Définitions et usages de : Manganês - Dictionnaire de portugais sensagent

iso	AN	Meia-vida	MD	Ed	PD
iso	AN	Meia-vida	MD	MeV	PD
⁵²Mn	sintético	5,591 d	ε β⁺ γ	- 0,575 0,7, 0,9, 1,4	⁵²Cr ⁵²Cr -
⁵³Mn	traços	3,74×10⁶ a	ε	-	⁵³Cr
⁵⁴Mn	sintético	312,3 d	ε γ	1,377 0,834	⁵⁴Cr -
⁵⁵Mn	100%	estável com 30 neutrões

Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

Por paronímia, você pode também estar procurando pelo magnésio.

O manganês (do francês manganèse) ou manganésio (designação preterida pela sua semelhança com o magnésio), é um elemento químico, símbolo Mn, número atômico 25 ( 25 prótons e 25 elétrons ) e massa atómica 55 u, sólido em temperatura ambiente.

Situa-se no grupo 7 ( 7B ) da classificação periódica dos elementos. Usado em ligas principalmente na do aço e, também, para a produção de pilhas. Foi descoberto em 1774 pelo sueco Johan Gottlieb Gahn, reduzindo o seu óxido com carbono.

Sua principal aplicação é na fabricação de ligas metálicas no qual é um agente removedor de enxofre e oxigênio e outros usos de seus principais compostos incluem o dióxido de manganês na confecção de pilhas secas e o permanganato de potássio em laboratório como agente oxidante em várias reações químicas.

É o 12º elemento mais abundante da crosta terrestre e seus principais minérios são a pirolusita e a rodocrosita. As maiores jazidas estão localizadas na África do Sul, Brasil, Ucrânia, Austrália, Índia, China e Gabão. No território brasileiro os estados do Pará, Minas Gerais e Mato Grosso do Sul são as principais regiões de mineração.

Índice

1 Histórico
2 Ocorrência e obtenção
3 Propriedades
4 Aplicações
- 4.1 Ligas de alumínio
- 4.2 Outros usos
5 Papel biológico
6 Toxicologia
7 Ver também
8 Referências
9 Bibliografia
10 Ligações externas

Histórico

A drawing of a left-facing bull, in black, on a cave wall

Pinturas rupestres em Lascaux, utilizando pigmentos contendo manganês.^[1]

A origem do nome manganês é complexa. Em tempos antigos dois minerais negros da Magnésia, atualmente parte do território grego, eram chamados de magnes por causa de seu local de origem, mas acredita-se que as palavras diferiam em gênero. O magnes atraia o ferro, e era o minério de ferro conhecido como magneto ou magnetita. A magnes não atraia o ferro mas era utilizada para descolorir o vidro. Este magnes feminino foi posteriormente chamado de magnesia, conhecida em tempos modernos como pirolusita ou dióxido de manganês. Por volta do século XVI, o dióxido de manganês foi denominado manganesum por vidraceiros, possivelmente como uma corruptela ou concatenação de duas palavras uma vez que os vidraceiros e alquimistas eventualmente precisaram diferenciar a magnesia negra (mineral negro) da magnesia alba (o minério branco, também da Magnésia e útil a fabricação de vidros. Michele Mercati chamou a magnésia negra de manganesa, e quando o metal foi isolado ficou conhecido como manganês, do alemão Mangan. O nome magnesia eventualmente foi usado para se referir somente a magnesia alba (óxido de magnésio) que posteriormente deu origem ao nome magnésio para o elemento livre quando este foi isolado posteriormente.^[2]

Vários óxidos de manganês são abundantes na natureza e devido as suas cores têm sido utilizados como pigmentos desde a Idade da Pedra.^[3] Vidreiros egípcios e romanos utilizavam tais compostos tanto para remover a cor do vidro quanto adicioná-la.^[4]

Por causa de sua utilização na fabricação de vidros, o dióxido de manganês estava disponível aos alquimistas e foi utilizado em experimentos. Em 1770 Ignatius Gottfried Kaim (1746-1778) e Johann Glauber (1604-1670) descobriram que o dióxido podia ser convertido em permanganato, um reagente de laboratório útil pelo seu poder oxidante.^[5]

Os percentuais de manganês em minérios de ferro na Grécia levaram a especulações que o aço produzido continha inadvertidamente manganês, tornando o aço de Esparta excepcionalmente mais duro.^[6] Por volta do início do século XIX, foi observado que adicionando manganês às ligas de ferro estas se tornavam as mais duras sem fazê-las quebradiças. O elemento passou então a ser utilizado na fabricação do aço e várias patentes foram aprovadas. Em 1837 o acadêmico britânico James Couper observou uma associação de altos níveis de exposição ao manganês com uma forma de síndrome de Parkinson.^[7] Em 1912 o revestimento de proteção contra a ferrugem e corrosão em armas de fogo pela conversão eletroquímica do fosfato de manganês foi patenteada.^[8]

Com a invenção da pilha de Leclanché em 1866 e a subseqüente melhoria das baterias contendo dióxido de manganês como depolarizador catódico levou a um aumento pela demanda do minério. Até a introdução da bateria de níquel-cádmio e lítio a maioria das baterias continha manganês. Baterias de zinco-carbono e alcalinas normalmente utilizam dióxido de manganês produzido industrialmente, por causa das impurezas naturais do minério. No século XX, o dióxido de manganês foi comercialmente o principal material catódico de células e baterias secas tanto do padrão zinco-carbono quanto de alcalinas.^[9]

Ocorrência e obtenção

Mineral pirolusita com formações de cristais de dendritos.

O manganês compõe aproximadamente 1000 ppm (0.1%) da crosta terrestre, sendo portanto o 12º elemento mais abundante. A água do mar contém somente 10 ppm enquanto a atmosfera 0.01 µg/m³.^[10] O elemento não é encontrado na forma pura, mas faz parte da composição de mais de 100 minérios sendo os principais a pirolusita (MnO₂), a rodocrosita (MnCO₃) e a braunita (Mn²⁺Mn³⁺₆)(SiO₁₂).^[11]^[12]

Os recursos em terra são irregularmente distribuídos. Aproximadamente 80% das reservas mundiais conhecidas são encontradas na África do Sul e outros importantes depósitos estão localizados na Ucrânia, Austrália, Índia, China, Gabão e Brasil.^[13]^[14] No ar, sua concentração é maior perto de regiões industriais de mineração ou onde o antidetonante MMT está regulamentado.^[15]Em 1978, foi estimada a existência de 500 bilhões de toneladas de nódulos de manganês no fundo do oceano.^[16] Tentativas de encontrar métodos economicamente viáveis para extração destes nódulos foram abandonadas ainda na década de 1970.^[17]

No Brasil, o manganês foi o principal minério exportado até 1957 quando foi ultrapassado pelo ferro. Das 14 milhões de toneladas produzidas até então, 13 haviam sido exportadas sendo o principal destino os Estados Unidos. A partir da década de 1970 o consumo interno aumentou e a partir de então em média 50% do minério extraído foi consumido pela indústria siderúrgica nacional. As principais reservas brasileiras estão localizadas em Carajás (Pará), Mariana (Minas Gerais) e Corumbá (Mato Grosso do Sul) como as principais regiões consumidoras na Região Sudeste.^[18]

O minério normalmente é beneficiado em local próximo a extração. O processo de beneficiamento envolve etapas de britagem, lavagem, peneiramento que resultam em três produtos distintos para venda com granulometrias diferentes.^[18] Para a produção da liga ferro-manganês, o minério de manganês é misturado com minério de ferro e carbono, sendo então reduzido em um alto-forno ou forno elétrico a arco,^[19] tendo o produto um teor de 30 a 80% de manganês.^[20] O elemento puro utilizado para a produção de ligas não-ferrosas é produzido pela lixiviação do minério com ácido sulfúrico e um subsequente processo de eletrodeposição.^[21]

Em laboratório, o principal método de detecção é a Espectroscopia de absorção atômica embora outros como a indução por plasma acoplado também podem ser utilizados.^[22] O isolamento do metal pode ser feito utilizando o método original de Gahn através da redução do dióxido de manganês com o carbono, gerando dióxido de carbono e o metal puro.^[23]

Propriedades

O manganês é um elemento químico de coloração branco-cinzento parecido com o ferro. É um electro duro e muito frágil, refratário e facilmente oxidante. O manganês metálico pode ser ferromagnético, porém somente depois de sofrer um tratamento especial a água quente.

Seus estados de oxidação mais comuns são +2, +3, +5, +6 e +7, ainda que encontrados desde +1 a +7. Os compostos que apresentam manganês com estado de oxidação +7 são agentes oxidantes muito enérgicos. Nos sistemas biológicos, o cátion Mn⁺² compete frequentemente com o Mg⁺². É usado em liga com o ferro nos aços e em outras ligas metálicas.

Aplicações

O manganês não possui substituto satisfatório na maioria de suas aplicações, que são relacionadas ao uso na indústria metalúrgica em ligas.^[13] O manganês é essencial para a fabricação do aço por ser fixador de enxofre, desoxidante e suas propriedades para formar ligas metálicas. A fabricação do aço utiliza a maioria da demanda pelo minério, representando uma faixa de 85% a 90% do total^[24]^[21] Entre uma variedade de outros usos, é um componente chave para o barateamento de formulações do aço inoxidável.^[14]^[25]

Pequenas quantidades do elemento melhoram a produção do aço em altas temperaturas devido à formação de sulfetos que previnem a formação do sulfeto de ferro líquido nos limites do grão. Se a quantidade de manganês alcançar 4%, a fragilização do aço torna-se uma característica dominante. A fragilização diminui em concentrações de manganês superiores e alcança um nível adequado por volta de 8%. Percentuais superiores na faixa de 8% a 15% possuem uma alta resistência à tração de até 863 MPa.^[26]^[27]

Ligas de alumínio

A segunda maior aplicação do manganês é em ligas com o alumínio no qual uma quantidade aproximada de 1,5% aumenta a resistência à corrosão devido a formação de grãos que absorvem impurezas que provocariam a corrosão galvânica.^[28] A resistência a corrosão das ligas de alumínio 3004 e 3104, com um percentual de manganês de 0,8 a 1,5% respectivamente, são as mais utilizadas na fabricação de latas de bebidas.^[29]

Outros usos

Moeda cunhada durante a Segunda Guerra, feita de uma liga contendo 56% de cobre-35% de prata e 9% de manganês

O Metilciclopentadienil Manganês Tricarbonil (MMT) é um composto organometálico utilizado como aditivo da gasolina sem chumbo para aumentar o nível de octanagem e reduzir os efeitos de explosão do motor^[30]. Não existem estudos detalhados sobre os risco inerentes à combustão do composto e à exposição da população aos efeitos do manganês^[6]. O manganês neste incomum composto organometálico possui o estado de oxidação -1^[31].

O óxido IV de manganês (ou dióxido de manganês (MnO₂) é utilizado como reagente em química orgânica como agente de oxidação de álcoois benzílicos (que contém o radical CH₂OH adjacente ao anel aromático). O dióxido de Manganês tem sido usado desde a antiguidade para neutralizar, por meio da oxidação, a cor esverdeada em vidros causada por traços de contaminação de ferro^[32]. O MnO₂ é também usado na produção de oxigênio e de cloro, e também na secagem de tintas pretas. Em algumas preparações, ele é um pigmento marrom que pode ser usado na fabricação de tintas e é um constituente natural da umbra^[33].

O dióxido foi empregado originalmente na produção de pilhas secas de bateria como receptor de elétrons do zinco, e trata-se do material negro encontrado quando abrimos pilhas de alta luminosidade do tipo zinco-carbono. O óxido de manganês é reduzido a óxido-hidróxido de manganês MnO(OH) durante a descarga, impedindo a formação de hidrogênio no anodo da bateria^[34].

MnO₂ + H₂O + e- → MnO(OH) + OH-

O dióxido de manganês também é utilizado recentemente em pilhas alcalinas, que faz uso da mesma reação básica, mas com uma mistura diferente de eletrólitos. Em 2002, mais de 230.000 toneladas de dióxido de manganês foram utilizados com este propósito.^[9]^[34]

Ocasionalmente o metal era usado na produção de moedas; até o ano 2000, a única moeda americana a utilizar manganês foi a moeda de níquel produzida durante a guerra entre 1942–1945.^[35] Uma liga contendo 75% de cobre e 25% de níquel era usada tradicionalmente na produção de moedas de níquel. Todavia, em razão da escassez do metal níquel durante a guerra, ela foi substituída pela prata e pelo manganês que estavam mais disponíveis, resultando assim numa liga de 56% de cobre, 35% de prata e 9% manganês. Desde o ano 2000, moedas em dólares, por exemplo o dólar Sacagawea^[36] e as moedas presidenciais de $1 dólar^[37], são feitas de latão contendo 7% de manganês misturados ao puro minério de cobre.^[38] Tanto nos casos do níquel como no dólar, o uso de manganês na moeda tinha o objetivo de duplicar as propriedades eletromagnéticas de uma moeda anterior de mesmo tamanho e valor, para fins de comércio. No caso das moedas de dólares americanos mais recentes, a liga de manganês foi uma tentativa de melhorar as propriedades da liga de cobre e níquel usadas anteriormente no dolar do tipo Susan B. Anthony^[39].

O permanganato de potássio possui aplicação em laboratório no qual é utilizado como agente oxidante em reações orgânicas de clivagem oxidativa. Devido à sua característica fortemente oxidativa, também é empregado como agente bactericida no tratamento industrial da água e infecções da pele.^[40] Outras aplicações do sal o incluem como reagente na fabricação de sínteses orgânicas como por exemplo do ácido ascórbico, da sacarina e do ácido pirazinóico^[41]. ^[42]

Os compostos de manganês tem sido usados como pigmentos e nos processos de coloração de cerâmicas e vidros. A cor marrom da cerâmica deve-se algumas vezes aos compostos de manganês^[43]. Na indústria de vidros, compostos de manganês são usados para produzirem dois efeitos. O Manganês (III) reage com o Ferro(II) para induzir a forte cor verde do vidro com formação do Ferro(III) menos colorido e Manganês(II) ligeiramente cor de rosa, como forma de compensação da cor residual do Ferro(III).^[32] Quantidas maiores de manganês são usadas para produzir vidros de cor rosa.

Papel biológico

Centro reativo da arginase - os átomos de manganês são mostrados em amarelo.

O manganês é um oligoelemento para todas as formas de vida, nas quais tem funções tanto estruturais quanto enzimáticas.^[12]^[10] As classes de enzimas que possuem o manganês como cofatores são amplas e incluem oxirredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases, ligases, lectinas e integrinas. A transcriptase reversa de muitos retrovírus contém manganês e os exemplos mais conhecidos de polipeptídeos são a arginase, a toxina diftérica e a superóxido dismutase com manganês (Mn-SOD).^[44]

O corpo humano contém aproximadamente 12 mg do elemento, dos quais a maioria está armazenada nos ossos. Nos tecidos, está concentrado no fígado e rins.^[10] No cérebro, está ligado a metaloproteínas como a sintetase glutamina em astrócitos.^[45]^[46] Uma dieta regular de aproximadamente de 17 mg/kg absorve cerca de 7% do elemento por meio do trato gastrointestinal, podendo ser afetada pela ingestão de ferro ou cálcio. O elemento é transportado no sangue pela β-globulina, metabolizado pelo sistema excretor biliar e excretado através das fezes junto com o excedente ingerido. Uma vez que o sistema excretor biliar não está completamente desenvolvido em crianças, estas possuem uma quantidade superior de manganês em sua constituição e são mais suscetíveis a intoxicações pelo elemento. A deficiência do metal pode provocar anomalias no sistema locomotor.^[46]^[15]

O manganês também é importante na fotossíntese e evolução do oxigênio em cloroplastos de plantas. O OEC (oxygen-evolving complex) é parte do fotossistema II nas membranas tilacoides de cloroplastos sendo responsável pela fotooxidação da água durante a fase luminosa da fotossíntese e tem um núcleo metaloenzima com quatro átomos.^[47]

A química biológica do manganês está intimamente associada à química do oxigênio, em seus vários estados de oxidação. Nesse contexto, o manganês desempenha papel fundamental nos processos fotossintéticos de produção de O₂ (composto tetranuclear de Mn no fotossistema II), na degradação oxidativa de lignina (via as Mn-ligninases), em diversas reações de hidrólise e nos processos de proteção contra estresse oxidativo. Entre essas enzimas de proteção, destacam-se a superóxido dismutase de manganês (Mn-SOD), que catalisa o desproporcionamento de superóxidos, O₂^-, e a Mn-catalase, que catalisa o desproporcionamento do peróxido de hidrogênio, H₂O₂. Na concavanila A (da família das lectinas), o manganês tem um papel estrutural.

Toxicologia

Em comparação com outros metais essenciais, é um dos elementos metálicos menos tóxicos do ponto de vista nutricional, não sendo conhecida toxidez natural em alimentos.^[12] O estudo de efeitos toxicológicos do manganês é recente e de difícil análise por envolver os gânglios da base no cérebro, inacessíveis por métodos de pesquisa convencionais. Todavia sua toxidez é bem estabelecida.^[6] Seu cloreto bivalente correspondente possui dose letal de cerca de 300 μmol/kg por injeção em roedores e alguns de seus compostos como agentes contrastantes podem ser administrados em concentrações até 10 vezes superior sem efeito colateral observável. A inalação de compostos (e.g. em atividades de extração de minérios) tem efeito sobre o sistema nervoso central, mesmo em pequenas concentrações após exposição por longos períodos. O manganismo, condição resultante da intoxicação pelo elemento, pode provocar entre outros efeitos colaterais a anorexia, apatia, insônia e até mesmo alucinações.^[15] Em alguns casos podem ser observados também efeitos colaterais semelhantes à síndrome de Parkinson.^[12]

Testes de laboratório indicam que compostos com manganês possuem potencial mutagênico, tendo sido observadas danos a integridade da cadeia de DNA, diminuição da fidelidade de replicação do DNA e mutações. Sais como o permanganato de potássio possuem atividade clastogênica confirmada em testes com ratos, embora testes mais abrangentes com outros metais deixem margem de dúvida quanto ao manganês como agente causador. Mesmos nos testes no qual apresentou respostas positivas, os resultados foram inferiores a outros metais. Todavia o elemento não apresenta risco carcinogênico significante. Baseados em estudos com animais realizados pela US National Toxicology Program, a EPA e classificou o elemento no grupo D de carcinogenicidade.^[15] A administração oral de compostos metálicos por período prolongado não provocou aumento de adenomas pulmonares embora tenha sido relatados um aumento significativo de fibrosarcomas nos locais de injeção de compostos acetil-acetona de manganês. Estudos epidemiológicos da exposição ao manganês são impactados por fatores sócio-econômicos e outros metais sendo difícil relacionar o aumento de casos de câncer e mortalidade com a presença do metal.^[12]

O excesso de manganês não somente reduz a fertilidade como produz efeitos teratogênicos, provocadas pela rápida absorção dos sais pela placenta. Tanto a administração de compostos de manganês por injeções quanto por via oral em animais indicam efeitos colaterais como, por exemplo, má formação do sistema locomotor, aumento da taxa de mortalidade de neonatais e outros efeitos. O fungicida MANEB também apresenta propriedades teratogênicas provocando deformidades em todas as concentrações de teste. Todavia agentes contrastantes não possuem atividade teratogênica comprovada nas concentrações usualmente ministradas em ressonâncias.^[12]

Ver também

O Commons possui multimídias sobre Manganês

Ver página anexa: Lista de países por produção de manganês

Referências

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↑ Umbra ou terra de sombra, é um pigmento natural de cor marrom contendo ferro e óxidos de manganês. A cor escura se torna mais intensa devido à calcinação do pigmento, processo a que chamamos de umbra queimada. O seu nome vem do latim umbra que significa sombra e foi extraído pela primeira vez na Úmbria, região montanhosa do centro da Itália
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