|
|
|
|
|
Símbol: Mn |
Nombre atòmic: 25 |
|
|
Manganès |
Manganeso |
Manganese |
Manganèse |
Grup: 7 |
Període: 4 |
|
|
Família: Metalls de
transició |
Configuració electrònica: 1s2 2s 2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Scheele i Ghan |
Nacionalitat: Suecia |
Any: 1774 |
|||
|
Origen del nom: Del llatí magnes que significa magnètic o magnesia nigri que significa magnèsia negra, MnO2 |
Una mica
d’història: els compostos de manganès es coneixien
antigament i s’utilitzaven en la fabricació del vidre com decolorants
tot i que es pensava que aquests compostos contenien ferro. Al 1.740 Pott va
demostrar que la pirolusita ( MnO2 ) que s’utilitzava a la
fabricació del vidre no contenia ferro. En 1.774 el suec Johan Gottlieb
Gahn (1.745-1.818) el va aïllar per primera vegada com a metall (reduint
el diòxid, MnO2, del mineral pirolusita amb carbó de llenya) tot i que havia estat identificat com
element uns mesos abans pel químic suec Carl Wilhelm Scheele. |
||||
|
Estat natural:
És el segon metall més abundant en l'escorça
terrestre, per darrere del ferro, i està àmpliament
distribuït. No es troba en estat lliure excepte
en els meteorits. Es presenta com a òxido,
carbonat i silicat en minerals com la manganita MnO(OH), rodocrosita MnCO3,
pirolusita MnO2, psilomelana MnO2·H2O, braunita 3Mn2O3·MnSiO3,
rodonita MnSiO3 i hübnerita MnWO4. Els jaciments principals es troben a
l’Índia, Brasil, República Sud-africana, Georgia,
Ucraïna, Xina, Austràlia i Gabó. El manganès està present, en quantitat, al sòl dels oceans. |
Estructura cristal·lina: Sistema Cúbic |
tots
els angles rectes |
|||
|
Abundància
a l’ésser humà: 200 ppb (parts per bilió) en pes. |
Abundància
a la Terra: ocupa el lloc 12è en la classificació dels
elements més abundants en l’escorça terrestre. |
Abundància al Sistema Solar: 8000
ppb (parts per bilió) en pes. |
|||
|
Propietats |
|||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
|||
|
54,93805 |
7440 |
6 |
1,39 |
||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
|||
|
sòlid |
1517,2 |
2335 |
|
||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
|||
|
1.26 |
0.80 (Mn2+) 0,68 (Mn3+) 0,46 (Mn7+) |
1,17 |
|
||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
||
|
0 |
717,4 |
1509 |
3248 |
-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 |
|||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
||
|
5,4 |
1,55 |
9,4 |
|
||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
||
|
281 |
14,4 |
220 |
480,70 |
7,81 |
|||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: Les
pólvores del metall de manganès tenen perill de foc. Tots els compostos de
manganès són tòxics en concentracions elevades i
possiblement cancerígens i teratògens. Els efectes nocius del
manganès tenen lloc en l’aparell respiratori i en el cervell.
Pot causar Parkinson, embolica en els pulmons i bronquitis. |
||||
|
-1.18 Mn2+/Mn (solució àcida) |
Metall |
||||||
|
Característiques: |
|
||||||
|
És un metall blanc platejat
i brillant, trencadís i dur. El metall és
químicament reactiu i es descompon lentament en aigua freda. Es distribueix àmpliament
per tot el regne animal. A nivell de traces és
essencial per a la vida, és essencial per a molts enzims, i pot ser-ho
per a la utilització de la vitamina B. Els aliments que contenen les
concentracions més elevades de manganès són: arròs,
llavors de soja, ous, fruits secs, oli d’oliva, ostres i mongetes
verdes. Les carències
produeixen infertilitat en mamífers, intolerància a la glucosa,
coàguls a la sang, problemes de la pell, baixada del nivell de
colesterol, símptomes neurològics i s’ha demostrat que
produeixen malformació d’ossos en el creixement dels pollets. És un component important de
l’acer. |
|||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància % |
Altres |
|
Manganès-51 |
25 |
26 |
51Mn |
46,2
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Manganès-52 |
25 |
27 |
52Mn |
5,591 dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Manganès-53 |
25 |
28 |
53Mn |
3,7
milions d’anys |
0,00 |
Radioactiu |
Manganès-54
|
25 |
29 |
54Mn |
312,2
dies |
0,00 |
Radioactiu |
Manganès-55
|
25 |
30 |
55Mn |
Estable |
100 |
|
Manganès-56
|
25 |
31 |
56Mn |
2,579
hores |
0,00 |
Radioactiu |
Manganès-57
|
25 |
32 |
57Mn |
1,45
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
El manganès és un
metall bastant reactiu. Encara que el metall sòlid reacciona
lentament, en pols reacciona amb facilitat i en alguna casos molt
vigorosament. Els seus compostos presenten estats
d’oxidació de +1 fins a +7, però els estats més
comuns són +2, +4 i +7. Tots els seus compostos, excepte els que
contenen Mn(II) són intensament colorits, per exemple el permangant de
potassi, KMnO4, produeix solucions aquoses que són de color
roig púrpura, el manganat de potassi, K2MnO4,
produeix solucions de color verd intens. El manganès s’oxida
amb facilitat en l’aire i forma una capa castanya d’òxid,
també ho fa a temperatura elevada i forma un òxid vermell Mn3O4. Reacciona amb els halògens i
forma halurs de manganès (II) i amb el fluor també fluorur de
manganès (III):
Mn(s) + Cl2 (g) à MnCl2 (s)
Mn(s) + Br2 (g) à MnBr2 (s)
Mn(s) + I2 (g) à MnI2 (s)
Mn(s) + F2 (g) à MnF2 (s)
2Mn(s) + 3 F2 (g) à 2 MnF3 (s) El manganès metall es
dissolt ràpidament en àcid sulfúric diluït i forma
solucions que contenen el ió aquós Mn(II) juntament amb
hidrogen gas. A la pràctica el Mn(II) està present com a ió
complex (Mn(OH2)6)2+:Mn (s) + H2SO4
(aq) à Mn2+ (aq) + SO42- (aq)
+ H2. En calent reacciona amb la majoria
dels no metalls: sofre, nitrogen, carboni, silici, fòsfor i bor. |
|
Amb aire |
suau; amb calor
3 Mn (s) + 2 N2 (g) à Mn3N2 (s) |
|
Amb H2O |
No reacciona (en fred), en calent |
|
Amb HCL 6M |
Suau |
|
Amb HNO3 15M |
Suau |
Mn3O4;
Mn3N 2 |
Obtenció |
S’obté per
reducció de la pirolusita amb alumini en pols (mètode
Goldschmidt). Aquest procediment produeix manganès exempt de carboni
que pot ser purificat posteriorment per destil·lació al buit a
fi de aconseguir un grau de puresa elevat (99,98%). Amb una puresa menor,
d’aproximadament 99,8% pot obtenir-se per electròlisi del clorur
o del sulfat de manganès. Gairebé tot el
manganès produït comercialment s’utilitza en la
indústria siderúrgica com a ferromanganès, que
s’obté per reducció de l’òxid de ferro, Fe2O3,
i el diòxid de manganès, MnO2 en proporcions apropiades,
amb carbó (coc) en un alt forn.
|
|
En
estat pur, i en petites quantitats, s'utilitza com antioxidant encara que la
seva principal aplicació consisteix a formar aliatges. Amb el ferro
produeix aliatges com el ferromanganes, d'una gran duresa, que s'empra per a
preparar acers especials. Les caixes fortes, per exemple, es fan d'acer amb
un 12% de manganès. Aliatges no ferrosos de
manganès són bronze al manganès (Mn, Cu, Sn i Zn), que
resisteix la corrosió fins i tot la de l'aigua del mar i s'usa per a
fer hèlixs de vaixells i torpedes i la manganina que és un
aliatge (Cu, Mn i Ni) molt utilitzada per a construir resistències
elèctriques i cables per a mesures elèctriques precises
perquè la seva conductivitat elèctrica no varia apreciablement
amb la temperatura. Aliat amb l'alumini millora considerablement les
propietats d'aquest. El dióxid de manganès
(MnO2 ) es presenta com pirolusita i s'obté artificialment escalfant
nitrat de manganès; s'usa en piles seques, en pintures i vernissos,
per a acolorir vidre i ceràmiques, i per a preparar clor i iode. El sulfat de manganès
(MnSO4), un sòlid cristal·lí rosat, s'obté per
l'acció de l'àcid sulfúric sobre el dióxid de
manganès i s'usa per a tenyir el cotó. Els permanganats de sodi i de potassi
(NaMnO4 i KMnO4) són cristalls de color morat fosc, formats per
l'oxidació de sals àcides de manganès, que s'usen com
oxidants i desinfectants. |
|
|
És essencial pel home, però tòxic en
concentracions elevades. |