Manganês
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O manganês ( do francês manganèse ) ou manganésio ( designação preterida pela sua semelhança com o magnésio), é um elemento químico, símbolo Mn, número atômico 25 ( 25 prótons e 25 elétrons ) e massa atómica 55 u, sólido em temperatura ambiente.
Situa-se no grupo 7 ( 7B ) da classificação periódica dos elementos. Usado em ligas principalmente na do aço e, também, para a produção de pilhas.
Foi descoberto em 1774 pelo sueco Johan Gottlieb Gahn, reduzindo o seu óxido com carbono.
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| Geral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Nome, símbolo, número | Manganês, Mn, 25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Classe, série química | Metal, transição | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloco | 7 , 4 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidade, dureza | 7470 kg/m3, 6.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cor e aparência | prateado metálico |
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| Propriedades atômicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massa atómica | 54,938045(5) u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio atómico (calculado) | 140 (161) picómetro | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio covalente | 139 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio de van der Waals | n/a pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuração electrónica | [Ar]3d54s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elétrons por nível de energia | 2, 8,13,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidação (óxido) | 7,6,4,2,3 ( fortemente ácido ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estrutura cristalina | Cúbico centrado no corpo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado da matéria | sólido (normalmente não-magnético) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de fusão | 1517 K (2271 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de ebulição | 2235 K (3564 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume molar | 7.35. 10-6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpia de vaporização | 226 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpia de fusão | 12.05 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pressão de vapor | 121 Pa a 1517 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidade do som | 5150 m/s at 293.15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Informações diversas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Eletronegatividade | 1.55 (Escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacidade calorífica | 480 J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade elétrica | 0.695 106/m ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade térmica | 7.82 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1st Potencial de ionização | 717.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2nd Potencial de ionização | 1509 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3rd Potencial de ionização | 3248 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4th Potencial de ionização | 4940 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5th Energia de ionização | 6990 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6th Energia de ionização | 9220 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7th Potencial de ionização | 11500 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos mais estáveis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Unidades SI condições e CNPT excepto onde indicado | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Índice |
[editar] Características principais
O manganês é um metal de transição de coloração branco cinzento parecido com o ferro. É um metal duro e muito frágil, refratário e facilmente oxidável. O manganês metálico pode ser ferromagnético, porém somente depois de sofrer um tratamento especial.
Seus estados de oxidação mais comuns são +2, +3, +4, +6 e +7, ainda que encontrados desde +1 a +7. Os compostos que apresentam manganês com estado de oxidação +7 são agentes oxidantes muito enérgicos. Nos sistemas biológicos, o cátion Mn+2 compete frequentemente com o Mg+2. É usado em liga com o ferro nos aços e em outras ligas metálicas.
[editar] Aplicações
- É importante para a fabricação de aços. O manganês reage com o enxofre presente formando sulfeto de manganês, MnS, evitando que o enxofre reaja com o ferro, aumentando a fragilidade e tornando-o mais difícil de forjar, também o excesso pode reagir com o carbono, originando carbetos de manganês, melhorando as propriedades químicas do aço. Além disso, o manganês tem propriedades desoxidantes evitando a formação de bolhas.
- A maior parte do manganês é empregado para a obtenção de ferromanganês, que contém 80% de manganês. Esta liga metálica de ferro e manganês se obtém por redução do trióxido de diferro, Fe2O3, e o dióxido de manganês, MnO2.
- Também se emprega na produção de siliciomanganês, uma liga com 60-70% de manganês e uns 15-30% de silício.
- Pode estar presente em outras ligas metálicas, como por exemplo, com alumínio.
- O dióxido de manganês, MnO2, é usado como despolarizador em pilhas secas, também chamadas de pilhas tipo Leclanché ou de zinco/carbôno (Zn/C). Também é utilizado em pilhas alcalinas ou de zinco/dióxido de manganês (Zn/MnO2).
- O MnO2 também se emprega na obtenção de pinturas e na descoloração de vidro (tom esverdeado provocado pela presença de ferro).
[editar] História
Se tem encontrado dióxido de manganês, MnO2, em pinturas rupestres como pigmento de coloração negra. Foram utilizados ao longo da história, por exemplo, pelos egípcios e pelos romanos, compostos de manganês para descolorir o vidro ou dar-lhe coloração.
Foi encontrado manganês nas minas de ferro utilizadas pelos espartanos, o que explica talvez o fato da especial dureza dos seus aços.
No século XVII, o químico alemão Johann R. Glauber produziu pela primeira vez o permanganato, um reativo de laboratório bastante utilizado.
Em meados do século XVIII, o dióxido de manganês foi empregado para a produção de cloro. O químico sueco Carl Scheele foi o primeiro a descobrir que o manganês era um elemento, porém foi J. G. Gahn quem o isolou por redução do óxido com carbono.
No início do século XIX se começou a experimentar o uso do manganês em ligas de aço. Em 1816 comprovou-se que o seu uso endurecia o aço, sem torná-lo mais frágil.
[editar] Papel biológico
O manganês é um oligoelemento. É um elemento químico essencial para todas as formas de vida, nas quais tem funções tanto estruturais quanto enzimáticas.
A química biológica do manganês está intimamente associada à química do oxigênio, em seus vários estados de oxidação. Nesse contexto, o manganês desempenha papel fundamental nos processos fotossintéticos de produçao de O2 (composto tetranuclear de Mn no fotossistema II), na degradação oxidativa de lignina (via as Mn-ligninases), em diversas reações de hidrólise e nos processos de proteção contra estresse oxidativo. Entre essas enzimas de proteção, destacam-se a superóxido dismutase de manganês (Mn-SOD), que catalisa o disproporcionamento de superóxidos, O2-, e a Mn-catalase, que catalisa o disproporcionamento do peróxido de hidrogênio, H2O2. Na concavanila A (da família das lectinas), o manganês tem um papel estrutural.
Em humanos, o manganês é absorvido no intestino delgado, acabando a maior parte no fígado, de onde se dirige para as diferentes partes do organismo.
[editar] Abundância e obtenção
É o segundo metal mais abundante na crosta terrestre, atrás do ferro e encontra-se amplamente distribuído.
É encontrado em centenas de minerais, embora apenas uma dezena apresente interesse comercial. Destacam-se a: pirolusita (MnO2), psilomelana(nO2·H2O), manganita (MnO(OH)), braunita (3Mn2O3·MnSiO3), rodonita (MnSiO3), rodocrosita (MnCO3), hübnerita (MnWO4), e outros. Também tem-se encontrado em leitos marinhos, onde o conteúdo de manganês oscila entre 15 e 30%, donde seria possível extraí-lo.
[editar] Jazidas
Os países com as maiores jazidas de minerais de manganês são a África do Sul , Ucrânia e China.
O metal é obtido por redução dos óxidos com alumínio, e o ferromanganês se obtém também reduzindo os óxidos de ferro e manganês com carbono.
[editar] Compostos
O permanganato de potássio, KMnO4, é um reativo de laboratório muito comum devido às suas propriedades oxidantes.
O dióxido de manganês, MnO2, é usado como despolarizador em pilhas secas. Também pode ser usado para descolorir vidros que apresentam coloração verde devido a presença de traços de ferro. Também é usado para dar coloração ametista ao vidro. É o responsável pela coloração da ametista que é uma variedade de quartzo. Além disso, é utilizado na produção de cloro e oxigênio.
[editar] Precauções
O manganês é um elemento químico essencial, sendo necessário um consumo entre 1 a 5 mg por dia, quantidade que se consegue através dos alimentos.
O manganês em excesso é tóxico. Exposições prolongadas a compostos de manganês, de forma inalada ou oral, podem provocar efeitos adversos no sistema nervoso, respiratório e outros.
O permanganato de potássio, KMnO4, é corrosivo.
