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cromo - manganese - ferro Mn Tc
Generalità
Nome, Simbolo, Numero atomico			manganese, Mn, 25
Serie chimica			Metalli del blocco d
Gruppo, Periodo			7 , 4
Densità , Durezza			7470 kg/m3, 6,0
Aspetto			argenteo, metallico
Proprietà atomiche
Peso atomico			54,938049 amu
Raggio atomico (calc.)			140 (161) pm
Raggio covalente			139 pm
Raggio di van der Waals			nessun dato
Configurazione elettronica			[Ar]3d54s2
e- per livello energetico			2, 8,13,2
Stati di ossidazione			7,6,4,2,3 (acido forte)
Struttura cristallina			cubica a corpo centrato
Proprietà fisiche
Stato della materia			solido (solitamente non magnetico)
Punto di fusione			1517 K (1244°C)
Punto di ebollizione			2235 K (1962°C)
Volume molare			7,35 × 10-6 m3/mol
Calore di evaporazione			226 kJ/mol
Calore di fusione			12,05 kJ/mol
Tensione di vapore			121 Pa a 1517 K
Velocità del suono			5150 m/s at 293.15 K
Varie
Elettronegatività			1,55 (scala di Pauling)
Calore specifico			480 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica			0,695 × 106/(m·ohm)
Conducibilità termica			7,82 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione			717,3 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione			1509 kJ/mol
Terzopotenziale di ionizzazione			3248 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione			4940 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione			6990 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione			9220 kJ/mol
Energia di settima ionizzazione			11500 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso	NA	TD	DM	DE	DP
52Mn	sintetico	5,591 giorni	ε	4.712	52Cr
53Mn	sintetico	3,74 milioni di anni	ε	0.597	53Cr
54Mn	sintetico	312,3 giorni	ε β-	1.377 0,697	54Cr 54Fe
55Mn	100%	Mn è stabile con 30 neutroni
iso = isotopo NA = abbondanza in natura TD = tempo di dimezzamento DM = modalità di decadimento DE = energia di decadimento in MeV DP = prodotto del decadimento

Il manganese è l'elemento chimico nella tavola periodica che ha simbolo Mn e numero atomico 25.

Caratteristiche principali [modifica]

Il manganese è un metallo grigio-bianco, di aspetto simile al ferro; è duro e molto fragile, si può fondere solo con difficoltà e si ossida molto facilmente. Il manganese metallico diventa ferromagnetico solo dopo un trattamento specifico.

Gli stati di ossidazione più comuni del manganese sono +2, +3, +4, +6 e +7, sebbene sia stato osservato in tutti gli stati di ossidazione da +1 a +7. Lo ione Mn²⁺ compete spesso con quello Mg²⁺ nei sistemi biologici, e i composti del manganese in cui il manganese ha stato di ossidazione +7 sono dei potenti ossidanti.

Applicazioni [modifica]

Manganite, un ossido di manganese

Il manganese è essenziale nella produzione di ferro e acciaio in virtù delle sue proprietà desolforanti, deossigenanti e leganti.

• La produzione dell'acciaio e altri materiali ferrosi assorbe attualmente dall85% al 90% della produzione mondiale di manganese: fra le altre cose, il manganese è un componente chiave per gli acciai inossidabili a basso costo e per alcune leghe di alluminio di largo impiego.
• Il diossido di manganese è usato come catalizzatore e nei primi tipi di pile e batterie a secco.
• L'ossido di manganese invece è un pigmento marrone che si usa per vernici e nelle terre naturali (es: terra di siena, terra di siena bruciata).
• Il permanganato di potassio è un potente ossidante molto usato in chimica, e in medicina come disinfettante.
• Il manganese si usa anche per decolorare il vetro, per togliere la tinta verdastra conferitagli dalle impurità di ferro: in concentrazioni molto alte dona al vetro un colore violetto.

Il manganese non ha sostituti adatti per le sue applicazioni principali.

Storia [modifica]

Il manganese è stato usato fin dalla preistoria: pigmenti a base di diossido di manganese sono stati ritrovati in pitture rupestri di 17.000 anni fa. Gli Egizi e i Romani usavano composti di manganese nella fabbricazione del vetro, per renderlo incolore o per colorarlo di viola; il minerale di ferro che usavano gli Spartani per fabbricare le loro armi conteneva una certa quantità di manganese, che si concentrava durante la fusione creando una lega ferro-manganese, che conferiva alle armi spartane la loro leggendaria durezza.

Nel XVII secolo, il chimico tedesco Johann Glauber produsse per primo il permanganato, un utile reagente chimico (sebbene alcuni pensano che sia in realtà stato scoperto da Ignites Kaim nel 1770). Entro la metà del XVIII secolo il diossido di manganese era già usato per la fabbricazione del cloro; il chimico svedese Scheele capì per primo che il manganese era un elemento chimico, che venne isolato in forma pura dal suo collega Johan Gottlieb Gahn nel 1774 riducendo il diossido con carbonio. Agli inizi del XIX secolo iniziarono ad essere riconosciuti i brevetti in chimica, e gli scienziati cominciarono a sperimentare l'effetto del manganese nella composizione dell'acciaio. Nel 1816 venne rilevato che l'aggiunta di manganese al ferro rendeva quest'ultimo più duro senza diminuirne la resilienza.

Ruolo biologico [modifica]

Il manganese è un oligonutriente per tutte le forme di vita.

Molte classi di enzimi contengono uno o più atomi di manganese come cofattori: le ossidoriduttasi, le transferasi, le idrolasi, le liasi, le isomerasi, le ligasi, le lectine e le integrine. I polipeptidi più famosi che contengono manganese sono l'arginasi, la superossido dismutasi e la tossina della difterite.

Abbondanza [modifica]

Manganese ore

Giacimenti di manganese sono frequenti sulla crosta terrestre, ma distribuiti irregolarmente; quelli negli Stati Uniti sono piuttosto poveri e l'estrazione è molto costosa. L'Ucraina e il Sudafrica insieme possiedono più dell'80% di tutti i giacimenti di manganese sulla terra: altri produttori di manganese sono la Cina, il Burkina Faso, il Messico e l'Australia.

Grandi quantità di manganese sono presenti sul fondale degli oceani sotto forma di noduli di manganese; negli anni '60 e '70 sono stati studiati alcuni modi per raccogliere manganese dal fondale oceanico, ma senza successo. Le ricerche in materia sono state abbandonate alla fine degli anni '70.

Composti importanti [modifica]

Il permanganato di potassio è un reagente usato comunemente in laboratorio come ossidante e in medicina e veterinaria per uso esterno (per esempio nel trattamento di alcune malattie dei pesci).

Il diossido di manganese è usato nei tipi più vecchi di pile a secco, per decolorare il vetro contaminato da tracce di ferro o per colorarlo di viola; lo stesso composto è responsabile del colore viola dell'ametista. Lo stesso composto è usato nella fabbricazione industriale di cloro e ossigeno e per vernici.

Isotopi [modifica]

In natura il manganese è composto di un solo isotopo stabile, ⁵⁵Mn. Sono stati sintetizzati 18 diversi radioisotopi di manganese: i più stabili sono il ⁵³Mn con emivita di 3,7 milioni di anni, il ⁵⁴Mn con 312,3 giorni e il ⁵²Mn con 5,591 giorni. Tutti gli altri sono molto radioattivi con emivite di meno di tre ore, e spesso di meno di un minuto. Il manganese ha anche tre stati metastabili.

Il manganese fa parte del gruppo del ferro, che si pensa venga sintetizzato nelle stelle giganti poco prima delle esplosioni di supernova. Il manganese-53 decade in ⁵³Cr; vista la sua (relativamente) breve emivita, il radionuclide naturale ⁵³Mn è estinto sulla terra. Gli isotopi di manganese sono normalmente mescolati con isotopi di cromo ed hanno applicazioni in geologia: il rapporto isotopico Mn-Cr conferma le prove fornite dal rapporto ²⁶Al e ¹⁰⁷Pd per quanto riguarda la primissima storia del sistema solare. Le variazioni nei rapporti ⁵³Cr/⁵²Cr e Mn/Cr in molti meteoriti suggeriscono che il sistema isotopico Mn-Cr derivi dal decadimento in-situ del ⁵³Mn nei corpi planetari differenziati. Quindi il ⁵³Mn fornisce prove ulteriori sui processi nucleosintetici immediatamente successivi alla condensazione del sistema solare.

Gli isotopi di manganese variano in peso atomico da 46 amu (⁴⁶Mn) a 65 amu (⁶⁵Mn). Il modo di decadimento principale prima dell'isotopo stabile più abbondante, ⁵⁵Mn, è la cattura K e il modo principale dopo di esso è il decadimento beta.

Precauzioni [modifica]

Il manganese puro è tossico. Esposizione a polveri e/o fumi di manganese non dovrebbero oltrepassare il valore massimo di 5 mg/m³ anche per brevi periodi, a causa della loro tossicità.

Soluzioni acide di permanganato ossideranno qualunque materiale organico con cui vengano a contatto: tale reazione genera calore sufficiente per incendiare alcune sostanze organiche.

Il Morbo di Parkinson è stato correlato a esposizioni a manganese nell'industria metalmeccanica, soprattutto fra i saldatori, che in media si ammalano di Parkinson circa 15 anni prima della media. Per questo, il manganese è elencato nella lista delle sostanze pericolose stilata dall'OSHA.

Voci correlate [modifica]

• Permanganato di potassio
• Magnete
• Elemento chimico
• Tavola periodica

Riferimenti [modifica]

• Los Alamos National Laboratory – Manganese

Collegamenti esterni [modifica]

• WebElements.com – Manganese
• EnvironmentalChemistry.com – Manganese
• International Manganese Institute
• Parkinson's Disease and Manganese

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