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Manganeso

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Posición del manganeso en la tabla periódica; grupo 7, periodo 4
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Nombre, símbolo, Z: Manganeso, Mn, 25
Serie química: Metales de transición
Grupo, periodo, bloque: 7, 4 , d
Configuración electrónica: [Ar] 3d5 4s2
Propiedades atómicas
Masa atómica: 54,938049 uma
Radio atómico: 161 pm
 - Medio 140 pm
 - Covalente 139 pm
 - De Van der Waals Sin datos
Nº de oxidación (óxido): 7, 6, 4, 2, 3
(ácido fuerte)
Electronegatividad: 1,55 (Pauling)
Potencial de ionización: 717,3 kJ/mol

 - 2.º = 1509
 - 3.º = 3248

 - 4.º = 4940
 - 5.º = 6990

 - 6.º = 9220
 - 7.º = 11500


† Calculado a partir de distintas longitudes de enlace covalente, metálico o iónico.

Propiedades físicas
Estado: Sólido
Estructura cristalina: Cúbica centrada
en el cuerpo
Color: Plateado metálico
Densidad: 7470 (kg/)
Dureza: 6,0 (Mohs)
Conductividad eléctrica: 0,695×106 S/m
Conductividad térmica: 7,82 W/(m·K)
Calor específico: 480 J/kg·K
Punto de fusión: 1517 K
Entalpía de fusión: 12,05 kJ/mol
Punto de ebullición: 2235 K
Entalpía de vaporización: 226 kJ/mol
Presión de vapor: 121 Pa a 1517 K
Velocidad del sonido: 5150 m/s a 293,15 K
Isótopos más estables
Iso. AN (%) Vida media MD ED (MeV) PD
52Mn Sintético 5,591 d ε 4,712 52Cr
53Mn Sintético 3,74E6 a ε 0,597 53Cr
54Mn Sintético 312,3 d ε 1,377 54Cr
β- 0,697 54Fe
55Mn 100 El Mn es estable con 30 neutrones
Valores en el SI y en condiciones normales (0 ºC y 1 atm), salvo indicación en contra.

El manganeso es un elemento químico de número atómico 25 situado en el grupo 7 de la tabla periódica de los elementos y se simboliza como Mn.

Características principales

El manganeso es un metal de transición blanco grisáceo, parecido al hierro. Es un metal duro y muy frágil, refractario y fácilmente oxidable. El manganeso metal puede ser ferromagnético, pero sólo después de sufrir un tratamiento especial.

Sus estados de oxidación más comunes son +2, +3, +4, +6 y +7, aunque se han encontrado desde +1 a +7; los compuestos en los que el manganeso presenta estado de oxidación +7 son agentes oxidantes muy enérgicos. Dentro de los sistemas biológicos, el catión Mn+2 compite frecuentemente con el Mg+2. Se emplea sobre todo aleado con hierro en aceros y en otras aleaciones.

Aplicaciones

  • Es importante para la fabricación de aceros. El manganeso reacciona con el azufre presente formando sulfuro de manganeso, MnS, evitando que el azufre reaccione con el hierro (aumentando la fragilidad y siendo más difícil de forjar); también el exceso puede reaccionar con el carbono dando carburos de manganeso, mejorando las propiedades mecánicas del acero. Además, el manganeso tiene propiedades desoxidantes y evita la formación de burbujas.
  • La mayor parte del manganeso se emplea para obtener ferromanganeso (contiene un 80% en Mn). Esta aleación de manganeso y hierro se obtiene por reducción del trióxido de dihierro Fe2O3, y el dióxido de manganseo, MnO2.
  • También se emplea en el silicomanganeso, una aleación con un 60-70% en manganeso y un 15-30% en silicio.
  • Puede estar presente en otras aleaciones, por ejemplo con aluminio.
  • El dióxido de manganeso, MnO2 se utiliza como despolarizador en pilas secas, llamadas también pilas tipo Leclanché o de cinc/carbono (Zn/C). También se encuentra en las pilas alcalinas o de cinc/dióxido de manganeso (Zn/MnO2).
  • El MnO2 también se emplea en la obtención de pinturas y en la decoloración del vidrio.

Historia

Se ha encontrado dióxido de manganeso, MnO2, en pinturas rupestres (dando un color negro). También se han utilizado a lo largo de la historia, por ejemplo por los egipcios y los romanos, compuestos de manganeso para decolorar el vidrio o bien darle color. Asimismo se ha encontrado manganeso en la menas de hierro utilizadas por los espartanos, y se piensa que tal vez sea debido a esto la especial dureza de sus aceros.

En el siglo XVII, el químico alemán Glauber, produjo por primera vez permanganato, un reactivo de laboratorio bastante utilizado. A mediados del siglo XVIII, el dióxido de manganeso se empleó para la producción de cloro. El químico sueco Scheele fue el primero que descubrió que el manganeso era un elemento, pero fue J. G. Gahn quien lo aisló por reducción del dióxido con carbono.

A principios del siglo XIX se comenzó a probar el manganeso en aleaciones de acero. En 1816 se comprobó que endurecía al acero sin hacerlo más frágil.

Símbolo del Mn usado por Dalton, un círculo con las letras Ma en su interior Símbolo químico empleado por Dalton para el manganeso.

Papel biológico

El manganeso es un oligoelemento; es considerado un elemento químico esencial para todas las formas de vida.

Se ha comprobado que el manganeso tiene un papel tanto estructural como enzimático. Está presente en distintos enzimas, destacando la superóxido dismutasa de manganeso (Mn-SOD), que cataliza la dismutación de superóxidos, O2-; la Mn-catalasa, que cataliza la dismutación de peróxido, H2O2; así como en la concavanila A (de la familia de las lectinas), en donde el manganeso tiene un papel estructural.

En humanos, el manganeso se absorbe en el intestino delgado, acabando la mayor parte en el hígado de donde se reparte a diferentes partes del organismo. La cantidad diaria recomendada es de entre 1 a 5 mg, cantidad que se consigue a través de los alimentos.

Abundancia y obtención

Es el segundo metal más abundante en la corteza terrestre, por detrás del hierro, y está ampliamente distribuido.

Se encuentra en cientos de minerales aunque sólo una docena tiene interés industrial. Destacan: pirolusita (MnO2), psilomelana (MnO2·H2O), manganita (MnO(OH)), braunita (3Mn2O3·MnSiO3), rodonita (MnSiO3), rodocrosita (MnCO3), hübnerita (MnWO4), etc. También se ha encontrado en nódulos marinos, en donde el contenido en manganeso oscila entre un 15 y un 30%, y de donde sería posible extraerlo.

Los países con mayores yacimientos de minerales de manganeso son Sudáfrica, Ucrania y China.

El metal se obtiene por reducción de los óxidos con aluminio, y el ferromanganeso se obtiene también reduciendo los óxidos de hierro y manganeso con carbono. También puede obtenerse por electrólisis del sulfato de manganeso:

MnSO4 + H2O → Mn + H2SO4 + ½ O2

Compuestos

El permanganato de potasio, KMnO4, es un reactivo de laboratorio muy común debido a sus propiedades oxidantes.

El dióxido de manganeso, MnO2 se emplea como despolarizador en pilas secas. También se puede usar para decolorar vidrio que presente color verde debido a la presencia de trazas de hierro. Este óxido también se emplea para dar color amatista al vidrio, y es responsable del color de la amatista (una variedad del cuarzo). Además, se utiliza en la producción de cloro y oxígeno.

Precauciones

El manganeso en exceso es tóxico. Exposiciones prolongadas a compuestos de manganeso, de forma inhalada u oral, pueden provocar efectos adversos en el sistema nervioso, respiratorio, y otros.

El permanganato potásico, KMnO4, es corrosivo.

Referencias

H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh  
  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr