O Elemento Manganês

Hoje vou escrever sobre mais um elemento químico obtido para a minha coleção: o metal Manganês.

O manganês é um metal de transição, de número atômico 25, de cor cinza-prateada, e que é encontrado frequentemente na Natureza em minerais combinados com ferro (elemento que vem logo após na tabela periódica).

É um metal duro, quebradiço e difícil de fundir, mas que se oxida com facilidade. Encontra muitas aplicações na indústria moderna, sendo seu principal uso a fabricação de determinadas ligas de aço de alta resistência. O manganês é o terceiro metal de transição mais abundante na crosta terrestre, atrás apenas do ferro e do titânio.

História do Manganês

Pigmentos de óxido de manganês já eram usados na pré-história, sendo encontrados em pinturas dentro de cavernas, datadas em até 17.000 anos atrás. Ainda hoje encontra uso como pigmento, sendo que o dióxido de manganês possui cor preta pronunciada, e pode ser empregado na pintura, por exemplo, de utensílios de vidro ou porcelana.

Da mesma forma que o elemento Magnésio, o nome Manganês vem da região da Magnésia, na Grécia, onde minerais contendo o metal eram encontrados com facilidade. Os antigos gregos faziam distinção entre duas variedades de rochas parecidas encontradas na região: uma atraía pedaços de ferro (a magnetita), e a outra não. Esta última era um minério de manganês, a pirolusita, empregada na época também como pigmento para vasos e outros utensílios pelos antigos gregos e pelos romanos.

O famoso químico Carl Wilhelm Scheele propôs em 1774 que a pirolusita conteria um novo elemento químico, suspeita que foi confirmada posteriormente pelo químico sueco Johan Gottlieb Gahn no mesmo ano, que se tornou assim o descobridor oficial do Manganês.

Gahn aqueceu a pirolusita, que é um dióxido de manganês de fórmula MnO2 com impurezas, na presença de carvão (reação de redução), e obteve assim o metal, ainda impuro. Este método de extração do manganês ainda é usado hoje, ao lado de outras técnicas como o aquecimento em um forno de fundição com alumínio em pó ou ainda o tratamento do óxido com ácido sulfúrico, resultando em sulfato de manganês (MnSO4), que é posteriormente eletrolisado para a extração do metal.

Aplicações do manganês

Em torno de 90% do manganês produzido no mundo é empregado na fabricação de aço. O manganês é adicionado ao aço fundido para remover impurezas como oxigênio e enxofre, e sua liga faz com que o aço se torne mais maleável e resistente a impactos. Um uso comum desse tipo de aço é a fabricação de trilhos de trem, que usam aço que pode conter até cerca de 1,2% de manganês em sua composição.

Outro uso interessante é na fabricação de vidros coloridos, de cor púrpura, e é justamente o manganês que dá a cor arroxeada típica de pedras semipreciosas como a ametista. Compostos de manganês já eram usados na fabricação de vidros no Egito e Roma antigos, tanto para dar cor quanto para retirar cor das peças de vidro.

Outros usos do Mn e seus compostos incluem a fabricação de pilhas secas (de zinco-carbono e alcalinas), como agente secante em algumas tintas e para eliminar tons de verde em vidros, causados pela presença de átomos de ferro.

Produção do Manganês

Onde é encontrado o manganês? Os principais minerais que contém manganês são a já citada pirolusita, a braunita (silicato de manganês), psilomelana (que também contém Bário) e a rodocrosita, um carbonato de manganês cristalizado (MnCO3) de cor rosa-avermelhada também empregado em ornamentação.

O minério mais importante de todos estes é a pirolusita, e cerca de 80% dos depósitos de manganês do mundo se encontram na África do Sul. O manganês também é encontrado no Gabão, Austrália, China, Índia, Ucrânia e no Brasil, que produz mais de 10% do manganês mundial.

Papel Biológico e Toxicidade do Manganês

O manganês é um mineral-traço necessário para o correto funcionamento de diversas enzimas no corpo humano, sendo necessária a ingestão de cerca de 5 mg do elemento diariamente. Boas fontes alimentares de manganês incluem mexilhões, oleaginosas, aveia e abacaxi, entre outras.

Porém, se uma quantidade maior for ingerida, a partir de cerca de 10 mg, o metal age como uma neurotoxina potente, causando graves problemas, como a chamada “loucura do manganês”, na qual o indivíduo afetado apresenta sintomas que lembram a doença de Parkinson com pitadas de psicose.

Dados Gerais:

• Símbolo: Mn
• Número Atômico: 25
• Massa Atômica: 54,938044
• Grupo: 7
• Período: 4
• Ponto de Fusão:  1246°C / 1519 K
• Ponto de Ebulição:  2061°C / 2334 K
• Fase nas CPTP: Sólido
• Densidade:  7,47 g/cm3
• Abundância Estimada na Crosta Terrestre: 9,5×102 mg/kg
• Abundância Estimada nos Oceanos: 2×10-4 mg/L
• Número de Isótopos: O manganês possui 1 isótopo estável:
  • Mn-55
• Energia de Ionização: 7,434 eV
• Estados de Oxidação: +7, +4, +3, +2
• Raio Atômico: 197 pm (Van der Waals)
• Distribuição Eletrônica do Manganês:

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6 3d5
4s2

• ChemSpider ID: 22372
• PubChem CID: 23930

*CPTP – Condições padrão de temperatura e pressão de 273,15 K (0 °C) e 100 000 Pa, respectivamente.

Referências

• Emsley, J. Nature´s Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. 1ª Edição. 2001. Oxford University Press
• Gray, T. The Elements – A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. 1ª Edição. 2009. Black Dog & Leventhal Publishers.
• Green, D. The Periodic Table in Minutes: The elements and their chemistry explained in an instant. 1ª Edição. 2016. Ed. Quercus
• Jackson, T.; Challoner, J. The Periodic Table Book – A Visual Encyclopedia of the Elements. 1ª Ed. 2017. Dorling Kindersley Ltd.
• PubChem. Manganese. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/Manganese. National Library of Medicine.