incluso más en áreas urbanas (65 a 166 ng / m3 en promedio) con tasas a veces muy altas en regiones industriales (hasta 8,000 ng / m3) o cerca de carreteras muy transitadas. Cerca de las fundiciones , los niveles de manganeso alcanzan los 200 a 300 ng / m3 para superar los 500 ng / m3 cerca de las industrias de ferro y silicomanganeso.
Puede inhalarse en forma de compuestos volátiles o ingerirse en forma de polvo en determinados contextos industriales (fábricas metalúrgicas, minas, etc.).
AguaEn el agua, el nivel de manganeso varía dependiendo en gran medida del contexto geológico, de 10 a 10.000 microgramos por litro (pero rara vez por encima de 1000 mg / L y casi siempre por debajo de 200 g / L. concentraciones de unos pocos mg / L pueden manchar textiles y crear sabores, colores y olores que son demasiado fácilmente perceptibles. A menudo es necesario un tratamiento de purificación, fijando el manganeso en forma sólida. El agua que contiene una sobreconcentración inusual de sales de manganeso, la mayoría de las veces de origen natural, se denomina "agua negra" en la jerga de los fisicoquímicos de campo.
En el medio acuático, sus dos formas principales son el Mn (II) y el Mn (IV), con un movimiento entre estas dos formas, controlado por el contexto abiótico o microbiano más o menos redox . En el agua, la química ambiental del manganeso se rige principalmente por el pH y las condiciones redox del medio; Mn (II) dominante cuando el pH y el potencial redox son bajos y a favor de una proporción creciente de oxihidróxidos de manganeso coloidales a un pH superior a 5,5 (en aguas no distróficas . En el límite sedimentario-agua, y en el sedimento factores químicos que controlan la forma química del manganeso es el contenido de oxígeno del agua que recubre, y la penetración del oxígeno en el sedimento, así como la cantidad de carbono orgánico bentónica . los antropización ambientes alterados estas condiciones (con la lluvia ácida y océano acidificación y una tendencia general a la eutrofización y la obstrucción y la eutrofización de los sedimentos que se vuelven anóxicos con mayor frecuencia ).
Sedimentos y suelosEn los sedimentos, con frecuencia se pueden encontrar en los arroyos niveles máximos de 410 a 6,700 mg / kg de peso seco . Estas concentraciones, a veces grandes y excesivas, se alcanzan localmente (por ejemplo, hasta 13.400 mg / kg (peso seco) en el fondo de un lago urbano que recibe la escorrentía de áreas industriales y residenciales, y la lluvia radiactiva de viejos montones de escoria. Niveles de 100 a 1000 mg / kg (peso seco) se cotizan para la zona intermareal y los sedimentos del norte del Adriático . En el Mar Báltico , se informaron cargas secas de 3550 a 8,960 mg / kg (peso seg) en la fracción superior del sedimento; estos valores anormalmente Las altas concentraciones de manganeso serían debidas a la actividad siderúrgica y sus derivados ferromanganeso finalmente transportados en concreciones y cargas fluviales a este mar interior, con baja capacidad de renovación.
En el suelo, los contenidos ya varían según las variaciones del sustrato geológico o la "contaminación natural" por el agua y los vientos polvorientos, pudiendo variar el "fondo geoquímico natural" o nivel global de Mn desde menos de 1 a 4000 mg / kg de suelo (peso seco), con valores promedio de 300 a 600 mg / kg de suelo (peso seco). Con el mismo contenido, el manganeso desarrolla efectos más tóxicos en suelos naturalmente ácidos o acidificados.
En suelos verdaderamente contaminados por actividades humanas (brownfields, depósitos de agroquímicos, etc.), los hongos pueden (re) concentrarlo y exportarlo en forma soluble a través de su red de micelio a la red trófica , lo que no excluye el transporte por animales que consumen vivos. hongos (babosa o ardilla por ejemplo), la fijación por plantas receptoras o la degradación a cambio de la necromasa , término último de la biomasa.
ComidaEn la alimentación humana , que se encuentra en trazas veces considerables, principalmente en el germen de trigo y el pan integral , el centeno , la avena , café arroz , melaza , nueces , almendras y avellanas , secas de coco , el cacao o el chocolate oscuro , mejillones , vieiras y ostras , muchos pescados como la trucha y el lucio , las lentejas cocidas o la quinua , los garbanzos , la soja , el abogado , las judías verdes , las espinacas , las verduras de hoja verde, las frutas frescas como las moras , las frambuesas , las fresas , la piña , el aceite de oliva , la yema de huevo , o los piñones , el té , el sirope de arce , los plátanos secos , las castañas inundadas, las hierbas y diversas especias como el jengibre molido , el cardamomo , el clavo , la canela ...
Este metal es un oligoelemento para las plantas (su requerimiento de manganeso varía de 10 a 50 mg / kg de tejido). Sin embargo, es fácilmente bioconcentraron y bioacumulado por muchos organismos acuáticos (con un factor de concentración de 2000 a 20000 para una mayor plantas de agua dulce marino y, 2500 a 6300 para el fitoplancton , 300 a 5500 para macroalgas marinas, a 800 a 830 para mejillones en el intermareal zona y de 35 a 930 para pescado.
Al final de la XX XX siglo, el contenido de manganeso promedio de organismos acuáticos ( crustáceos , moluscos , peces ) es de aproximadamente 10 mg / g (peso húmedo), pero en la concentración de agua y la bioacumulación en los web alimentos aumenta con la temperatura, pero disminuye al aumentar el pH y la salinidad
Según los datos y estudios disponibles,
“La mayoría de las pruebas de toxicidad se han realizado con manganeso iónico” y la ecotoxicidad general sigue siendo poco conocida. Todavía se sabe poco acerca de la toxicidad acuática de las formas coloidales , particuladas , nanoparticuladas y complejadas de manganeso (las últimas tres formas, sin embargo, generalmente se consideran menos tóxicas en dosis equivalentes).
Es posible modelar el comportamiento del manganeso en el medio ambiente por el manganeso 54. Pero esta información indicativa de su seguimiento y su ubicación no resuelve en modo alguno la evaluación ecotoxicológica que se complica por:
Como el manganeso es un oligoelemento, los efectos tóxicos aparecen en dos situaciones:
A principios de la década de 1990, los principales países productores eran, principalmente de minerales de baja ley, Rusia y sus antiguos vecinos de la CEI , Kazajstán y Ucrania , China e India y, sobre todo, de minerales de alta ley., Sudáfrica , Gabón , Brasil , y Australia . La producción mundial anual de mineral de manganeso se estimó en 30 millones de toneladas a principios de la década. Los principales exportadores fueron entonces Gabón, Brasil, Australia y Ucrania. En 1990, los mayores importadores fueron Japón, China y Francia.
A partir de la década de los 80, el mercado de las ferroaleaciones, materiales intermedios buscados por los grupos siderúrgicos para la fabricación del acero y sus derivados técnicos, fue monopolizado por los productores de manganeso. Se establecen acuerdos de transferencia de tecnología entre países industrializados y países productores de minerales. Para asegurar un liderazgo a largo plazo, el poderoso grupo minero sudafricano, Samancor, está uniendo fuerzas con un consorcio de grupos japoneses, en particular las divisiones de Ferralloys de Japan metal & Chemical & Mitsui y de Mizuschina & Ferroalloys industries Sumitomo.
La mayor parte del ferromanganeso se produce en un horno de arco eléctrico y cada vez menos según los procesos más antiguos en un alto horno .
Producción (es) del año 2013 en millones de toneladas de manganeso equivalente, distribuidas entre los principales países productores de minería, con sus posibles reservas mineras estimadas de manganeso:
País | Producción minera en Mn equivalente | % Mundial | Reservas estimadas | |
---|---|---|---|---|
1 | Africa del Sur | 4,3 Mt | 25,4% | 150 Mt |
2 | porcelana | 3 Mt | 17,7% | 44 Mt |
3 | Australia | 2.975 Mt | 17,6% | 97 Mt |
4 | Gabón | 1,967 Mt | 11,6% | 24 Mt |
5 | Brasil | 1,12 Mt | 6,6% | 54 Mt |
6 | India | 0,92 toneladas | 5,4% | 49 Mt |
7 | Ghana | 0,533 Mt | 3,2% | - |
8 | Malasia | 0,43 Mt | 2,5% | - |
9 | Kazajstán | 0,39 Mt | 2,3% | 5 Mt |
10 | Ucrania | 0,3 Mt | 1,8% | 140 Mt |
Mundo total | 16,9 Mt | 100% | 570 Mt |
En 2015, se extrajeron casi 46 millones de toneladas de minerales de manganeso en todo el mundo, produciendo el equivalente a 15,3 millones de toneladas de manganeso.
En Francia, los recursos serían del orden de 150 a 160.000 t de mineral. La industria francesa hoy importa mineral principalmente de Gabón , el país por falta de minas no produce casi nada de manganeso, pero la empresa Eramet es una de las primeras empresas mineras para la extracción de Mn.
En 2014, Francia era un importador neto de manganeso, según la aduana francesa. El precio medio de importación por tonelada fue de 220 euros.
“16. Flúor, cloro, bromo, yodo, astato, manganeso, tecnecio, renio; 20.1. Aleaciones de metales; 20.2. Aleaciones de metales (continuación); 20.3 Aleaciones metálicas (continuación) "
( BNF notificación n o FRBNF37229023 )1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | dieciséis | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Oye | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Ser | B | VS | NO | O | F | Nació | |||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Alabama | sí | PAG | S | Cl | Arkansas | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Eso | Carolina del Sur | Ti | V | Cr | Minnesota | Fe | Co | O | Cu | Zn | Georgia | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nótese bien | Mes | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | En | Sn | Sb | Tú | I | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Licenciado en Letras | La | Esto | Pr | Dakota del Norte | Pm | Sm | Tenido | Di-s | Tuberculosis | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leer | Hf | Tu | W | Re | Hueso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | Correos | A | Rn | |
7 | P. | Real academia de bellas artes | C.A | Th | Pensilvania | U | Notario público | Podría | Soy | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Maryland | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Monte | Ds | Rg | Cn | Nueva Hampshire | Florida | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
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Metales alcalinos |
Tierra alcalina |
Lantánidos |
Metales de transición |
Metales pobres |
metal- loids |
No metales |
genes de halo |
Gases nobles |
Elementos sin clasificar |
Actínidos | |||||||||
Superactinidas |