Mn · Elemento 25 · Metal de transición
Esencial en cantidades traza, frágil en grandes cantidades y la razón por la que tu acero no se quiebra con el frío.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa manganeso entre los 118 elementos según esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radio de 127 pm: es decir, 0,127 nm, por lo que aproximadamente 3,94 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Manganeso es líquido en un intervalo de 815 K, desde 1519 K hasta 2334 K.
Dónde se encuentra
Manganeso se encuentra en el periodo 4, grupo 7. Todos los elementos del grupo 7 tienen el mismo número de electrones externos, por lo que se comportan de forma muy similar.
Otros Metales de transición
Todos los metales de transiciónLa historia
El manganeso es el héroe desconocido de la fabricación del acero y el ingrediente secreto que hace funcionar la batería de tu teléfono inteligente. Este metal duro, frágil y de color gris plateado es absolutamente esencial para la civilización moderna: prácticamente todo el acero contiene manganeso y, sin él, nuestra infraestructura literalmente se desmoronaría. A pesar de ser el duodécimo elemento más abundante de la Tierra, el manganeso suele pasar desapercibido, aunque está presente tanto en las vigas de acero de los rascacielos como en las baterías de los automóviles eléctricos. Descubierto en 1774 por el químico sueco Johan Gottlieb Gahn, el manganeso se confundió inicialmente con el magnesio y el hierro debido a sus propiedades similares. El nombre proviene del latín «magnes», que significa imán, aunque el manganeso puro en realidad solo es débilmente magnético. Lo que hace absolutamente crucial a este elemento es su capacidad para eliminar las impurezas de azufre y oxígeno del acero, actuando como un equipo de limpieza molecular durante el proceso de fabricación del acero. Esto es sorprendente: ¡el manganeso existe en más estados de oxidación que casi cualquier otro elemento, desde -3 hasta +7. Esta increíble versatilidad lo hace útil para todo, desde el vidrio púrpura (Mn³⁺) hasta potentes agentes oxidantes como el permanganato de potasio (Mn⁷⁺), que puede desinfectar el agua y tratar heridas. El manganeso también desempeña un papel vital en la biología. Es un elemento traza esencial para todos los seres vivos: ayuda a las plantas a realizar la fotosíntesis y permite que los seres humanos procesen carbohidratos y grasas. Las enzimas que contienen manganeso son fundamentales para la formación de los huesos, la cicatrización de heridas y la protección antioxidante. Su deficiencia puede causar anomalías esqueléticas y problemas reproductivos. El fondo oceánico está literalmente cubierto de billones de toneladas de nódulos de manganeso: rocas del tamaño de una patata que contienen manganeso, hierro, níquel y cobre, y que crecieron durante millones de años. Estos nódulos podrían ser el futuro de la minería en aguas profundas, aunque sus implicaciones ambientales todavía se están estudiando.
Johan Gottlieb Gahn aisló el manganeso metálico en 1774 mediante la reducción con carbono del dióxido de manganeso, aunque el elemento había sido reconocido anteriormente por Carl Wilhelm Scheele y otros científicos. El enfoque sistemático de Gahn estableció que el manganeso era un elemento distinto y no una forma de hierro u otro metal conocido.
La producción comercial de manganeso comenzó con la fundición de ferromanganeso en la década de 1840, lo que revolucionó la producción de acero. El desarrollo de los hornos de arco eléctrico a principios del siglo XX permitió producir aleaciones de manganeso de forma eficiente y respaldó la rápida expansión de la industria siderúrgica durante la industrialización.
Aplicaciones
El manganeso actúa como socio esencial del acero: elimina el azufre y el oxígeno perjudiciales y fortalece las aleaciones de hierro que construyen nuestro mundo moderno. Este elemento versátil permite fabricar desde vías férreas hasta latas de aluminio para bebidas gracias a sus singulares propiedades metalúrgicas y químicas.
El ferromanganeso, que contiene entre un 75 y un 80 % de manganeso, actúa como el principal desoxidante y desulfurante del acero, eliminando impurezas que de otro modo provocarían fragilidad y fisuras en caliente. Cada tonelada de acero requiere entre 6 y 9 kg de manganeso, por lo que la producción de acero es el mayor consumidor mundial de manganeso. El acero al manganeso, que contiene entre un 11 y un 14 % de manganeso, presenta extraordinarias propiedades de endurecimiento por deformación, ideales para equipos mineros, cruces ferroviarios y blindajes militares donde la resistencia al impacto es fundamental.
Las aleaciones de aluminio de la serie 3000, que contienen entre un 0,8 y un 1,5 % de manganeso, ofrecen una excelente resistencia a la corrosión y facilidad de conformado para latas de bebidas, paneles de carrocería y aplicaciones arquitectónicas. El manganeso evita el crecimiento de grano durante el procesamiento del aluminio, mantiene la resistencia y previene defectos superficiales de «piel de naranja» durante las operaciones de conformado.
Las pilas alcalinas utilizan cátodos de dióxido de manganeso (MnO₂) que proporcionan una salida fiable de 1,5 V gracias a la capacidad del manganeso para aceptar electrones durante la descarga. Las baterías de ion de litio utilizan cada vez más cátodos basados en manganeso (LiMn₂O₄) para mejorar la seguridad y la estabilidad térmica en aplicaciones de vehículos eléctricos, ya que el manganeso ayuda a evitar situaciones de fuga térmica.
El permanganato de potasio (KMnO₄) actúa como un potente agente oxidante para el tratamiento del agua, eliminando hierro, manganeso y contaminantes orgánicos de los suministros municipales de agua. El dióxido de manganeso cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno en procesos industriales y actúa como catalizador de oxidación en la síntesis de sustancias químicas orgánicas.
De dónde procede
950 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 90 % de los elementos
El manganeso se forma mediante procesos de combustión del oxígeno en estrellas masivas y reacciones de captura de neutrones durante la evolución estelar. Su abundancia cósmica refleja la estabilidad nuclear del manganeso y su formación a través de múltiples vías de nucleosíntesis, tanto en la fusión estelar ordinaria como en las explosiones de supernovas.
La corteza terrestre contiene aproximadamente 1.050 partes por millón de manganeso, lo que lo convierte en el duodécimo elemento más abundante. Esta alta concentración permite una presencia generalizada del manganeso en rocas, suelos y sistemas acuáticos, favoreciendo tanto los procesos geológicos como las funciones biológicas.
Los depósitos sedimentarios de manganeso, formados mediante precipitación química en océanos antiguos, representan el 80 % de las reservas mundiales. El campo de manganeso del Kalahari, en Sudáfrica, contiene los mayores depósitos de alta ley del mundo, formados mediante procesos hidrotermales y sedimentarios. La región australiana de Pilbara alberga importantes recursos de manganeso en formaciones de hierro bandeado.
Los nódulos de manganeso que cubren vastas zonas de los fondos oceánicos profundos representan enormes recursos potenciales. Contienen entre un 24 y un 30 % de manganeso, junto con níquel, cobre y cobalto. Estas concreciones del tamaño de una patata se forman mediante procesos de precipitación extremadamente lentos durante millones de años, aunque la minería en aguas profundas sigue siendo tecnológicamente difícil y ambientalmente problemática.
El manganeso participa activamente en los ciclos biogeoquímicos de la Tierra como elemento esencial para la fotosíntesis y la función enzimática de todos los organismos vivos. La disponibilidad de manganeso en el suelo afecta al crecimiento de las plantas y a la productividad agrícola, mientras que el ciclo marino del manganeso influye en la química y la productividad oceánicas.
Manejo
La toxicidad del manganeso afecta principalmente al sistema nervioso central y causa manganismo, una afección similar a la enfermedad de Parkinson provocada por la exposición crónica por inhalación. Aunque el manganeso es esencial para la salud, la exposición laboral requiere un seguimiento y un control cuidadosos.
La exposición crónica al manganeso causa daños neurológicos irreversibles, incluidos temblores, rigidez muscular y síntomas psiquiátricos. La producción de ferromanganeso y las operaciones de soldadura presentan los mayores riesgos de exposición por la inhalación de polvo y humos que contienen manganeso.
La protección respiratoria, la ventilación por extracción localizada y el seguimiento biológico mediante los niveles de manganeso en sangre y orina ayudan a prevenir daños neurológicos. La detección temprana y la reducción de la exposición pueden evitar la progresión de los síntomas del manganismo.
Respuestas rápidas
Manganeso (símbolo Mn) es el elemento 25 de la tabla periódica, un Metal de transición del periodo 4, grupo 7. Esencial en cantidades traza, frágil en grandes cantidades y la razón por la que tu acero no se quiebra con el frío. A temperatura ambiente es un sólido.
[Ar] 3d⁵ 4s², con 4 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 13, 2.Manganeso se funde a 1519 K (1245.9 °C) y hierve a 2334 K (2060.9 °C).
La masa atómica estándar de Manganeso es 54.938 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Manganeso tiene una densidad de 7.21 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Manganeso es aproximadamente 7.2 veces más pesado.
Manganeso tiene una electronegatividad de Pauling de 1.55. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.
Manganeso fue descubierto en 1774 por Johan Gottlieb Gahn. Recibe su nombre de latín magnes, «imán».
Manganeso constituye aproximadamente 950 mg/kg de la corteza terrestre; es lo bastante común como para extraerse a gran escala.