Manganeso

Cromo ← Manganeso → Hierro -     25 Mn                                                                                                                                                                                                                                           ↑ Mn ↓ Tc Tabla completa • Tabla extendida
Apariencia
Plateado metálico
Información general
Nombre, símbolo, número	Manganeso, Mn, 25
Serie química	Metal de transición
Grupo, período, bloque	7, 4, d
Masa atómica	54,938049 u
Configuración electrónica	[Ar]3d54s2
Dureza Mohs	6,0
Electrones por nivel	2, 8, 13, 2 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio	140 pm
Electronegatividad	1,55 (Pauling)
Radio atómico (calc)	161 pm (Radio de Bohr)
Radio iónico	{{{radio_iónico}}}
Radio covalente	139 pm
Radio de van der Waals	Sin datos pm
Estado(s) de oxidación	7, 6, 4, 2, 3
Óxido	Ácido fuerte
1.ª Energía de ionización	717,3 kJ/mol
2.ª Energía de ionización	1509 kJ/mol
3.ª Energía de ionización	3248 kJ/mol
4.ª Energía de ionización	4940 kJ/mol
5.ª Energía de ionización	6990 kJ/mol
6.ª Energía de ionización	9220 kJ/mol
7.ª Energía de ionización	11.500 kJ/mol
8.ª Energía de ionización	{{{E_ionización8}}} kJ/mol
9.ª Energía de ionización	{{{E_ionización9}}} kJ/mol
10.ª Energía de ionización	{{{E_ionización10}}} kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario	Sólido (generalmente no magnético)
Densidad	7470 kg/m3
Punto de fusión	Diamante: 1517 K
Punto de ebullición	2235 K
Punto de inflamabilidad	{{{P_inflamabilidad}}} K
Entalpía de vaporización	226 kJ/mol
Entalpía de fusión	12,05 kJ/mol
Presión de vapor
Temperatura crítica	{{{T_crítica}}} K
Presión crítica	{{{P_crítica}}} Pa
Volumen molar	m3/mol
Varios
Estructura cristalina	Cúbica centrada en el cuerpo
N° CAS	7439-96-5
N° EINECS	231-105-1
Calor específico	480 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica	0,695 × 106 S/m
Conductividad térmica	7,82 W/(K·m)
Velocidad del sonido	5150 m/s a 293.15 K (20 °C)
Isótopos más estables
iso AN Periodo MD Ed PD MeV 52Mn Sintético 5,591 d e 4,712 52Cr 53Mn Sintético 3,74 × 106 años e 0,597 53Cr 54Mn Sintético 312,3 d e ß- 1,377 0,697 54Cr 54Fe 55Mn 100 % Estable con 30 neutrones
Nota: unidades según el SI y en CNPT, salvo indicación contraria.

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. Se encuentra como elemento libre en la naturaleza, a menudo en combinación con el hierro y en muchos minerales. Como elemento libre, el manganeso es un metal con aleación de metales industriales con importantes usos, sobre todo en los aceros inoxidables.

El fosfatado de manganeso se utiliza como tratamiento para la prevención de la oxidación y corrosión del acero. Dependiendo de su estado de oxidación, los iones de manganeso tienen colores diferentes y se utilizan industrialmente como pigmentos. Los permanganatos alcalinos y de metales alcalinotérreos son oxidantes poderosos. El dióxido de manganeso se utiliza como cátodo.

Los iones de manganeso funcionan como cofactores de una serie de enzimas en los organismos superiores, donde son esenciales en la desintoxicación de los radicales libres de superóxido. El elemento es un mineral traza esencial para todos los seres vivos conocidos. En cantidades mayores, y al parecer con una actividad mucho mayor por la inhalación, el manganeso puede causar un síndrome de intoxicación en los mamíferos, con daños neurológicos que a veces son irreversibles.

Características principales

Manganeso puro

El manganeso es un metal de transición blanco grisáceo, negro rosado gau 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 compuestos con todos los números de oxidación 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 Mn²⁺ compite frecuentemente con el Mg²⁺. Se emplea sobre todo aleado con hierro en aceros y en otras aleaciones.

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 las minas 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 en describir que el manganeso era un elemento, pero fue Johan Gottlieb Gahn quien lo aisló por reducción del dióxido con carbono (1774), unos años después de los experimentos realizados en Viena por Ignatius Gottfried Kaim (1770), descritos en su obra "De metalleis dubiis" y que, a pesar de su escasa difusión, le confirman como el primer científico en aislar el manganeso.^{[1] [2]}

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. El manganeso es un elemento químico de número atómico 25.

Papel biológico

El manganeso es un oligoelemento, es decir, 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 distintas 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 de hidrógeno, H₂O₂; así como en la concavanila A (de la familia de las lectinas), en donde el manganeso tiene un papel estructural.

El cuerpo humano logra absorber el manganeso en el intestino delgado, acabando la mayor parte en el hígado, de donde se reparte a diferentes partes del organismo. Alrededor de 10 mg de manganeso son almacenados principalmente en el hígado y los riñones. En el cerebro humano el manganeso es unido a metaloproteínas de manganeso, siendo la más relevante la glutamina sintetasa en los astrocitos.

El Manganeso es también importante en fotosíntesis oxigénica en las plantas. El complejo oxigénico es parte del fotosistema II contenido en las membranas de los cloroplasto; es responsable de la fotoxidación final del agua durante la fase luminosa de la fotosíntesis y tiene una metaloenzima con cuatro átomos de manganeso. Por esta razón, la mayoría de los fertilizantes contienen manganeso.

Abundancia y obtención

Es el duodécimo elemento más abundante en la corteza terrestre 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 en donde sería posible extraerlo.

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

Compuestos

Óxido de manganeso.

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. Algunas monedas de Aluminio contienen Manganeso como aleación.

Precauciones

El manganeso es un elemento esencial, siendo necesario un aporte de entre 1 a 5 mg por día, cantidad que se consigue a través de los alimentos.

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 de potasio, KMnO₄, es corrosivo.

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre ManganesoCommons.
• ATSDR en Español - ToxFAQs™: manganeso
• EnvironmentalChemistry.com - Manganese
• International Manganese Institute
• Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: Ficha internacional de seguridad química del manganeso.
• WebElements.com - Manganese

Referencias