Mn · Elemento 25 · Metal de transição
Essencial em pequenas quantidades, quebradiço em grandes quantidades e a razão pela qual o seu aço não se despedaça no frio.
Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde manganés se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.
Tamanho, em escala
Raio de 127 pm — isso corresponde a 0,127 nm, portanto cerca de 3,94 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.
Faixa térmica
Manganés permanece líquido em uma faixa de 815 K, de 1519 K a 2334 K.
Onde está localizado
A história
O manganés é o herói anônimo da produção de aço e o ingrediente secreto que faz a bateria do seu smartphone funcionar. Esse metal duro, quebradiço e cinza-prateado é absolutamente essencial para a civilização moderna — praticamente todo aço contém manganés e, sem ele, nossa infraestrutura literalmente desmoronaria. Apesar de ser o 12.º elemento mais abundante na Terra, o manganés muitas vezes passa despercebido, embora esteja presente em tudo, desde as vigas de aço dos arranha-céus até as baterias dos carros elétricos. Descoberto em 1774 pelo químico sueco Johan Gottlieb Gahn, o manganés foi inicialmente confundido com o magnésio e o ferro devido às suas propriedades semelhantes. O nome vem do latim "magnes", que significa ímã, embora o manganés puro seja, na verdade, apenas fracamente magnético. O que torna esse elemento absolutamente crucial é sua capacidade de remover impurezas de enxofre e oxigénio do aço, atuando como uma equipe de limpeza molecular durante o processo de produção do aço. Aqui está algo impressionante: o manganés existe em mais estados de oxidação do que quase qualquer outro elemento, variando de -3 a +7. Essa versatilidade incrível o torna útil em tudo, desde vidro roxo (Mn³⁺) até agentes oxidantes potentes, como o permanganato de potássio (Mn⁷⁺), que pode desinfetar a água e tratar feridas. O manganés também desempenha um papel vital na biologia. É um elemento-traço essencial para todos os seres vivos, ajudando as plantas a realizar a fotossíntese e permitindo que os seres humanos processem carboidratos e gorduras. As enzimas que contêm manganés são cruciais para a formação dos ossos, a cicatrização de feridas e a proteção antioxidante. A deficiência pode causar anomalias no esqueleto e problemas reprodutivos. O fundo do oceano é literalmente coberto por trilhões de toneladas de nódulos de manganés — rochas do tamanho de batatas contendo manganés, ferro, níquel e cobre, que cresceram ao longo de milhões de anos. Esses nódulos podem ser o futuro da mineração em águas profundas, embora as implicações ambientais ainda estejam sendo estudadas.
Johan Gottlieb Gahn isolou o manganés metálico em 1774 por meio da redução do dióxido de manganés com carbono, embora o elemento já tivesse sido reconhecido anteriormente por Carl Wilhelm Scheele e outros. A abordagem sistemática de Gahn estabeleceu o manganés como um elemento distinto, e não como uma forma de ferro ou de outros metais conhecidos.
A produção comercial de manganés começou com a fundição de ferromanganés na década de 1840, revolucionando a produção de aço. O desenvolvimento dos fornos elétricos a arco no início do século XX permitiu a produção eficiente de ligas de manganés, apoiando a rápida expansão da indústria siderúrgica durante a industrialização.
Aplicações
O manganés atua como parceiro essencial do aço, removendo enxofre e oxigénio nocivos e fortalecendo as ligas de ferro que constroem o nosso mundo moderno. Esse elemento versátil possibilita desde trilhos ferroviários até latas de alumínio para bebidas por meio de suas propriedades metalúrgicas e químicas únicas.
O ferromanganés, contendo 75-80% de manganés, atua como principal desoxidante e dessulfurante do aço, removendo impurezas que, de outra forma, causariam fragilidade e trincas a quente. Cada tonelada de aço requer 6-9 kg de manganés, fazendo da produção de aço o maior consumidor de manganés do mundo. O aço-manganês, contendo 11-14% de manganés, apresenta propriedades extraordinárias de encruamento, sendo ideal para equipamentos de mineração, cruzamentos ferroviários e blindagem militar, nos quais a resistência ao impacto é crítica.
As ligas de alumínio da série 3000, contendo 0.8-1.5% de manganés, oferecem excelente resistência à corrosão e conformabilidade para latas de bebidas, painéis de carroceria automotiva e aplicações arquitetônicas. O manganés impede o crescimento dos grãos durante o processamento do alumínio, mantendo a resistência e evitando defeitos superficiais semelhantes à casca de laranja durante as operações de conformação.
As baterias alcalinas utilizam cátodos de dióxido de manganés (MnO₂), que fornecem uma saída confiável de 1.5V graças à capacidade do manganés de aceitar eletrões durante a descarga. As baterias de íons de lítio utilizam cada vez mais cátodos à base de manganés (LiMn₂O₄) para melhorar a segurança e a estabilidade térmica em aplicações de veículos elétricos, com o manganés ajudando a evitar condições de fuga térmica.
O permanganato de potássio (KMnO₄) atua como um poderoso agente oxidante no tratamento de água, removendo ferro, manganés e contaminantes orgânicos dos sistemas municipais de abastecimento de água. O dióxido de manganés catalisa a decomposição do peróxido de hidrogênio em processos industriais e atua como catalisador de oxidação na síntese de compostos químicos orgânicos.
De onde vem
950 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 90% dos elementos
O manganés se forma por meio de processos de queima de oxigénio em estrelas massivas e reações de captura de neutrões durante a evolução estelar. Sua abundância cósmica reflete a estabilidade nuclear do manganés e sua formação por múltiplas vias de nucleossíntese, tanto na fusão estelar regular quanto em eventos explosivos de supernovas.
A crosta terrestre contém aproximadamente 1,050 partes por milhão de manganés, tornando-o o 12.º elemento mais abundante. Essa alta concentração permite a ampla ocorrência de manganés em rochas, solos e sistemas aquáticos, sustentando tanto processos geológicos quanto funções biológicas.
Os depósitos sedimentares de manganés, formados por precipitação química em oceanos antigos, representam 80% das reservas globais. O campo de manganés do Kalahari, na África do Sul, contém os maiores depósitos de alto teor do mundo, formados por processos hidrotermais e sedimentares. A região de Pilbara, na Austrália, abriga importantes recursos de manganés em formações ferríferas bandadas.
Os nódulos de manganés, que cobrem vastas áreas do fundo dos oceanos profundos, representam recursos potenciais enormes, contendo 24-30% de manganés, além de níquel, cobre e cobalto. Essas concreções do tamanho de batatas se formam por processos de precipitação extremamente lentos ao longo de milhões de anos, embora a mineração em águas profundas continue sendo tecnologicamente e ambientalmente desafiadora.
O manganés participa ativamente dos ciclos biogeoquímicos da Terra como elemento essencial para a fotossíntese e a função enzimática em todos os organismos vivos. A disponibilidade de manganés no solo afeta o crescimento das plantas e a produtividade agrícola, enquanto o ciclo marinho do manganés influencia a química e a produtividade dos oceanos.
Manuseio
A toxicidade do manganés afeta principalmente o sistema nervoso central, causando manganismo — uma condição semelhante à doença de Parkinson decorrente da exposição crônica por inalação. Embora o manganés seja essencial à saúde, a exposição ocupacional exige monitoramento e controle cuidadosos.
A exposição crônica ao manganés causa danos neurológicos irreversíveis, incluindo tremores, rigidez muscular e sintomas psiquiátricos. A produção de ferromanganés e as operações de soldagem apresentam os maiores riscos de exposição por meio da inalação de poeiras e fumos contendo manganés.
Proteção respiratória, ventilação local por exaustão e monitoramento biológico por meio dos níveis de manganés no sangue e na urina ajudam a prevenir danos neurológicos. A deteção precoce e a redução da exposição podem impedir a progressão dos sintomas de manganismo.
Respostas rápidas
Manganés (símbolo Mn) é o elemento 25 da tabela periódica, um Metal de transição do período 4, grupo 7. Essencial em pequenas quantidades, quebradiço em grandes quantidades e a razão pela qual o seu aço não se despedaça no frio. À temperatura ambiente, é um sólido.
[Ar] 3d⁵ 4s², resultando em 4 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 13, 2.Manganés derrete a 1519 K (1245.9 °C) e entra em ebulição a 2334 K (2060.9 °C).
A massa atómica padrão de Manganés é 54.938 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.
Manganés tem densidade de 7.21 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Manganés é aproximadamente 7.2× mais pesado.
Manganés tem eletronegatividade de Pauling igual a 1.55. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Valores nessa faixa intermediária tendem a formar ligações covalentes, em vez de ligações fortemente iónicas.
Manganés foi descoberto em 1774 por Johan Gottlieb Gahn. Recebe esse nome em homenagem a latim magnes, "ímã".
Manganés constitui sobre 950 mg/kg da crosta terrestre — é comum o suficiente para ser extraído em grande escala.