Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa manganeso entre los 118 elementos para 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
Radius 127 pm — that is 0.127 nm, so about 3937 million of them side by side would span a millimetre.
Intervalo térmico
Manganeso is liquid over a 815 K window, from 1519 K to 2334 K.
Dónde se encuentra
La historia
Manganeso es el héroe olvidado de la fabricación de 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 en todo, desde las vigas de acero de los rascacielos hasta 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 procede del latín "magnes", que significa imán, aunque el manganeso puro es en realidad solo 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 en 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 oligoelemento esencial para todos los seres vivos: ayuda a las plantas a realizar la fotosíntesis y permite a los seres humanos procesar carbohidratos y grasas. Las enzimas que contienen manganeso son cruciales para la formación de 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 ya 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 otros metales conocidos.
La producción comercial de manganeso comenzó con la fundición de ferromanganeso en la década de 1840, revolucionando la producción de acero. El desarrollo de los hornos de arco eléctrico a principios del siglo XX permitió producir aleaciones de manganeso de manera eficiente y apoyó la rápida expansión de la industria siderúrgica durante la industrialización.
Aplicaciones
El manganeso es el socio esencial del acero: elimina el azufre y el oxígeno perjudiciales mientras refuerza las aleaciones de hierro que construyen nuestro mundo moderno. Este elemento versátil permite fabricar desde vías ferroviarias 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 principal desoxidante y desulfurante del acero, eliminando impurezas que de otro modo causarían fragilidad y grietas en caliente. Cada tonelada de acero requiere entre 6 y 9 kg de manganeso, lo que convierte a la producción de acero en el mayor consumidor mundial de manganeso. El acero al manganeso, que contiene entre un 11 y un 14 % de manganeso, presenta propiedades extraordinarias de endurecimiento por deformación, ideales para equipos de minería, cruces ferroviarios y blindaje militar, 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 conformabilidad para latas de bebidas, paneles de carrocería y aplicaciones arquitectónicas. El manganeso evita el crecimiento de grano durante el procesamiento del aluminio, manteniendo la resistencia y previniendo defectos superficiales de «piel de naranja» durante las operaciones de conformado.
Las baterías 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-litio utilizan cada vez más cátodos basados en manganeso (LiMn₂O₄) para mejorar la seguridad y la estabilidad térmica en aplicaciones de vehículos eléctricos; el manganeso ayuda a prevenir las condiciones 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 of Earth's crust · more abundant than 90% of elements
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 explosivas supernovas.
La corteza terrestre contiene aproximadamente 1.050 partes por millón de manganeso, lo que lo convierte en el duodécimo elemento más abundante. Esta elevada concentración permite la presencia generalizada de 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 yacimiento de manganeso de 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 extensas áreas de los fondos oceánicos profundos representan enormes recursos potenciales: contienen entre un 24 y un 30 % de manganeso, además de 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 y ambientalmente difícil.
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 de los océanos.
Manejo
La toxicidad del manganeso afecta principalmente al sistema nervioso central y causa manganismo, una afección similar al párkinson 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 debido a la inhalación de polvo y humos que contienen manganeso.
La protección respiratoria, la ventilación por extracción local y el seguimiento biológico mediante los niveles de manganeso en sangre y orina ayudan a prevenir los daños neurológicos. La detección temprana y la reducción de la exposición pueden evitar la progresión de los síntomas del manganismo.
Respuestas rápidas
Manganeso (symbol Mn) is element 25 on the periodic table, a metal de transición in period 4, group 7. Essential in trace amounts, brittle in bulk, and the reason your steel does not shatter in the cold. At room temperature it is a solid.
[Ar] 3d⁵ 4s², giving 4 occupied shells holding 2, 8, 13, 2 electrons respectively.Manganeso melts at 1519 K (1245.9 °C) and boils at 2334 K (2060.9 °C).
The standard atomic weight of Manganeso is 54.938 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Manganeso has a density of 7.21 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of manganeso is about 7.2× heavier.
Manganeso has a Pauling electronegativity of 1.55. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Manganeso was discovered in 1774 by Johan Gottlieb Gahn. It is named after latin magnes, "magnet".
Manganeso makes up about 950 mg/kg of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.