Mangan | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fragmente de mangan pur (99,9%), rafinate prin electroliză, lângă un cub de 1 cm³ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Poziția în tabelul periodic | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Simbol | Mn | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numele de familie | Mangan | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numar atomic | 25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
grup | 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Perioadă | A 4- a perioadă | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
bloc | Blocul d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Familia de elemente | Metal de tranziție | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configurare electronică | [ Ar ] 3 d 5 4 s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronii după nivelul de energie | 2, 8, 13, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Proprietățile atomice ale elementului | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masă atomică | 54,938044 ± 0,000003 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raza atomică (calc) | 140 pm ( 161 pm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raza covalentă |
139 ± 5 pm ( rotire redusă ) 161 ± 8 pm ( rotire mare ) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raza Van der Waals | 126 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Starea de oxidare | +7, +6, +4, +2 , +3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegativitate ( Pauling ) | 1,55 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxid | Acid puternic | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energiile de ionizare | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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 - lea : 435163 eV | 16 e : 1134,7 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
17 e : 1224 eV | 18 - lea : 1317 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
19 - lea : 1437 eV | 20 - lea : 1539 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
21 e : 1644 eV | 22 nd : 1788 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
23 e : 1 879,9 eV | 24 e : 8.140,6 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
25 e : 8.571,94 eV | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Izotopii cei mai stabili | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Proprietăți fizice simple ale corpului | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stare obișnuită | solid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa volumică | 7,21 până la 7,44 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sistem de cristal | Cubic centrat | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Duritate | 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Culoare | Alb argintiu | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punct de fuziune | 1246 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punct de fierbere | 2.061 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energia de fuziune | 12,05 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energie de vaporizare | 226 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumul molar | 7,35 × 10 -6 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presiunea de vapori | 121 Pa la 1243,85 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Viteza sunetului | 5150 m · s -1 până la 20 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Căldură masică | 480 J · kg -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductivitate electrică | 0,695 x 10 6 S · m -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductivitate termică | 7,82 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Variat | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o ECHA | 100.028.277 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o EC | 231-105-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Precauții | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stare pulbere :
Pericol H260, P223, P231, P232, P370, P378, P422, H260 : La contactul cu apa eliberează gaze inflamabile care se pot aprinde spontan P223 : Evitați contactul cu apa, din cauza riscului de reacție violentă și aprindere spontană. P231 : Manevrați sub gaz inert. P232 : Protejați-vă de umezeală. P370 : În caz de incendiu: P378 : Folosiți ... pentru dispariție. P422 : Stocați conținutul sub ... |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D2A, D2A : Material foarte toxic care provoacă alte efecte toxice Toxicitate cronică: manganism Dezvăluirea la 0,1% conform criteriilor de clasificare |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Transport | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
40 : material inflamabil solid sau auto-reactiv sau autoîncălzitor Număr ONU : 3089 : PULBURĂ METALICĂ INFLAMABILĂ, clasa NSA : 4.1 Etichetă: 4.1 : Solide inflamabile, substanțe autoreactive și solide explozive desensibilizate Ambalare: Grup de ambalare II / III : materiale moderat / ușor periculoase. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Unități de SI & STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Manganul este elementul chimic din numărul atomic 25, simbolul Mn. Corpul unic este un metal de tranziție .
Manganul este un element din grupa VII și perioada IV , prin urmare mijlocul primei serii de așa-numitele metale de tranziție. Grupul de mangan include, pentru chimiști, mangan, tehneziu , reniu și, de altfel, bohriul transactinid sintetic radioactiv . Structura electronică a atomului de mangan este [Ar] 4s 2 3d 5 justifică o stare de oxidare maximă egală cu 7 sau VII. În natură, stările II și III (acestea din urmă stabilizate ca complexe) sunt cele mai frecvente. Manganul, luând 1,55 ca valoare a electronegativității lui Pauling , este cel mai electropozitiv element și, de asemenea, cel mai abundent din al șaptelea grup de tranziție, este mult mai reactiv decât reniul, precum și în grupurile lor respective, adică al șaselea iar a opta , cromul și fierul sunt tungsten și osmiu. Tehniciul, unul dintre primele elemente produse de om, este aproape inexistent în mod natural.
În timp ce corpul metalic simplu nu este magnetic, corpul compusului sulfat de mangan , ca cristale incolore acumulate în pulbere albă, prezintă proprietăți magnetice.
Manganul relativ abundent este al patrulea metal cel mai des întâlnit în societățile moderne, după fier, aluminiu și cupru.
Mineralogia și chimia suedeză au dezvăluit elementul „mangan” în magnezie neagră sau „magnezie neagră” în latină, fie dioxid de mangan , fie piroluzitul mineral natural cu formula chimică MnO 2. Acest compus mineral, bine cunoscut în Antichitate, își ia numele din orașul lidian Magnesia din Sipyle , care a tranzacționat în el.
Chimistul Bergman lansează studii despre magnezia neagră unde suspectează un element necunoscut, elevul său Carl Wilhelm Scheele este primul chimist care recunoaște că „manganul” este un element chimic singular, folosind magnezia neagră pentru a genera gaze oxidante, oxigen în 1773 și clor în 1774 , oxigen gazos fiind evident menționat mai târziu de Lavoisier. Scheele l-a lăsat pe colegul său, chimistul pregătitor Johan Gottlieb Gahn , să izoleze corpul simplu din metal pur de mangan în 1774 prin reducerea dioxidului de mangan într-un creuzet cu carbon. Klaproth care își reproduce preparatul îi dă în 1808 un nume latin „magneziu” și german das Magnesium ( sic ) într-un mod efemer, în timp ce Humphrey Davy numise magnaum elementul actual și magneziul corpului simplu. Chimistul francez Guyton Morveau dă în cele din urmă , în nomenclatura sa inspirat elemente Lavoisian numele de mangan în 1785, având un cuvânt de mangan francez, arătând de la sfârșitul anului al XVI - lea secol pentru bărbați ești magnezie negru. Acesta din urmă se referă la cuvântul italian sau venețian mangan desemnând și magnezie neagră, derivată probabil din latina medievală manganesa sau manganesia nigra , după modificarea magneziei negre , cu excepția cazului în care este vorba de o codificare dialectală a producătorilor de sticlă medievali din insula Murano .
Proprietățile magnetice ale pirolusitei, de altfel cel mai adesea strâns asociate cu oxidul de fier sau magnetitul, erau deja cunoscute, termenul masculin greco-latin magnez, magnetis , cel mai adesea magnetem sau lapis magnez de aceeași origine, desemnează și magnetul, „piatra de magnezie "sau" piatra magnetului ", care manifestă o forță sau putere, în timp ce termenul feminin magnez (ia) affublé al unui calificativ desemnează o anumită materie. Nigra magnezie , corpul pigment mineral negru, inserat în mod natural sau artificial în argile și ocru, este de asemenea folosit inca din timpuri preistorice în picturile de mai mult de 17 000 de ani. De Egiptenii și romanii folosesc compuși de mangan în fabricarea sticlei , la culoare sau decolora ea. Magnezia neagră, un compus destul de obișnuit al dioxidului de mangan natural, a fost și este încă folosită pentru decolorarea sticlei, deoarece fluxurile de sticlă sunt adesea ecologizate de ioni feroși. Termenul mineralogic „pirolusit” amintește de acest vechi know-how de geamier, deoarece în greacă înseamnă „ceea ce se dizolvă (și acționează) prin foc”. MnO 2este un oxidant al ionilor de fier Fe 2+în ioni ferici Fe 3+, lăsând o sticlă incoloră până la maro în funcție de concentrație . Acest dioxid de mangan utilizat în sticlărie a fost numit „săpun de sticlă”, deoarece a fost folosit pentru albirea sticlei mai mult sau mai puțin întunecate, opacificate sau înnegrite.
Manganul a fost găsit în minereuri de fier folosite de popoarele grecești antice, în special de lacedaemonieni sau spartani . Pare plauzibil că duritatea excepțională a oțelului spartan provine din producția controlată a unui aliaj de fier-mangan. Cei pricepuți în domeniu, încă din Antichitate, fără cunoștințe chimice moderne despre corpurile minerale, știu să folosească magnezia neagră sau oxidul natural de mangan ca „flux activ”. Minereurile de fier și oxizii de mangan, prin reducerea cărbunelui, dau diferiți compuși de feromanganeză, care pot fi utilizați pentru a realiza lame de fier acoperite cu oțel sau bronzuri specifice după turnarea cu cupru.
În secolul al XI- lea, textele arabe indică faptul că adăugarea de magnezie neagră în producția de oțel topit în creuzet a crescut rezistența ( oțelul Damasc ).
În XVII - lea secol , chimistul german Johann Rudolf Glauber reușește să producă permanganat. În prima jumătate a secolului al XVIII- lea , dioxidul de mangan a fost folosit pentru a produce clor . În XIX - lea secol, este un oxidant comun în laboratoare și în industrie. Se utilizează pentru a prepara oxigen sau gaze de clor la scară industrială , precum și cloruri de înălbire precum înălbitor , apă Labarraque sau chiar clorură de calciu , înainte de procesul solvay .
Spre începutul secolului al XIX - lea secol , oamenii de știință au început să studieze utilizarea de mangan în fabricarea oțelului și a obținut brevete . În 1816 , s-a observat că adăugarea de mangan la fier l-a întărit fără a-l face mai fragil. În 1858, primul proces de fabricație a oțelului (procesul Bessemer) a lansat utilizarea manganului în metalurgie, urmând tehnicile dezvoltate de Robert F. Mushet . De fapt, blocurile de mangan sulfului din minereuri de fier rele în formă de zgură . Cea mai mică urmă de sulfură de fier , un flagel pentru fierarii vechi, face ca oțelul să fie fragil. Manganul blochează, de asemenea, gazul de oxigen dizolvat în fluxurile moderne de proces, iar formarea ușoară a dioxidului de mangan previne formarea nedorită a buzunarului de aer, adică vezicule la răcirea fluxurilor. Aliaje pe bază de fier, mangan și carbon, cu fracturi sclipitoare, denumite Spiegeleisen în limbajul tehnic german (literalmente „oglindă de fier” sau „oglindă / fier”), apoi în jurul anului 1890 prin abrevierea „spiegel” în limbajul tehnic internațional, desemnează turnul specular fierul procesului Bessemer .
La începutul Belle Époque , oțelul de mangan, foarte dur, rezistent la abraziune, a făcut o impresie de durată pentru utilizarea șinelor de cale ferată, în timp ce o proporție mare de elice pentru nave au fost turnate cu aliaje de cupru și feromangan și că „bronzurile de mangan”. sunt dezvoltate în conformitate cu același principiu și pentru aplicații similare.
Chimistul francez Gabriel Bertrand , în urma chimistului-naturalist Hikorokuro Yoshida, un specialist japonez în arborele de lac, remarcă faptul că doza mică de mangan joacă un rol de îngrășământ catalitic pentru plantele cultivate, promovând asimilarea îngrășămintelor. Acest chimist și biolog francez, de asemenea la originea conceptului de oligoelemente , deschide calea către agrochimie și cultivare intensivă.
Dioxidul de mangan a fost folosit timpuriu ca agent depolarizant înconjurând catodul lui Georges Leclanché a bateriei de celule uscate . Catodul bateriilor alcaline sau bateriilor alcaline clasice, inițial cu anod de zinc, dezvoltat de o echipă în jurul lui Lewis Urry și îmbunătățit de cele ale lui Samuel Ruben sau Karl Kordesch în secolul trecut, este preparat din dioxid de mangan și pulbere de carbon. Bioxidul de mangan bine dezvoltată se găsește în baterii și baterii litiu dezvoltate la sfârșitul XX - lea secol .
În 1831, opera de chimie a lui Berzélius se află la originea introducerii adjectivului manganos , pentru a califica compusul MnO, Clorură de mangan MnCl 2care obține o utilizare în vopsire pentru a compune bistre de mangan , sulfatul de mangan MnSO 4și mai târziu toți compușii Mn (II). În 1840, Dicționarul Academiei Franceze acceptă adjectivele manganesiferous de calificare ce conține mangan și manganic , precum și cuvântul manganat , corespunzător anhidrida manganic MnO 3și săruri ale acidului necunoscut corespunzător, deja familiar chimistilor, cum ar fi trisulfatul de mangan, Mn (SO 4 ) 3. Adjectivul manganic este folosit pentru a califica compușii de Mn de valență VI.
Cu toate acestea, se pare că adjectivele mangan , adică amestecate cu mangan și mangan , sau care conțin Mn, citate în dicționarul Larousse erau deja obișnuite în laboratoarele de mineralogie și chimie înainte de 1870.
De dicționare Larousse atestă cuvintele manganine și Manganita în 1873, apoi la cuvântul permanganite și permanganatul adjectivul corespunzător în 1874. Cuvântul Manganita, în plus față de sensul mineralogic de oxid hidratat naturale de mangan de gri-negru la culoare neagră, desemnează oxizi dubli de MnO 2și un alt sescvioxid de metal sau săruri chiar derivate din MnO 2. Manganul și-a schimbat genul în 1922, devenind manganină , fără a-și schimba semnificația: corespunde aliajului de cupru cuprins între 82 și 83%, 13-15% mangan și restul de nichel, marcă comercială înregistrată a unui material metalic, de exemplu sub forma a sârmei de manganină (e) utilizate pentru rezistențe electrice sau înfășurări.
Anhidridă permanganică Mn 2 O 7poate reacționa cu un alcalin în prezența unui oxidant puternic, nitrat sau clorat, pentru a produce permanganați alcalini. Permanganatul de potasiu este un oxidant energetic folosit deja în laborator în 1874. Este oxidantul manganimetriei în analiza volumetrică, de exemplu a apei contaminate. De asemenea, este esențial în medicină ca un puternic dezinfectant, de exemplu pentru spălarea mâinilor ( sic ) și a rănilor. Este necesară o utilizare antiseptică specifică pentru tratarea bolilor venerice, în special a gonoreei, care face ravagii. În cele din urmă, industria înlocuiește uneori manganatele alcaline cu permanganatele, care sunt, de asemenea, înălbitoare puternice ale materialelor organice. Utilizarea sa se răspândește în tratarea bureților vegetali, precum și a pastelor de hârtie. Permanganatele de potasiu și calciu sunt, de asemenea, utilizate în dezinfectarea apei.
Prefixele mangano- sau manganoso- sunt utilizate respectiv în chimia anorganică și organică pentru a indica prezența manganului în structura chimică. Și , uneori este justificat aposteriori manganocalcite sau carbonat de mangan, manganostibite sau fier Antimoniatul și de mangan, manganowolframite wolframat naturale Mn, Manganolite sau mangan naturale silicat, manganopectolite sau pectolite mangan conținut de calciu variabil anioni, compuși manganoso-amoniu sau săruri de oxid de mangan și amoniac ... Există totuși denumiri care persistă adesea din motive fonetice, manganagrafit sau silicat natural de mangan hidratat, manganapatit sau fosfat natural de var de mangan (de ordinul a 6 procente), „manganamfibol” care este un rodonit cu un conținut ridicat de Mn ....
Manganul are 26 de izotopi artificiali cunoscuți, cu un număr de mase cuprinse între 44 și 69 și șapte izomeri nucleari . Numai unul dintre acești izotopi, 55 Mn, este stabil și reprezintă tot manganul natural, făcând din mangan un element monoizotopic și, de asemenea, un element mononucleidic . Masa sa atomică standard este, prin urmare, masa izotopică de 55 Mn: 54,938 045 (5) u .
Manganul este al treilea cel mai abundent metal de tranziție din scoarța terestră, după fier și titan. Clarke este în ordinea de 1000 g la 850 g pe tonă în scoarța terestră, valorile estimate sunt semnificativ mai mari, între 1500 g și 1600 g pe tonă, în granitoidele și inferior, între 400 g și 500 g pe tonă , în roci magmatice de bază. Este un element moderat abundent.
Manganul apare și, în special, ca compuși Mn hidrați asociați cu micro-boabe de cuarț, argile și feldspat , în așa-numiții noduli polimetalici de pe fundul fundului mării. Nodulii cei mai avantajoși din punct de vedere economic au o dimensiune a particulelor de ordinul a 8 cm în diametru mediu și pot conține în medie 30% din masă de compuși Mn. Apa structurală este adesea în proporție egală sau mai mare în masă. Acești noduli conțin, de asemenea, fier , nichel , cobalt , cupru , zinc , molibden , titan , ceriu uneori la o rată de 1,5 până la 50%, dar cel mai adesea la niveluri scăzute. Câteva zone abisale din Pacific ar susține aproximativ 120.000 kg / km 2 de mangan, iar rezervele de minereu manganifer practic reunite ar putea depăși treizeci de miliarde de tone. Dar operațiunea este dificilă din cauza dimensiunii centimetrice a bobului și a adâncimii zăcămintelor și nu fără consecințe asupra biodiversității fundului oceanului.
Nodulii de oxid metalic pe bază de Fe și Mn provin din eroziunea depozitelor primare de silicați de mangan. Ele pot proveni, de asemenea, mai recent din coroziunea oțelului în nave sau instalații artificiale.
Elementul mangan se găsește în mulți silicați, prin substituție cu ionul feros sau în diverși oxizi. Manganul intră cu ușurință în soluție, apoi poate precipita și se poate concentra în roci sedimentare chimice, cum ar fi minereuri oolitice cu gangă calcaroasă, minereuri cu gangă silicioasă sau dolomitică sau noduli polimetalici deja descriși.
Pirolusit MnO 2pătratic și rodocrozit MnCO 3adică să spunem „manganspath“ sau a chimiști desfășurarea dialogului vechi sau mineralogului, rodonit CaMn 4 (Si 5 O 15 ), braunit Mn 7 SiO 12, sau chiar manganit MnO (OH)ac monoclinic cu gemeni negri până la maronii și hausmannită Mn 3 O 4venele hidrotermale și rocile sedimentare oolitice sunt minerale comune. Acreza Mn 2 O 3 • H 2 O, braunitul și hausmannitul pot fi frecvente în unele soluri. Alabandite sau anterior alabandine este un cub MnS de sulfură de mangan.
Există depozite uriașe de oxizi de mangan necristalin care însoțesc uneori piroluzitul, sunt denumite generic wad .
Manganul nativă a fost evidențiată la scara micrometru de o echipa geologică rus în 2001, dar validarea studiului, este adevărat delicată cu privire la aceste probe rare, a fost respinsă de către Asociația Internațională de Mineralogie . Numeroasele minerale ale manganului, sub formă de compuși chimici ai manganului, sunt asociate mai ales în practică cu minereuri de fier sau, în caz contrar, cu diverse roci care conțin o cantitate semnificativă de fier și crom. În cazuri excepționale, apa feruginoasă poate conține o concentrație maximă de diverși anioni de mangan de 0,5 g / l .
Cele mai Minereurile abundente sunt oxizi de mangan: pirolusit MnO 2 , vechiul psilomelane [(Ba, H 2 O) 2 Mn 5 O 10 ], grupul de cryptomelanes sau coronadite, hidroxizi sau oxihidroxizii produse din alterare, cum ar fi amestecuri de vernadite, birnessite ... sau carbonați cum ar fi rodocrozit (MnCO 3 ). Se găsesc în „stratiforme simgenetice, sedimentare sau hidrotermale-sedimentare (în special în mediu detritic, dar și în mediu carbonat ) sau depozite vulcan-sedimentare, rezultate din precipitații chimice în mediu apos, în condiții fizico-chimice favorabile” .
Înainte de mijlocul secolului al XIX - lea lea , în Franța, mineralele exploatate care se potrivesc cu un număr mare de minerale, în special oxizi, hidroxizi, oxihidroxizii, silicați ... mangan inserate în roci de obicei sunt numite generic de un nume de mangan . Minele din sectoarele Périgueux și Saint-Martin , etc. din Dordogne , erau active sub Regimul Antic: manganul era numit acolo „pierre de Périgueux”. Diviziunile mineralogice sub Consulat și Imperiu indică în special departamentele producătoare din Sâone-et-Loire (renumit sector minier al Romanèche, lângă Mâcon), Loire, Bas-Rhin ( Dambach ), Sarre (mina Kreslenich, cantonul Wadern ), Gard (mina Cévennes din Saint-Jean de Gardonenque ) și Périgord.
Perioada Restaurării a relansat investigațiile miniere. Manganul este exploatat din nou din 1817 în Saint-Martin-de-Fressengeas , apoi în Milhac de Nontron din 1833 până în 1841 și în Saint-Pardoux-la-Rivière din 1840 până în 1912. Din 1823 până în 1949 (data închiderii producției metropolitanei) producția minieră de Saint-Prix din Saône-et-Loire), Franța a produs conform biroului de cercetare geologică și minieră „doar aproximativ 0,875 Mt de minereu la grade sub 50% Mn” . Majoritatea cazărilor sunt modeste și izolate. Resursele profitabile și exploatabile sunt situate în sud, în Pirinei, Corbières , în Montagne Noire și la marginile nord / nord-est ale masivului central. De exemplu, minereul este exploatat acolo în districtul Las Cabesses din Ariège de către al doilea producător francez de mangan (cu 0,195 Mt de minereu extras din1890 la 1946), un alt sit (depozite mai dispersate rezultate din mineralizarea lenticulară de grad scăzut îngropată în straturile mezozoice de gresie, argile Permo - triasice și bazale Lias sunt exploatate de exemplu la Chaillac în Indre.
Minereul este rar prezent sub formă de vene mari, cu excepția Romanèche din Saône-et-Loire, care a fost principalul producător francez, cu 0,435 Mt de minereu extras din1823 la 1919. Unele mine (zece) de dimensiuni modeste au funcționat în altă parte (Pirinei, Montagne Noire, Corbières, Morvan) în secolele al XIX- lea și începutul secolului al XX- lea , producând de la 2 000 la 28 000 de tone de minereu în total pe zăcământ.
Substanțial toate minereul este utilizat pentru a produce la sfârșitul XX - lea secol de feroaliaje din feromangan sau feromagneziu rafinat și / sau silicomangan compoziție aproximativă de Mn 65-68%, Si 16 la 21%, C de la 1,5 la 2%.
Manganul Mn este un solid cenușiu sau cenușiu-albicios, un metal dur gri-alb sau cenușiu care seamănă cu fierul . Atomii cu o rază sferică de aproximativ 1,4 Å constituie un cristal cu un sistem reticular cubic centrat, cu un parametru de plasă de 6,28 Å . Este un metal limpede cu o densitate de 7,2 până la 7,44 (pur), cu o duritate Mohs de ordinul a 5 până la 6 ½, foarte fragil și fragil. Acest corp metalic simplu există în patru forme alotrope sau soiuri cubice, cel mai comun Mn α cu densitate 7,44 stabil până la 742 ° C înainte de a se transforma în Mn β , o formă clasică cu densitate mai mică 7,29 obținută prin aluminotermie, apoi pe Mn γ la 742 ° C și Mn Ö după 1160 ° C . Aceste modificări ale structurilor cristalochimice sunt reversibile. Depozitele de Mn metal prin electroliză lasă în esență o fază Mn γ cu o densitate minimă de 7,18 care se transformă rapid în repaus la temperatura camerei în Mn α .
Manganul este mai mică decât fuzibil fier într - o atmosferă inertă, se topește ușor , la aproximativ 1246 ° C și fierbe la aproximativ 2061 ° C . Oxidarea sau „atacul de oxigen ” este foarte lentă la temperatura camerei. Dar, încălzit în aer, se oxidează ușor , arde, oxidarea puternică sau „combustia” lăsând tetraoxidul de mangan Mn 3 O 4. Pulberea fină de mangan se aprinde spontan în aer la temperatura camerei. În vrac, se poate oxida și în aer pentru a da dioxid de mangan MnO 2.
Manganul este antiferomagnetic , este feromagnetic doar după un tratament specific. Primul potențial de ionizare se ridică la 7.434 V . Metalul și ionii săi cei mai comuni sunt paramagnetici . Conductivitatea electrică este de 4% IACS, adică definită în raport cu cea a pur cupru .
Este ușor atacat de acizi diluați și chiar de acid acetic . În acest caz, metalul eliberează cationi divalenți Mn 2+ în funcție de potențialul reacției de echilibru electrochimic reversibil.
Mn 2++ 2 e - == Mn 0metal mangan cu ε 0 = -1,18 VAtacul concentrat de acid azotic eliberează echivalentul cationi tetravalent sau MnO 2. Se dizolvă în acizi degajând hidrogen . Reduce acizii oxidanți, de exemplu acidul sulfuric în dioxid de sulf .
Corpul simplu din metal de mangan descompune foarte încet deja apa rece, eliberând hidrogen . Se descompune apă la 100 ° C . În condiții adesea dificil de controlat, praful de mangan fin împărțit, în realitate după formarea la suprafață a dioxidului de mangan incipient, catalizează descompunerea peroxidului de hidrogen sau a peroxidului de hidrogen în soluție apoasă.
Corpul simplu de mangan nu este protejat de un strat de oxizi. Reacționează cu majoritatea corpurilor metaloid. Trebuie remarcat faptul că la temperatura obișnuită, reactivitatea rămâne scăzută. Dar reactivitatea crește prin încălzire și devine ușoară la temperaturi ridicate. De exemplu, combinațiile sale cu oxigen, sulf, antimoniu, corpuri cu halogen sunt ușoare. Acesta este motivul pentru care manganul elimină impuritățile în diferite procese de metalurgie a fierului.
Manganul reacționează cu azot la aproximativ 1200 ° C , lăsând azotură de mangan Mn 5 N 3.
Diferitii oxizi de mangan pot fi reduși cu carbon sau cărbune într-un cuptor electric. Dar corpul simplu conține o mulțime de urme de impurități pe bază de carbon. Aluminothermy , adică reacția cu pulbere de aluminiu, este de asemenea o tehnică veche, deja descrisă de lecții de chimie ale Louis Troost . Astfel, reducerea puternic exotermă a MnO 2în lipsa celei de Mn 3 O 4 face posibilă obținerea unui singur corp metalic.
3 MnO 2solid + 4 Alpulbere metalică → 3 Mnmangan β + 2 Al 2 O 3alumina cuDe asemenea, putem reduce clorura de mangan MnCl 2de sodiu metalic. Carbonatul de mangan încălzit până la roșu alb într-un creuzet de var (înconjurat de var) sau într-un creuzet refractar poate fi redus prin cărbune activ.
Manganul metalic poate fi preparat industrial dintr-o soluție de sulfat de Mn (II) și acid sulfuric bimolar, prin impunerea unei tensiuni de 4,5 V cu un curent de aproximativ 35.000 de amperi. Pe lângă MnSO 4, Electroliza MnCl 2 este, de asemenea, o tehnică cunoscută.
Rafinarea metalului de mangan s-a dezvoltat cu utilizări chimice sau electrotehnice care necesită o puritate mai mare. Metalul pur a rămas mult timp obiectul unei producții destul de derizorii, de ordinul a câteva%, comparativ cu producția ultra-majoritară de feromangan , bazată pe 30 până la 80% din masa de mangan, pentru industria siderurgică. furnalele umplute cu cocs și minerale mixte de Fe și Mn. Diferit de compușii intermediari din urmă, dar obținuți și prin reducerea minereurilor de mangan cu carbon, spiegelurile au doar un conținut mai mic de 30% în masă de Mn.
Manganul este adesea aliat cu fier (cu simbolul chimic Fe), dă oțeluri mai dure, cu proprietăți mecanice speciale. Manganul, notat prin convenția M în vechea fabricare a oțelului, este introdus în special în oțel prin fier și aliaje de oțel, care este declinat în feromanganez, silicomanganez ... Manganul este mai presus de toate un adaos de metal, care crește calitățile chimice și mecanice ale fontelor și oțeluri. Oțelurile moderne cu conținut scăzut de Mn, de ordinul a 2% din masă, sunt ușor de lucrat la temperaturi ridicate. Superaliajele de fier și mangan admit cel puțin 8-15%, ceea ce crește semnificativ rezistența la tracțiune, duritatea și rezistența la posibilele șocuri violente ale materialului. Oțelul Hadfield la 12 sau 13% în greutate mangan se întărește sub stres, sub impact repetat. Oțelul dezvoltat de Robert Hadfield suportă uzura și impactul frecvent.
Dintre aliajele cu fier, să nu uităm de fonta cu mangan.
Anumite aliaje Fe Mn, posibil cu siliciu (Si) și / sau crom (Cr), au proprietăți superelastice. Alte aliaje, precum nichelul (Ni 0,52 ) Mn 0,24 galiu (Ga 0,24 ) au memorie de formă feromagnetică.
Se găsește cu Cr și tungsten (W) pentru a garanta nedeformabilitatea aliajului. În acest fel, oțelurile speciale se bazează pe scule, șine de comutare, plăci de armătură, plăci de armură sau căști de protecție grele. Există, de asemenea, oțeluri de carburare cu Cr și bor (B), oțeluri austenitice cu Cr, Mn și Ni, oțeluri specifice cu Mn, Ni molibden (Mo), Cr, Mn Si ..., de exemplu oțeluri rezistente la fluaj Mn (Ni ) Oțeluri Mo, oțeluri magnetice Mn Cr (Ni)
Este, de asemenea, prezent în bronzuri sau cupro-aliaje . Se găsește frecvent în aliaje de metale neferoase de aluminiu (Al), cupru (Cu), zinc (Zn) și staniu (Sn), pentru uz industrial. Acestea includ alama de mangan rezistentă la apa de mare, cândva obișnuită în industria construcțiilor navale.
Aliajul cu manganină 84% Mn 12% Ni 4% prezintă atât o rezistivitate electrică foarte scăzută de ordinul 0,45 × 10 −6 Ωm, cât și o variație liniară a acesteia la presiuni foarte mari. Introducerea Mn face astfel posibilă fabricarea de rezistențe electrice calibrate sau standard, termocupluri electrice și dispozitive magnetice. Astfel, manometre electrice garantează înaltă precizie a măsurătorilor de presiune de aproximativ 30 x 10 6 hPa la temperaturi ridicate .
Aliajul constantan pe baza de Cu 55% Ni 44% Mn 1% , cu Zn si Sn are o rezistivitate electrică practic nemodificată de ordinul a 50 x 10 -8 Wm la 20 ° C .
Manganul face posibilă obținerea aliajelor de aluminiu cu rigiditate consolidată, de exemplu cutii cilindrice pentru băuturi. Aceste aliaje rezistente la fracturi se găsesc și în industria auto.
Aliajele de mangan și titan sunt utilizate pentru piesele turnate din oțel. Aliajele de Mn cu Ni sunt interesante pentru maleabilitatea lor. De remarcat și aliajele ușoare cu siliciu, cobalt, zinc, staniu, bismut, unde Mn îmbunătățește proprietățile mecanice și rezistența la coroziune.
În afară de starea metalică 0, cele mai frecvente stări de oxidare sunt +2, +3, +4, +6 și +7, deși toate stările cuprinse între +1 și +7 sunt observate cu -1 și -3.
Mulți dintre compușii din mangan sunt colorați. Oxidarea starea 2 până la 7 includ diclorură de mangan Mn II Cl 2roz, trifluorură Mn III F 3dioxid roșu, precipitat Mn IV O 2maro, ion de manganit Mn V O 4 3-albastru, ionul de manganat Mn VI O 4 2-verde și în cele din urmă ionul permanganat Mn VII O 4 -Violet. Solubilitatea oxizilor, în special a celor inferioare, este destul de similară pentru elementele Mn, Cr și Fe. Nu este o coincidență faptul că geochimistul întâlnește adesea elementele fier și mangan împreună.
Oxizii și oxanionii posibili ai manganului sunt cu atât mai acizi și mai oxidanți cu cât starea lor de oxidare este ridicată. Deoarece sunt și mai oxidante într-un mediu acid, pe măsură ce cresc gradul lor de oxidare, sunt mai ușor de produs într-un mediu bazic.
Starea de valență 0 este reprezentată de corpul metalic unic Mn și compuși carbonilici, sau chiar complexe de coordonare singulară, cum ar fi K 6 [Mn (CN) 6 ]. 2 NH 3 evident instabil și foarte reducător.
Rare, cationul monovalent Mn + este prezent doar stabilizat în formă complexă în stare solidă.
Cationul Mn 2+este foarte roz roz, nu foarte acid, fără proprietăți reducătoare, greu de oxidat în soluție apoasă și deseori în competiție cu Mg 2+în sistemele biologice. Acțiunea alcalinilor , de exemplu hidroxidul de potasiu sau carbonatul de potasiu în soluție apoasă, face posibilă obținerea unui precipitat de hidroxid de mangan, acest corp de bază dând prin acțiunea aerului sau prin calcinarea ușoară a oxidului de mangan, un alt corp de bază.
Mn 2+aq + 2 OH -ion hidroxil cu baze puternice → 2 Mn (OH) 2precipitat gelatinos mai întâi roz apoi maro în aer MnOAcțiunea sulfurilor alcaline, cum ar fi Na 2 Ssau K 2 S lasă precipitate de sulfuri albe roz în lichioruri neutre.
Anhidre manganeziu săruri , foarte adesea obținute prin încălzire, sunt în general albe în timp ce sărurile hidratate corespunzătoare, care încorporează apă de cristalizare, sunt de culoare roz. Analogia este adesea evidentă cu ionii Fe 2+ divalenți, Co 2+, Nici 2+, Cu 2+și Zn 2+. Să menționăm acești anioni complecși cu anionul fosfat MnPO 4 2-, oxalat Mn (C 2 O 4 ) 2 2-, Mn tartratul (C 4 H 2 O 6 ) 2 2-, EDTA Mn (EDTA) 2 2-, cianură Mn (CN) 3 -sau Mn (CN) 6 4-de culoare maro-verde ... Mn 2+ complexe de coordonare sunt adesea punctul de plecare pentru obținerea complexelor de Mn (I) și Mn (II), respectiv prin reducere cu zinc și prin oxidare în aer.
Cationul Mn 3+este roșu și instabil. Acest oxidant slab, dar suficient de puternic pentru a elibera oxigenul din apă, se dismutează ușor într-un mediu acid în Mn 2+ și MnO 2, se hidrolizează în apă până la Mn 3 O 4.
Mn 3+aq + e - == Mn 2+aq cu ε 0 = 1,51 VDacă reacția electrodului este luată într-un mediu apos acid, fie
MnO 2solid + H 3 O +anion hidroniu + e - == Mn 3+aq + H 2 Oapă cu ε 0 = 0,95 VRezultatele confirmă absența chimiei Mn 3+ în soluție apoasă.
2 Mn 3+aq + 2 H 2 O== Mn 2+aq + MnO 2+ 4 H 3 O +cu Δε 0 = 0,56 VRețineți că starea de oxidare III a manganului este stabilă în stare solidă. Astfel, într-un mediu alcalin sau bazic, oxidarea dihidroxidului de mangan dă vechiul oxid manganic Mn 2 O 3, atât de bază, cât și stabil.
Mn (OH) 2aq + ½ O 2oxigen gazos → Mn 2 O 3solid + 2 H 2 OCationul Mn 3+există într-adevăr într-o formă stabilă numai în starea complexelor. Astfel, anionul complex Mn (PO 4 ) 2 3-violet, Mn (CN) 6 3-roșu, MnF 5 2-roșu închis, Mn (C 2 O 4 ) 2 3-roșu închis, [MnCl 4 ] -... sau cu acetilacetonă Mn (C 5 H 8 O 2 ) 3. Complexul Mn 3+-dioxalat Mn (C 2 O 4 ) 2 3-este instabil la căldură, se descompune la aproximativ 60 ° C , motiv pentru care determinările cu permanganați de oxalat trebuie efectuate la cald.
Cationul Mn 4+nu există în soluție acidă, este un acid puternic reprezentat de MnO 2, oxid amfoteric, compus non-stoichiometric stabil, cel mai adesea deficit de oxigen, observabil ca o pulbere maro-neagră sau maro închis. Să oferim reacțiile electrochimice de bază, mai întâi oxidantul puternic într-un mediu acid (1), apoi cel al potențialului agent reducător în soluția bazică (2).
MnO 2solid + 4 H 3 O +anion hidroniu + 2 e - == Mn 2+aq + 6 H 2 Oapă cu ε 0 = 1,23 V (1) MnO 2solid + 2 H 2 O+ 2 e - == Mn (OH) 2aq + 2 OH -anion hidroxil cu ε 0 = - 0,5 V (2)Cationul tetravalent este astfel reprezentat în principal de ioni galbeni complecși, cum ar fi Mn (CN) 8 4-sau MnF 6 2-, roșu închis ca MnCl 6 2-.
Albastru Manganita ion Mn V O 4 3-, rare, există doar într-un mediu de bază puternic, cum ar fi soda topită. Se disproporționează într-un mediu mai puțin de bază în MnO 4 2-și inevitabilul MnO 2. Acest cation este, de asemenea, calificat de influența chimiei germane sau anglo-saxone ca hipomanganat .
Ionul de manganat verde Mn VI O 4 2-, aproape inexistent în soluție apoasă, apare doar într-un mediu foarte de bază. Rețineți că trioxidul MNO 3nu există în statul liber. Se disproporționează ușor într-un mediu mai puțin bazic în ionul permanganat MnO 4 -și inevitabilul MnO 2. De exemplu, prin preluarea unei mase bazice topite cu apă ușor acidă (diluare și acidificare):
3 MnO 4 2-+ 4 H 3 O +anion apos de hidroniu → 2 MnO 4 -violet permanganat aq + MnO 2precipitat maro-negru + 6 H 2 Oapă cu Δε 0 ~ 1,7 VSe poate obține manganat de potasiu K 2 MnO 4prin încălzirea dioxidului de mangan cu un amestec de azotat de potasiu și hidroxid de potasiu. Este un solid verde deschis, solubil în apă, dar stabil doar în mediu bazic. Manganatele seamănă puternic cu cromatul și feratul (în) , dar cu o stabilitate intermediară, feratul fiind cel mai puțin stabilizat.
Compușii de mangan în stare +7 sau VII sunt agenți oxidanți puternici, foarte acizi, cum ar fi permanganatul de potasiu KMnO 4 care oxidează încet apa până la oxigen sau heptoxid de dimangan Mn 2 O 7 , produs lichid din permanganat de potasiu și oleum sulfuric, foarte instabil, cu proprietăți oxidante.
Ionul permanganat MnO 4 -prezintă o culoare violetă întunecată, intensă și indicativă, bine cunoscută chimistilor. Sărurile sale, agenți oxidanți, sunt solubili, ceea ce explică interesul pentru chimia analitică și pregătitoare, în special cu „soluții proaspete” pentru manganimetrie. Acidul permanganic HMnO 4, descoperit de Mitscherlich se numără printre cei mai puternici acizi cunoscuți. Este suficient să încălziți permanganatul de potasiu la aproximativ 240 ° C pentru ca acesta să se descompună odată cu eliberarea de oxigen gazos , lăsând dioxid de mangan și oxid de potasiu .
Multiplii cationi de mangan, capabili de numeroase reacții de reducere a oxidării și de a fi stabilizați în stare de complexe, reacționează cu anionul sulfurat . Cei mai stabili doi cationi, preferați de chimiști pentru experimente sau metode analitice, sunt Mn 2+și MnO 4 -. Potențialele normale într-un mediu acid al cuplurilor MnO 2solid / MnO 4 -și Mn 2+apos / MnO 4 -sunt , respectiv , de ordinul a 1,69 V și 1,50 V .
MnO 4 -aq + 8 H 3 O ++ Al 5-lea - == Mn 2+aq + 12 H 2 Ocu ε 0 = 1,51 VReacții specifice pentru identificarea cationilor manganoși Mn 2+oxidările lor rămân banale fie prin intermediul persulfaților (în prezența ionului de argint Ag +în calitate de catalizatori făcând posibilă efectuarea oxidării dincolo IV starea sau MnO 2) sau prin acțiunea fierbinte a dioxidului de plumb PbO 2într-un mediu de acid azotic concentrat, adică reacția Crum .
Iată, respectiv, reacțiile de identificare descrise:
2 Mn 2+apos + 5 S 2 O 8 2-aq persulfat + 24 H 2 Oapă → 2 MnO 4 -violet aq permanganat + 10 SO 4 2-sulfat aq + 16 H 3 O + ; 2 Mn 2+aq + 5 PbO 2negru solid + 4 H 3 O +→ 2 MnO 4 -permanganat aq purpuriu + 5 Pb 2+aq + 6 H 2 OapăInvers, cationul permanganat poate fi redus la un cation mangan într-un mediu apos acid prin numeroși agenți reducători (Fe (II), peroxid de hidrogen , hidrogen sulfurat gazos , anioni cloruri fierbinți, bromură , iodură , tartrat fierbinte etc.). Dar poate oxida, de asemenea, în mediu apos neutru sau bazic multe substanțe organice, cum ar fi anionul format la anion carbonat , etanolul fierbinte la aldehidă sau acetat ...
Topirea alcalină oxidantă într-un creuzet refractar, de exemplu porțelan, a oricărui compus de mangan, cu o parte de azotat de sodiu și patru părți de carbonat de sodiu pentru o parte a compusului de mangan, duce după răcire la apariția unei „culori verzi în amestecul rezidual, indicând prezența anionului manganat sau a manganatului alcalin. Este o tehnică veche de verificare în sticlărie.
MnSO 4Mn sulfat de exemplu + 2 Na 2 CO 3sifon de la Antici + 2 Na 2 NO 3azotat de sodiu → Na 2 MnO 4manganat de sodiu verde + Na 2 SO 4sulfat de sodiu + 2 NaNO 2azotit de sodiu + 2 CO 2dioxid de carbon eliberatÎn trecut, studenții chimisti o simplificau în laborator prin încălzirea pulberii de carbonat de sodiu ușor udată sau impregnată cu soluții de ioni manganoși, cu o torță pusă într-o flacără oxidantă. Au obținut o mică masă de manganat de sodiu, solubilă în apă, care l-a făcut în mod vizibil verde. Pentru a detecta, în fiare de călcat, existența manganului, la un conținut de masă de până la 1/10000 e , chimistul Boussingault a aplicat o tehnică de detectare calitativă dezvoltată de colegul său german Heinrich Rose , a încălzit sărurile obținute prin dizolvarea completă a acestora materiale feroase cu acid azotic HNO 3și cip oxid de plumb PbO 2, pentru a observa formarea unei colorații permanganat violet intens.
Iată principalii compuși ai manganului:
Manganul colorează mărgelele de borax plasate în flacără oxidantă violet . Analiza cantitativă precipită ionul manganos sub formă de fosfat mixt de amoniu și mangan NH 4 Mn II PO 4datorită unui amestec de clorură de amoniu NH 4 Clși fosfat de amoniu NH 4 PO 4în amoniac . Calcinarea precipitatului face posibilă obținerea difosfatului de mangan Mn (PO 4 ) 2, ceea ce permite, prin cântărirea la rece, să determine conținutul de mangan al probei inițiale.
Probele care conțin mangan, în general sub formă de materie minerală solidă, săruri dizolvate în mediu apos, diverse particule de compuși sau coloizi , pot fi studiate prin spectrometrie de absorbție sau spectrometrie de emisie atomică.
Solubilizarea particulelor și a coloizilor într-un mediu acid, urmată de tratarea cu persulfat de amoniu , pentru a obține ioni permanganat solubili este o cale convențională. O analiză colorimetrică sau spectrofotometrică bazată pe anumite absorbanțe puternice în domeniul vizibil și ultraviolet permite o analiză prin calibrare. Concentrarea prin precipitare sau coagulare sub formă de compus insolubil de mangan, urmată de filtrare este uneori necesară. Spectrometrie de masă , activare analiza neutron sau fluorescență cu raze X sunt de asemenea tehnici practice de informare privind conținutul total de Mn, dar nu oferă o cunoaștere precisă a stării de oxidare.
Alte tehnici analitice sofisticate, uneori electrochimice, sunt necesare, adesea în cuplare sau triază și adaptate tipului de probe. Analiza chimică este un mod vechi, distinge diferitele ioni valențele. Manganul face parte, la nivel global, din grupul de sulfură de amoniu, destul de umflat, al cărui reactiv de colectare este (NH 4 ) 2 Sîn prezența amoniacului. Tocmai manganul își are locul în subgrupul de zinc, ai cărui cationi precipită prin acțiunea amestecului de colectare a reacției precedente, cu precipitați care sunt totuși solubili într-un exces de reactant.
Prezența altor ioni, cum ar fi fierul, poate interfera cu metodele chimice, de exemplu metoda formaldoximei.
Aproape 90% din producția de mangan este utilizată pentru prepararea aliajelor feroase și neferoase. Se găsește, din nou în principal în oțeluri. Manganul este utilizat pentru a conferi anumite proprietăți mecanice. Un oțel de mangan poate conține, de exemplu, până la 14%. Are o rezistență ridicată la coroziune și este nemagnetic . Acest tip de oțel este, de asemenea, utilizat pentru bare și pentru ușile închisorii. Plăcile de oțel cu mangan de diferite grosimi, prezente anterior în căștile grele ale soldaților, de exemplu modelul francez 1951 sau modelul 1978 sau armura, sau chiar astăzi în căștile de protecție ale muncitorilor din construcții, sunt utilizate în mod obișnuit pentru mobilierul de siguranță pentru anti-foraj protecția pieselor sensibile.
Pulberea de mangan este utilizată la sudare, de exemplu cu arcul cu electrodul acoperit la temperatură ridicată.
Singurul organism este utilizat , în special , sau prezente în producții metalurgice industriale , cum ar fi oteluri dure și rezistente, de exemplu, oțelul a șinelor și în special a switch - uri , unelte, rulmenti, mobilier de siguranță, brăzdare. ... Otelurile de scule sunt bazate pe Cr, Mn (posibil Si), sau chiar oțeluri avansate cu Cr, V, Mn și Si.
Oțelurile cu mangan sunt îmbunătățite prin adăugarea de nichel pentru utilizare la temperaturi scăzute. Oțeluri speciale de 0,3% carbon mangan sunt utilizate pentru formarea la rece. Sunt, de asemenea, oțeluri turnate, cum ar fi oțelurile austenitice cu mangan. Oțelurile cu carbon mangan sunt potrivite pentru întărirea suprafeței. Oțelurile care conțin crom de mangan sau bor de mangan sunt oțeluri întărite. Oțelurile cu bor și mangan carbon sunt oțeluri tipice cu șuruburi, în timp ce oțelurile cu mangan și nichel sunt preferate pentru lanțuri. Oțelurile cu carbon mediu Mn și Mo sunt utilizate pentru a fabrica tuburi pentru structuri ușoare și puternice, cum ar fi cadrele Reynolds 531 pentru biciclete de curse . Oțelurile staballoys de tip Mn cu conținut scăzut de carbon sunt utilizate pentru fabricarea tijelor din oțel inoxidabil, cum ar fi tijele platformelor de foraj.
Se găsește și în aliajele ușoare de aluminiu , adesea cu crom, și în diferitele bronzuri de mangan, care fac să strălucească elicele pentru bărci. Manganul, puțin solubil în aluminiu, crește rezistența aliajelor de aluminiu și proprietățile de frecare ( tribologie ) ale aliajului împotriva oțelurilor. Adăugarea de mangan - cu o rată de 5 până la 15% - crește rezistența la coroziune , de exemplu pentru elici , cârme care trebuie să reziste apei de mare.
Dioxidul de mangan MnO 2 este un agent oxidant și desulfurant al fierului și al oțelurilor. Permite lustruirea oțelurilor, precum butoaie de pușcă, tuburi și piese de artilerie. Dioxidul de mangan, în combinație cu alți oxizi prin sinterizare, face posibilă producerea magneților ceramici. Se folosește pentru suduri. Este uneori folosit pentru îndepărtarea fierului .
Acesta este agentul istoric depolarizant al grămezii Leclanché , sau astăzi grămada de sare . Centrală (pozitiv) electrod al acestei celule este căptușit cu dioxid de mangan (MnC 2 ) sau mult mai sofisticate electrochemicals stratificat (dar destul de asemănătoare pentru non-specialist) , care joacă rolul de stocare si reglarea electrochimic. Clorura de mangan (II) este un electrolit din celule și baterii.
Chimia manganului folosește dioxidul ca materie primă de bază. Poate fi utilizat la fabricarea permanganatelor prin fuziune alcalină oxidativă, este, de asemenea, utilizat pe scară largă în chimia organică și în fabricarea tehnică a uraniului, ca oxidant. Este un catalizator în chimie. Acțiunea sa catalitică în descompunerea cloratului de potasiu aplicat preparatului antic de oxigen se explică prin compuși intermediari multipli. Este un uscător pentru vopsele , lacuri și cerneluri tipografice. Acetat de mangan este un agent de gravare în textile. Clorura de mangan (II) este un agent de uscare în uleiul de in. Permanganatul de potasiu este un agent oxidant pentru multe reacții din chimia organică.
Dioxidul de mangan este, de asemenea, un pigment de culoare pentru sticla minerală, în glazurile ceramice, cum ar fi faianța, porțelanul și emailurile. În industria sticlei, adăugarea de dioxid de mangan permite albirea paharelor la doze mici și a violetului sau ametistului, a culorilor maro sau negru la doze mai mari. Culoarea depinde de metoda de preparare și de compoziția paharului. Tenta sticlei se datorează ionilor metalici și metalelor dispersate în starea grupurilor coloidale . Rețineți că culoarea violet specifică a ametistului , o varietate de cuarț colorat, se datorează și prezenței urmelor fine sau a particulelor de compuși de mangan.
Cu ochiul liber, însă, este un pigment negru. O culoare maro închisă sau neagră a ceramicii sau printre alte pietre și plăci prefabricate poate fi explicată prin adăugarea de dioxid de mangan în general în combinație cu alți oxizi metalici, cum ar fi cei de fier (II) și crom . Zidăriile sunt astfel mari consumatori de dioxid de mangan. Anumite tipuri de cărămizi sunt, de asemenea, colorate cu dioxid de mangan, precum și dale pentru a le face de culoare neagră.
Familia sulfatului de mangan este una dintre materiile prime pentru electroliza industrială a metalului de mangan. Acest fost subprodus al industriei anilinei, un pigment de vopsea și țesături, este, de asemenea, utilizat pentru a prepara pahare roșii și lacuri minerale. Silicatul de mangan este un pigment roșu de mușcat pentru nuanțarea ochelarilor și a lacurilor minerale. Carbonatul de mangan este un pigment de vopsea albă. Compușii pigmentari de mangan se găsesc printre materialele de artă plastică: albastru de mangan și violet sunt folosite în special în pictură .
Clorura de mangan (II) este un dezinfectant, la fel ca și permanganatul de potasiu. Carbonatul de mangan este utilizat în doze mici ca medicament biocatalitic.
Decacarbonyldimanganese este un aditiv antidetonant pe benzină. Este, de asemenea, utilizat în chimia macromoleculară.
Manganul este un oligoelement foarte important în lumea plantelor, în special este prezent sub formă de săruri mai mult sau mai puțin solubile în îngrășăminte care pot fi utilizate la cultivarea legumelor și citricelor . Pentru a compensa lipsa de mangan, pe lângă îngrășăminte se adaugă solului, de exemplu sulfat de mangan (MnSO 4 ) sau acetat de mangan Mn (CH 3 COO) 2, cu excepția cazului în care sunt prezente în amestecuri de pesticide (fungicide pe bază de mangan). Sulfatul de mangan este, de asemenea, un fungicid și un aditiv pentru hrana animalelor.
În lumea vie, manganul pare să joace un rol destul de similar cu cel al fierului. Uneori este considerat al doilea micronutrient al culturilor de plante după fier.
CulturiManganul este un oligoelement tipic în soluri. Este cel mai adesea disponibil pentru pH-ul solului între 4 și 8. Este prezent și în soluri sub formă de oxizi insolubili, care se formează în principal prin acțiunea complexă a bacteriilor într-un mediu alcalin. Conținutul de Mn al solurilor agricole și cel al diferitelor plante care cresc acolo sunt destul de variabile.
Asimilat slab de plante, dar și asimilabil pe calea foliară în anumite condiții, este un oligoelement care interferează cu microbiota solului și care este implicat în activarea enzimelor, în legătură cu fierul (de exemplu în procesul de sinteză a clorofilei) ). O deficiență de Mn poate induce (de exemplu, la grâu) o reducere a dimensiunii, numărului și fertilității boabelor de polen.
Deficitul de mangan în solurile cultivate nu este neobișnuit. De multe ori are origini multifactoriale și poate fi agravată de calcarea masivă (ca pe anumite soluri bretone bogate în materie organică, dar acidă în anii 1980 : Manganul este în general complexat în compuși organici , dar acești compuși devin insolubili dacă pH - ul este redus. Crește, în în special prin prezența diseminată a laptelui de var . Manganul asimilabil, prins, nu mai este suficient de disponibil pentru a acoperi cerințele culturilor intense. efect moderat.
Culturile exportă mangan, au o nevoie regulată de aproximativ 400 până la 500 g de Mn la hectar . În agricultura intensivă , poate fi necesară pulverizarea unei soluții apoase la 0,5 sau 1,5% în masă de sulfat de mangan sau, în avans, distribuția moderată a zgurii Thomas la 2 sau 4% în masă de Mn (pentru ultima alegere, alcalinizarea sau acțiunea alcalină a zgurii face ca manganul să fie puțin sau încet mobilizabil). Din anii interbelici în agricultura productivistă, a existat o recomandare pentru utilizarea oxizilor de mangan, clorurilor și carbonaților pentru a promova asimilarea îngrășămintelor de către plante.
În schimb, dincolo de anumite praguri (care depind și de specii sau soiuri și de pH-ul solului), manganul prezintă toxicitate pentru plante. Aceste praguri pot fi atinse pe anumite soluri naturale de mangan (sau pustiu industrial).
ReproducereaManganul este un activator sau cofactor al enzimelor (tip carboxilază , peptidaze sau fosfataze ) prezente în țesuturile vii ale animalelor. Acesta joacă un rol crucial în formarea scheletului , precum și în dezvoltarea și funcționarea sistemului reproductiv . Este esențial în special la nivelul lobului anterior al hipofizei , ceea ce permite stimularea producției de hormoni sexuali .
În cazul bovinelor , o deficiență implică creșterea întârziată și maturitatea sexuală a vițeilor și junincelor , precum și tulburări de reproducere la adulți. O deficiență scăzută determină adesea rigiditate în mersul bovinelor adulte, adesea la nivelul hockului drept și mai ales la vaci o scădere semnificativă a producției de lapte. Vitele tinere necesită 60 mg pe kilogram de substanță uscată pe zi, cerința este redusă la jumătate la bovinele adulte.
Pentru păsări de curte , există boli specifice de osificare, dacă conținutul alimentar este prea scăzut în Mn, menținerea fosforului și a calciului în dietă explică diferite simptome, provocând peroză sau deformarea picioarelor picioarelor. Puii necesită 55 mg pe kilogram de substanță uscată pe zi, în timp ce găinile necesită doar 35 mg .
Dieta porcilor ar trebui să furnizeze 40 mg pe kilogram de substanță uscată pe zi. Deficiența implică tulburări tipice de creștere a oaselor lungi și o deformare caracteristică a picioarelor din față. Reproducerea scroafelor este perturbată, adesea sunt victime ale căldurii neregulate și ale avortului.
La doze mici, manganul este un bioelement recunoscut în lumea plantelor și a animalelor. Acest oligoelement, la doze de ordinul unui miligram / zi (cel mult 5 mg / zi pentru un bărbat adult), este esențial pentru enzimele corpului. Dar toxicitatea derivaților de mangan este evidentă la doze mari. De la 10 mg pe zi, manganul este un neurotoxicant letal. Praful de mangan trebuie monitorizat într-un mediu industrial, cu o limită autorizată pentru conținutul de element Mn mai mic de 5 mg / m 3 . Într-adevăr, absorbite în exces, provoacă tulburări grave ale metabolismului și ale sistemului nervos, numite nebunie de mangan , o succesiune de spasme și stări de limbă, care, într-un mod similar cu boala Parkinson, dar cu psihoze halucinante, duce la paralizie la nivelul etapa supremă. Toate patologiile cauzate de acest element se numesc manganism .
Manganul este un oligoelement (necesar pentru ca oamenii să supraviețuiască); deficienței de mangan (mai puțin de 2 până la cu 3 mg / zi pentru un adult mediu), a condus - în modelul animal - la tulburări de reproducere la ambele sexe, a malformațiilor osoase , depigmentarea , un ataxia si sistemul nervos central afectata.
Manganul este un cofactor pentru multe enzime (glicoziltransferază, piruvat carboxilază, GTP oxaloacetat carboxilază, izocitrat dehidrogenază, malic dehidrogenază, arginin sintetază, glutamină sintetază) implicate în diferite procese metabolice. Este deosebit prezent în metabolismul de carbohidrați și sinteza mucopolizaharide. Este, de asemenea, un metal esențial pentru sinteza enzimelor ( Mn-SOD ) care participă la lupta împotriva stresului oxidativ și care previn deteriorarea cauzată de radicalii liberi . De asemenea, participă la sinteza E și eficiența B1 ( tiamina ). Acest activator de oxigen molecular joacă un rol în funcționarea metaloproteinelor, cum ar fi superoxidul dismutază .
Multe sisteme enzimatice care utilizează magneziu pot funcționa cu mangan, dar cu caracteristici enzimatice modificate (Km, Vmax). Uneori poate înlocui zincul în alte enzime.
La adulții umani sănătoși, 3 până la 5% din Mn ingerat este absorbit în timpul trecerii bolusului prin intestin și trece în sânge . Ceea ce nu este utilizat de metabolismul normal este apoi rapid eliminat de ficat, care îl excretă în bilă, care îl întoarce în intestin de unde va fi evacuat prin excremente . O altă parte, dizolvată pe cale apoasă, se găsește în urină .
Oricât de ingerat este de câteva mg / zi, devine - conform modelului animal și a datelor din medicina muncii - neurotoxic, inducând posibil tulburări grave și ireversibile ale sistemului nervos și neuromotor . Rapoarte despre cazuri individuale sau în serie de intoxicație au fost făcute în mod regulat începând cu 1837 . Un studiu canadian a concluzionat că în apa potabilă poate interfera cu performanțele cognitive și dezvoltarea intelectuală la copii. Tulburările neurodegenerative pe care le induce sunt ireversibile (sugerând boala Parkinson idiopatică . Potrivit lui Takser și alții (2003), „Deși există riscul acumulării de Mn la făt în timpul sarcinii , sunt disponibile puține informații. Există cu privire la efectele asupra dezvoltării expunerea mediului la nivel la om“ , dar datele disponibile «sugereaza ca expunerea mediului la Mn in uter ar putea afecta debutul dezvoltării psihomotorii» în nou- născut.
zona limită de siguranță definită în Franța de către fostul AFSSA , acum mânere este de la 4,2 acompaniat de de 10 mg pe zi, ultima fiind în mod evident , limita de siguranță .
inhalarea de aerosoli de dioxid de mangan este de asemenea periculos pentru tractul pulmonar, inclusiv în sudori .
în cazul în muncă sau de mediu de expunere și chiar înainte de apariția manifestări clinice de otrăvire acută sau cronică, com Comportamentul neurologic , neuropsihologic și neurofiziologic poate dezvălui semne timpurii de neurotoxicitate la mangan. Acestea evidențiază o încetinire a funcțiilor motorii, cu tremurături crescute, viteză redusă de răspuns neuromuscular, posibil deficit al simțurilor și memoriei olfactive, deficite intelectuale și modificări ale dispoziției. Potrivit cercetătorilor Mergler și Baldwin, în timp ce mai multe studii au sugerat o relație doză-răspuns, altele nu au găsit o relație clară între expunerea la mangan determinată prin estimări și posibila absorbție a acesteia care este detectată extern prin rezultatele testelor neurologice și apoi măsurată concret prin diferitele niveluri din sânge, urină sau păr, care se pot traduce ca plumb în contextul otrăvirii cu plumb, o impregnare mai veche, în special la copiii care trăiesc în apropierea zonelor cu risc de contaminare cu mangan, în special în zonele miniere sau industriale). Metilciclopentadienil mangan tricarbonil anterior asociat cu plumb în combustibili și încă folosit ca cifră octanică în benzină , dar la o doză mai mică datorită toxicității sale, de asemenea , utilizat ca fungicid , ar putea fi o sursă de expunere pentru a fi socotit conform Mergier & Baldwin (era în declin în Statele Unite, dar pe măsură ce utilizarea sa a crescut în țările sărace).
Mecanismele biochimice care stau la baza toxicității manganului încep să fie mai bine înțelese. Se știe că există susceptibilități individuale cel puțin parțial de origine genetică și că procesul toxic implică auto-oxidarea dopaminei și producerea de radicali liberi care vor induce ulterior leziuni neuronale. Manganul ar putea fi, de asemenea, un perturbator endocrin , deoarece analizele efectuate în medicina muncii arată că un nivel scăzut de expunere la oxizi de mangan într-un mediu industrial este suficient pentru a induce o schimbare în distribuția prolactinei serice , care se găsește și la rate mai mari în muncitori expuși comparativ cu controalele potrivite, iar aceste valori anormal de mari persistă în timp la acești muncitori. Au fost evaluați alți markeri biochimici, iar un model de doză-răspuns bazat pe Mn urinar considerat ca un marker de expunere încheiat la o doză de referință scăzută (0,4 micrograme de Mn pe litru de urină), „ceea ce implică faptul că expunerea la mediu la mangan poate contribui la niveluri ridicate de prolactină serică în populația generală " .
În timp ce există o progresie puternică a bolii Parkinson (500.000 până la 1.5 milioane de cazuri pe an în Statele Unite), medicii trebuie să ia în considerare mai bine expunerea la mangan atunci când fac un diagnostic diferențial . A priori, medicul muncii poate ajuta la limitarea expunerii la acest metal și, prin urmare, la efectele sale nocive asupra sănătății la locul de muncă .
Manganul are 29 de izotopi radioactivi. Acestea variază de la 44 Mn la 67 Mn. Ele par aproape absente în natură (zgomot de fond nedetectabil), dar pot fi bioconcentrate și bioacumulate de exemplu de briofitele acvatice ( Fontinalis , Cinclidotus și Platyhypnidium , cu un factor de concentrație de 15.000 până la 25.000 (exprimat în raport cu greutatea proaspătă) conform Beaugelin Seiller, 1994 citat de IRSN, 2001) în creștere în zona de influență a deversărilor de lichide radioactive din instalațiile nucleare .
Cei mai importanți radioizotopi (pentru descărcări și aplicații industriale sau de laborator) ar fi:
Ambele sunt produse de centrale nucleare; Este un produs stabil de activare a fierului al structurilor reactoarelor nucleare (reacția n, p pe 54 Fe), transportat în mediu în urma coroziunii metalelor și sub formă de particule în fluxul de neutroni al reactorului. La începutul anilor 2000, s-a estimat că radio-manganul a reprezentat 1 până la 2% din activitatea gamma totală (cu excepția tritiului) eliberată în formă lichidă de către centrala nucleară EdF, adică în jur de 1 GBq pe an (Florence și colab. Hartmann, 2002) .
În instalațiile de reprocesare , „provine din ansambluri de combustibili la care sunt atașați produse de activare, sub formă de oxizi. În timpul operației de dizolvare a combustibilului, manganul este pus din nou în soluție. Activitatea eliberată în 54 Mn este în esență sub formă lichidă, s-a ridicat la 12 GBq în 1999 pentru fabrica de la La Hague (Van der Stricht și Janssens, 2001 citată de IRSN, 2001) și la 20 GBq în 2002 pentru fabrica de la Sellafield (BNFL , 2003 citat de IRSN 2001) ” .
Potrivit IRSN, „parametrii radioecologici care caracterizează transferul său de-a lungul solului → plantelor → lanțului alimentar sunt destul de cunoscuți (de exemplu studiați la păstrăv, dar nu și la bivalvi cu hrănire prin filtrare, totuși considerat interesant ca un biorevelator de contaminare a unui mediu ), spre deosebire de transferul foliar, care a fost greu studiat pentru acest element ” . Se pare că sunt foarte variabile în funcție de specie și poate de anumiți cofactori. Efectele radiotoxice ale izotopilor săi radioactivi rămân slab înțelese, dar IRSN a publicat în 2001 o foaie pe 54 Mn (β - emițător ). La animale și oameni, putem presupune că acestea interferează cu metabolismul, deoarece manganul este un element esențial (în doze mici), inclusiv pentru „mineralizarea osoasă, metabolismul energetic, sinteza și activarea. Enzime, în special metalloenzime (superoxid mitocondrial dismutază, piruvat carboxilază, arginază renală etc.), protecție celulară împotriva radicalilor liberi etc. (ATSDR, 2000, citat de IRSN 2001), cu niveluri mai ridicate în melanină și în ficat, pancreas, rinichi și alte organe bogate în mitocondrii. Incorporarea manganului pare să aibă loc în principal prin ingestie și apoi prin difuzie prin sânge, legată de proteinele plasmatice ( albumină , transferrine ) ” .
Acest metal este un element chimic natural destul de comun (constituie 0,1% din scoarța terestră ) și omniprezent în mediu. Este prezent în multe tipuri de roci și sedimente, în sol și în apă. Eroziunea solului este principalele surse naturale de emisii de mangan în aer, precipitații și sol, înainte de pulverizare pe mare , cu incendiile forestiere , emisiile de praf vulcanic și transferuri de către plante.
Sursele antropogene directe au existat de la revoluția industrială din industria minieră și metalurgică (minerit, prelucrarea mineralelor, apoi producția de mangan dar și aliajele sale, oțel și fier).
Levigarea prin ploi din zonele industriale în care este extrasă, rafinată, utilizată sau reciclată este o altă sursă (în special în cazul drenajului cu mină acidă , la fel și pentru levigarea necromelor care o conțin (țesuturi animale sau vegetale, inclusiv frunze). , gunoi de grajd ...). Se găsește și în fecalele și animalele umane. Potrivit OMS, „arderea combustibililor fosili și, într-o măsură mai mică, emisiile provenite din arderea aditivilor pentru combustibili Deoarece acest element nu este nici biodegradabil, nici degradabil pe la scara timpului uman, se găsește în cantități semnificative în apele uzate și nămolurile de canalizare.
AerÎn aer, concentrația sa este în mod normal foarte scăzută și rămâne așa în regiunile cu activitate umană redusă (în jur de 0,5 până la 14 ng / m3 de aer în medie), pentru a crește semnificativ în zonele rurale (40 ng / m3 în medie) și chiar mai mult în zonele urbane (în medie 65 - 166 ng / m3) cu rate uneori foarte mari în regiunile industriale (până la 8.000 ng / m3) sau în apropierea autostrăzilor foarte aglomerate. În apropierea turnătorilor , nivelurile de mangan ajung la 200 până la 300 ng / m3 pentru a depăși 500 ng / m3 în apropierea industriilor de fero și silicomanganeză.
Poate fi inhalat sub formă de compuși volatili sau ingerat sub formă de praf în anumite contexte industriale (fabrici metalurgice, mine etc.).
ApăÎn apă, nivelul de mangan variază foarte mult în funcție de contextul geologic, de la 10 la 10.000 micrograme pe litru (dar rareori peste 1.000 µg / L și aproape întotdeauna sub 200 µg / L. Concentrațiile de câțiva µg / L pot pata materialele textile și pot crea gusturi, culori și mirosuri prea ușor de perceput. Este adesea necesar un tratament de purificare, care să fixeze manganul sub formă solidă. Apa care conține o excesivă concentrație neobișnuită de săruri de mangan, cel mai adesea de origine naturală, este numită „apă neagră” în jargonul fizico-chimistilor de câmp.
În mediul acvatic, cele două forme principale ale sale sunt Mn (II) și Mn (IV), cu o mișcare între aceste două forme, controlată de contextul mai mult sau mai puțin redox abiotic sau microbian . În apă, chimia de mediu a manganului este guvernată în primul rând de condițiile de pH și redox ale mediului; Mn (II) dominant atunci când pH-ul și potențialul redox sunt scăzute și în favoarea unei proporții crescânde de oxi-hidroxizi coloidali de mangan la un pH mai mare de 5,5 (în apele nedistrofice . La limita de apă sedimentară și în sediment factorii chimici care controlează forma chimică a manganului sunt conținutul de oxigen al apei deasupra și pătrunderea oxigenului în sediment, precum și cantitatea de carbon organic bentic . Mediile de antropizare au modificat aceste condiții (cu ploi acide și ocean acidificare și o tendință generală spre eutrofizare și înfundare și eutrofizare a sedimentelor devenind mai des anoxice ).
Sedimente și soluriÎn sedimente, nivelurile maxime de 410 la 6.700 mg / kg greutate uscată pot fi frecvent găsite în fluxuri . Aceste concentrații uneori mari și excesive sunt atinse local (de exemplu, până la 13.400 mg / kg (greutate uscată) la fundul unui lac urban care primește scurgeri din zone industriale și rezidențiale, precum și precipitații aeriene din vechile grămezi de zgură. Nivele de 100 până la 1000 mg / kg (greutate uscată) sunt cotați pentru zona intertidală și sedimentele din nordul Adriaticii . În Marea Baltică , sarcinile uscate de 3550 până la 8.960 mg / kg (greutate sec) au fost raportate pe fracțiunea superioară a sedimentului; acestea anormal concentrațiile mari de mangan s-ar datora activității fierului și a oțelului și a derivaților săi de feromanganez transportați în cele din urmă în concrețiuni și încărcături fluviale către această mare interioară, cu o capacitate redusă de reînnoire.
În sol, conținutul variază deja în funcție de variațiile substratului geologic sau de „poluarea naturală” de apă și vânturi prăfuite, „fondul geochimic natural” sau nivelul global de Mn putând varia de la mai puțin de 1 la 4000 mg / kg de sol (greutate uscată), cu valori medii de 300 până la 600 mg / kg de sol (greutate uscată). La același conținut, manganul dezvoltă efecte mai toxice în solurile acidifiate sau acidificate natural.
În solurile cu adevărat poluate de activitățile umane (terenuri brune, depozite agrochimice etc.), ciupercile îl pot (re) concentra și exporta în formă solubilă prin rețeaua lor de miceliu către rețeaua alimentară , ceea ce nu exclude nu transportul de către animale care consumă vii ciuperci (limac sau veveriță de exemplu), fixarea de către plantele primitoare sau degradarea în schimbul necromasei , ultimul termen al biomasei.
AlimenteÎn alimentația umană , se găsește în urme uneori substanțiale, în principal în germeni de grâu și pâine integrală , secară , fulgi de ovăz , orez brun , melasă , nuci , migdale și alune , nucă de cocos uscată, cacao sau ciocolată neagră , midii , scoici și stridii , multe pește precum păstrăv și știucă , linte gătită sau quinoa , naut , soia , avocatul , fasolea verde , spanacul , legume cu frunze verzi, fructe proaspete precum mure , zmeură , căpșuni , ananas , uleiul de măsline , gălbenușul de ou , sau nucile de pin , ceaiul , siropul de arțar , bananele uscate , inundațiile de castane , ierburi și diverse condimente precum ghimbirul măcinat , cardamomul , cuișoarele , scorțișoara ...
Acest metal este un oligoelement pentru plante (necesarul lor de mangan variază de la 10 la 50 mg / kg de țesut). Cu toate acestea, este ușor bioconcentrat și bioacumulat de multe organisme acvatice (cu un factor de concentrație de la 2.000 la 20.000 pentru plantele marine și de apă dulce superioare, 2.500 la 6.300 pentru fitoplancton , 300 la 5.500 pentru macroalge marine, 800 la 830 pentru midii în zona intertidal , și de la 35 la 930 pentru pești.
La sfârșitul XX - lea secol, conținutul mediu de mangan al organismelor acvatice ( crustacee , moluște în , pești ) este de aproximativ 10 mg / g (greutate umedă), dar în concentrație de apă și bioacumularea în trofice crește cu temperatura, dar scade odată cu creșterea pH-ului și a salinității
Conform datelor și studiilor disponibile,
„Majoritatea testelor de toxicitate s-au făcut folosind mangan ionic”, iar ecotoxicitatea generală rămâne puțin înțeleasă. Se știe încă puțin despre toxicitatea acvatică a formelor coloidale , particulate , nanoparticulate și complexate ale manganului (aceste trei forme din urmă sunt considerate, în general, mai puțin toxice la doze echivalente).
Este posibil să se modeleze comportamentul manganului în mediu de către mangan 54. Dar aceste informații care indică monitorizarea și localizarea acestuia nu rezolvă în niciun fel evaluarea ecotoxicologică care este complicată de:
Deoarece manganul este un oligoelement, efectele toxice apar în două situații:
La începutul anilor 1990, principalele țări producătoare erau, în principal pentru minereuri de nivel scăzut, Rusia și foștii săi vecini ai CSI , Kazahstan și Ucraina , China și India și mai ales, pentru minereuri de grad înalt., Africa de Sud , Gabon , Brazilia , și Australia . Producția anuală de minereu de mangan a fost estimată la 30 de milioane de tone la începutul deceniului. Principalii exportatori erau atunci Gabon, Brazilia, Australia și Ucraina. În 1990, cei mai mari importatori erau Japonia, China și Franța.
Din anii 1980, piața de feroaliaje, materiale intermediare căutate de grupurile siderurgice pentru fabricarea oțelului și a derivaților săi tehnici, a fost monopolizată de producătorii de mangan. Se stabilesc acorduri de transfer tehnologic între țările industrializate și țările producătoare de minerale. Pentru a asigura conducerea pe termen lung, puternicul grup minier sud-african, Samancor, își unește forțele cu un consorțiu de grupuri japoneze, în special diviziile Ferralloys din Japonia metal & Chemical & Mitsui și din industriile Mizuschina & Ferroalloys Sumitomo.
Majoritatea feromanganezului este produs într-un cuptor cu arc electric și din ce în ce mai puțin în conformitate cu cele mai des procese vechi dintr-un furnal .
Producție (e) pentru anul 2013 în milioane de tone de echivalent de mangan, distribuite în principalele țări producătoare de minerit, cu posibilele rezerve miniere estimate de mangan:
Țară | Producția minieră în echivalent Mn | % la nivel mondial | Rezerve estimate | |
---|---|---|---|---|
1 | Africa de Sud | 4,3 Mt | 25,4% | 150 Mt |
2 | China | 3 Mt | 17,7% | 44 Mt |
3 | Australia | 2,975 Mt | 17,6% | 97 Mt |
4 | Gabon | 1.967 Mt. | 11,6% | 24 Mt |
5 | Brazilia | 1,12 Mt | 6,6% | 54 Mt |
6 | India | 0,92 Mt | 5,4% | 49 Mt |
7 | Ghana | 0,533 Mt | 3,2% | - |
8 | Malaezia | 0,43 Mt | 2,5% | - |
9 | Kazahstan | 0,39 Mt | 2,3% | 5 Mt |
10 | Ucraina | 0,3 Mt | 1,8% | 140 Mt |
Lumea totală | 16,9 Mt. | 100% | 570 Mt. |
În 2015, aproape 46 de milioane de tone de minereuri de mangan au fost exploatate în întreaga lume, producând echivalentul a 15,3 milioane de tone de mangan.
În Franța, resursele ar fi de ordinul a 150 până la 160.000 de tone de minereu. Industria franceză importă astăzi minereu în principal din Gabon , țara din lipsă de mine nu produce aproape nici un mangan, dar compania Eramet este una dintre primele companii miniere pentru extracția Mn.
În 2014, Franța a fost un importator net de mangan, conform obiceiurilor franceze. Prețul mediu de import pe tonă a fost de 220 EUR.
„16. Fluor, clor, brom, iod, astat, mangan, tehneziu, reniu; 20.1. Aliaje metalice; 20.2. Aliaje metalice (continuare); 20.3 Aliaje metalice (continuare) "
(Notificare BnF nr . FRBNF37229023 )1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Hei | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Fi | B | VS | NU | O | F | Născut | |||||||||||||||||||||||||
3 | n / A | Mg | Al | da | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Aceasta | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Sau | Cu | Zn | Ga | GE | As | Vezi | Fr | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr. | Da | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | În | Sn | Sb | Tu | Eu | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Acest | Relatii cu publicul | Nd | P.m | Sm | A avut | Doamne | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Citit | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | La | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | La | Rn | ||
7 | Pr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Ar putea | A.m | Cm | Bk | Cf | Este | Fm | Md | Nu | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt. | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
Metale alcaline |
Pământ alcalin |
Lantanide |
Metale de tranziție |
Metale slabe |
metal- loids |
Non metale |
gene halo |
Gazele nobile |
Elemente neclasificate |
Actinide | |||||||||
Superactinide |