7439-96-5

Manganèse

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ChromeManganèseFer
   
 
25
Mn
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Mn
Tc
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Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Manganèse, Mn, 25
Série chimique métaux de transition
Groupe, Période, Bloc 7, 4, d
Masse volumique 7470 kg/m3
Couleur Blanc argenté
N° CAS 7439-96-5
N° EINECS 231-105-1
Propriétés atomiques
Masse atomique 54,938 049 u
Rayon atomique (calc) 140 (161) pm
Rayon de covalence 117 pm
Rayon de van der Waals 126 pm
Configuration électronique [Ar] 3d5 4s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 13, 2
État(s) d'oxydation 7, 6, 4, 2, 3
Oxyde Acide fort
Structure cristalline cubique A12
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Température de fusion 1 243,9 °C ; 1 517 K
Température d'ébullition 1 961,9 °C ; 2 235 K
Énergie de fusion 12,05 kJ/mol
Énergie de vaporisation 226 kJ/mol
Température critique  K
Pression critique  Pa
Volume molaire 7,35 ×10-6 m3/mol
Pression de vapeur 121 Pa à 1 243,9 °C
Vitesse du son 5150 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,55
Chaleur massique 480 J/(kg·K)
Conductivité électrique 0,695×106 S/m
Conductivité thermique 7,82 W/(m·K)
1e Énergie d'ionisation 717,3 kJ/mol
2e Énergie d'ionisation 1509 kJ/mol
3e Énergie d'ionisation 3248 kJ/mol
4e Énergie d'ionisation 4940 kJ/mol
5e Énergie d'ionisation 6990 kJ/mol
6e Énergie d'ionisation 9220 kJ/mol
7e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e Énergie d'ionisation {{{potentiel_ionisation10}}} kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
52Mn {syn.} 5,591 d ε 4,712 52Cr
53Mn {syn.} 3,74×106 a ε 0,597 53Cr
54Mn {syn.} 312,10 d ε
—-—
β-
1,377
—-—
0,697
54Cr
—-—
54Fe
55Mn 100 % stable avec 30 neutrons
Précautions
NFPA 704
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le manganèse est un élément chimique, de symbole Mn et de numéro atomique 25.

Le nom dérive de Magnesia, une partie de la province grecque de Thessalie, dont dérive également le mot grec pour aimant, magnes. Le mot manganèse est l'abréviation de manganesium, l'ancien nom pour l'élément. Ce nom découle des propriétés magnétiques de la pyrolusite, un minéral qui était déjà connu dans l'Antiquité.

Sommaire

Caractéristiques notables

Le manganèse est un métal de transition gris-blanc qui ressemble au fer. C'est un métal dur et fragile, il fond sans difficulté, mais il est facilement oxydé. Le manganèse n'est ferromagnétique qu'après un traitement spécifique. Le métal et ses ions les plus communs sont paramagnétiques.

Les états d'oxydation les plus communs sont +2, +3, +4, +6 et +7, bien que tous les états entre +1 et +7 soient observés. Le Mn2+ est souvent en compétition avec le Mg2+ dans les systèmes biologiques. Les composés de manganèse où celui-ci est en état +7 sont de puissants agents oxydants (par exemple le permanganate de potassium KMnO4, à la couleur violet sombre bien connue, ou l'heptoxyde de dimanganèse Mn2O7, aux propriétés oxydantes spectaculaires)

Histoire

Le manganèse est connu depuis la préhistoire. Des peintures de plus de 17 000 ans utilisent le dioxyde de manganèse comme pigment. Les Égyptiens et les Romains utilisaient des composés de manganèse dans la fabrication du verre, pour colorer ou décolorer celui-ci. On a trouvé du manganèse dans les minerais de fer utilisés par les Spartiates. Certaines personnes pensent que l'exceptionnelle dureté de l'acier sparte provenait de la production accidentelle d'un alliage fer-manganèse.

Au XVIIe siècle, le chimiste allemand Johann Rudolf Glauber réussit à produire le permanganate. Dans la première moitié du XVIIIe, l'oxyde de manganèse était utilisé pour la fabrication du chlore.

Le chimiste suédois Carl Wilhelm Scheele fut le premier à reconnaître que le manganèse était un élément, et son collègue Johan Gottlieb Gahn, isola le manganèse pur par réduction du dioxyde de manganèse avec du carbone.

Vers le début du XIXe siècle, des scientifiques commencèrent à étudier l'utilisation du manganèse dans la fabrication de l'acier, et obtinrent des brevets. En 1816, on remarqua qu'ajouter du manganèse au fer le durcissait sans le rendre plus cassant.

Origine

Les minerais les plus abondants sont la pyrolusite MnO2, la psilomelane [(Ba,H2O)2Mn5O10] et la rhodochrosite (MnCO3).

Le manganèse apparaît également dans ce que l'on appelle des nodules polymétalliques sur le fond de l'océan. Ces nodules comprennent du fer, du nickel, du cobalt, du cuivre et du manganèse à raison de 1,5 à 50 %.

Utilisations

Manganèse

Près de 90 % de la production de manganèse est utilisée pour la préparation d'alliages, principalement d'aciers, comme :

  • Acier : rails et notamment aiguillages, outillage, roulements, coffres-forts, socs de charrue. L'acier au manganèse en contient jusqu'à 14 %. Il possède une résistance élevée contre la corrosion et est amagnétique. On utilise également ce type d'acier pour les barreaux et pour les portes de prisons : en le limant, on provoque un durcissement du métal.
  • Aluminium : la manganèse augmente la résistance des alliages d'aluminium et les propriétés frottantes (tribologie) de l'alliage contre les aciers. Il est peu soluble dans l'aluminium.
  • Piles électriques : On utilise du dioxyde de manganèse dans la pile de Leclanché dite pile saline. L'électrode centrale (positive) de cette pile est garnie de dioxyde de manganèse (MnO2) qui joue le rôle de dépolarisant.
  • Engrais : Le manganèse est un oligo-élément très important pour beaucoup de plantes, en particulier dans la culture des légumes et des agrumes. Pour compenser un manque de manganèse, on ajoute aux engrais du sulfate de manganèse (MnSO4) ou de l'acétate de manganèse {Mn(CH3COO)2}.
  • Biologie : il s'agit d'un oligo-élément indispensable à l'efficacité de la vitamine B1. Il intervient aussi dans certaines métalloprotéines telles que la superoxyde dismutase.
  • Coloration du verre : par addition de dioxyde de manganèse (MnO2), on obtient une couleur violette, brune ou noire. La couleur dépend du mode de préparation et de la composition du verre. La teinte du verre est due à des ions métalliques et à des métaux à l’état colloïdal. La couleur violette spécifique de l'améthyste est également due à la présence de traces de composés de manganèse.
  • Pigment noir : Une couleur brun foncé ou noire dans des céramiques (entre autres dans des pierres et dans des dalles) est due à l'addition de dioxyde de manganèse généralement en combinaison avec d'autres oxydes métalliques tels que ceux du fer et du chrome. Les briqueteries sont de grandes consommatrices de dioxyde de manganèse. On colore également certains types de briques avec du dioxyde de manganèse, ainsi que les tuiles pour leur rendre une couleur noire.
  • Bronze : l'addition de manganèse - à raison de 5 à 15 % - augmente la résistance à la corrosion; par exemple pour des hélices, des gouvernails qui doivent résister à l'eau de mer.

Santé

Articles détaillés : radical (chimie) et superoxyde dismutase.

Le manganèse est un oligo-élément nécessaire à l'homme pour survivre mais devient toxique lorsque la consommation est trop importante.

Les besoins journaliers pour un adulte sont de 2 à 3 mg. La limite de sécurité définie par l’Afssa est de 4,2 à 10 mg par jour. Un excès de manganèse se traduit par des troubles du système nerveux.

Il est utilisé par le cerveau et le système respiratoire. Il s'agit d'un élément essentiel dans la synthèse d'enzymes importantes dans la lutte contre le stress oxydant.

Il entre également dans la fabrication de la vitamine B1 (thiamine) et de la vitamine E.

On la trouve principalement dans le seigle, le riz complet, le soja, l'avocat, les haricots verts, les épinards, les noix, l'huile d'olive, le jaune d'œuf, les huîtres, le thé et les herbes de Provence.

Le manganèse agit comme cofacteur de plusieurs enzymes qui facilitent une douzaine de différents processus métaboliques. Il participe également à la prévention des dommages causés par les radicaux libres.

Précautions

L'inhalation d'aérosols de dioxyde de manganèse[1] est dangereuse[2].

Liens externes

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Voir « manganèse » sur le Wiktionnaire.

Notes et références

  1. Il s'agit d'un produit solide pulvérulent.
  2. Voir la fiche toxicologique Dioxyde de Manganèse sur le site de l'INRS


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cp Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
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